BIOMECCANICA

BIOMECCANICA

La Biomeccanica è la scienza che si occupa dello studio del movimento della “macchina uomo”.

L'EVOLUZIONE DELL'APPARATO LOCOMOTORE

L'attuale struttura scheletrica dell'uomo è il risultato di migliaia d'anni di evoluzione in cui l'organismo, per adattarsi selettivamente alle dinamiche ambientali, ha dovuto modificare la propria conformazione.

Per sopravvivere all'ambiente il processo evolutivo comportò una sostanziale modifica di tutto l'apparato locomotore. In primo luogo l'acquisizione della postura eretta (ortograda) e di conseguenza l'adattamento alla nuova situazione gravitaria con la verticalizzazione della colonna vertebrale. In questa nuova condizione ciascuna vertebra doveva sostenere progressivamente tutte le masse al di sopra di essa e scaricare le forze superiori sui due arti inferiori. Si capisce, quindi, il perché le vertebre abbiamo assunto una conformazione più larga e bassa rispetto a quelle di un rachide obliquo, come nella scimmia, e perché, dovendo sostenere un maggiore peso, aumentino di dimensioni procedendo dall'alto verso il basso (direzione cranio-caudale).

Dapprima il rachide era costituito da un'unica curva a convessità posteriore, adatta alla vita scimmiesca. Solo in seguito, quando mutarono le esigenze dinamiche, con gli ominidi avremo l'acquisizione delle curve cervicale e lombare a convessità anteriore, opposte alla curva toracica. Tale conformazione ha assicurato all'uomo una maggiore possibilità di equilibrio, dinamicità e azione sull'ambiente, poiché ha liberato gli arti superiori dal gravoso compito della locomozione e ha contribuito sensibilmente allo sviluppo cerebrale.

Anche la muscolatura si è evoluta in maniera sensibile per assicurare all'uomo la conquista della stazione eretta. I glutei in particolare appaiono nell'uomo più vasti e larghi e sono fondamentali nel mantenimento della stazione eretta, a differenza dei quadrupedi dove invece sono più lunghi e hanno funzione esclusivamente locomotoria. Il bacino dell'uomo è ricco di sporgenze proprio per dare attacco ai potenti muscoli della stazione eretta.

Il piede dell'antropomorfe ha come caratteristica distintiva l'opponibilità dell'alluce sulle altre dita e poggia al suolo con tutta la pianta. L'iperspecializzazione al bipedismo dell'uomo si mostra invece con un piede che in condizioni fisiologiche poggia al suolo con soli tre punti, posteriormente il calcagno e anteriormente le epifisi distali del primo e quinto metatarso. In questa condizione si è formato l'arco plantare che rende il piede strutturalmente

predisposto ad assorbire meglio l'impatto col suolo durante la marcia e la corsa, una sorta di "ammortizzatore biologico".

In definitiva la conquista della stazione eretta con la verticalizzazione della colonna vertebrale ha contribuito in maniera determinante allo sviluppo cerebrale e del linguaggio tale da determinare il progressivo dominio dell'uomo sulle altre specie.

LA FORZA

Per forza, in fisiologia, si intende la capacità che hanno i muscoli di sviluppare tensioni al fine di vincere od opporsi a resistenze esterne; dal punto di vista della fisica la F= M x A.

La forza dipende da molteplici fattori:

- dalla qualità dei fasci muscolari, risulta più forte chi a parità di fibre muscolari, presenta una percentuale più alta di quelle bianche o veloci;

- dal numero di fibre che si riesce ad attivare, più fibre si è in grado di raggiungere con gli impulsi dei neuroni più forza si può sviluppare;

- dal coordinamento dell’intervento dei muscoli in sinergia;

- dallo spessore della sezione trasversa del muscolo, maggior spessore uguale a più forza;

- dall’elasticità muscolare, un’alta viscosità o una scarsa elasticità creano attriti limitando la forza;

- dalla disponibilità di riserve energetiche, senza carburante o con un utilizzo non ottimale delle riserve energetiche non si può esprimere la massima forza;

- dalla corretta esecuzione del gesto, ad una migliore tecnica corrisponde una resa maggiore;

- dalla giusta modulazione dei muscoli antagonisti, una eccessiva contrazione di questi agisce ostacolando il movimento;

Nella pratica sportiva si hanno diversi concetti di forza.

CLASSIFICAZIONE DELLA FORZA

FORZA MASSIMALE

E’ la forza più elevata che il sistema neuromuscolare può esprimere con contrazione volontaria, prevale la componente carico a discapito della velocità.

Nello sviluppo della forza massima, fino ai 12-13 anni, non si notano differenze rilevanti fra maschi e femmine, intorno ai 18-20 anni, quando si esaurisce il naturale sviluppo della stessa, abbiamo una diversificazione di circa più 35-40% a favore dei maschi. Dopodiché si ha una stabilizzazione fino intorno ai 50 anni, età da cui comincia a decrescere.

L’allenamento per la forza massimale, con gradualità e progressività, può essere già iniziato intorno ai 14 anni.

Le sollecitazioni a carico del sistema muscolare e scheletrico ed il relativo accumulo di "metaboliti" nel muscolo, nonché una maggiore secrezione di ormoni anabolizzanti, in seguito ad esercizi di intensità medio-alta di breve durata, determinano adattamenti di compensazione che danno luogo al fenomeno noto con il termine di "ipertrofia".

Affinché l'allenamento produca i suddetti effetti è ormai noto che deve essere praticato ad un'intensità non inferiore al 75-80% di 1RM. Solo oltre tali percentuali avvengono sostanziali ed evidenti cambiamenti, nonché adattamenti neuromuscolari considerevoli.
Anche lavori inferiori, pari al 40-60% di 1RM, comportano senza dubbio miglioramenti a carico dell'apparato cardiocircolatorio e della struttura muscoloscheletrica, oltre a consentire una migliore percezione della propriocettività e del rapporto del corpo nello spazio.

Per l'ottenimento, invece, di una struttura possente, forte e robusta, tipica degli atleti, è fondamentale lavorare a percentuali medio alte di 1RM. Da qui la necessità di aumentare la forza muscolare.
La capacità del muscolo di estrinsecare forza viene fornita dalla sua proprietà fondamentale, cioè la contrattilità (capacità di contarsi).

Un punto importante da chiarire è che la forza massima non rappresenta la massima capacità del muscolo di contrarsi, ma la massima capacità di reclutare unità motorie sotto il controllo volontario. La massima capacità del muscolo viene identificata, invece, come forza "assoluta", che rappresenta la capacità potenziale di esprimere tutta la forza posseduta in assoluto. Essa non è estrinsecabile con il solo ricorso alla volontà e risulta sempre più elevata della forza massima.

Rappresentazioni delle capacità assolute sono molto rare, come quelle che si osservano in situazioni di paura e panico, nelle quali persone "normali" riescono a sollevare carichi enormi (come un'automobile) per salvare una vita umana o la propria pelle.

Spesso si osservano persone sedentarie e con struttura molto esile che hanno la capacità di sollevare carichi al pari di una atleta ben allenato. Questo è il classico caso dei "forti per natura": tali individui possiedono una capacità di reclutare unità motorie per la contrazione muscolare decisamente superiore a quella dell'uomo medio. Se si fossero adeguatamente allenati, avrebbero quindi tutte le carte in regola per diventare grandi atleti di forza.

L'allenamento per la forza massima deve rappresentare una componente fondamentale nel macrociclo di preparazione di un atleta poiché permette, con la sua ciclizzazione, di incrementare gradualmente la capacità di reclutare unità motorie, quindi allenarsi con carichi più elevati, il che comporta maggiori supercompensazioni dagli oneri imposti.

Molti preparatori, che realizzano con carattere scientifico la pianificazione di programmi per atleti, conoscono bene l'importanza di periodizzare l'allenamento alternandolo tra mesocicli di forza massima, ipertrofia, stabilità e soprattutto riposo. Un esempio di strutturazione su base annuale per l'aumento della forza e crescita muscolare è riportato nello schema seguente:

1° mesociclo: 2 settimane di adattamento anatomico per le strutture connettive con carichi 55- 75%1RM   4 settimane di lavoro dedicato alla forza massima con carichi 85-100%1RM; 2° mesociclo: 6 settimane di lavoro mirate alla crescita con carichi di 75-80% 1RM;M 3° mesociclo: 1 settimana di riposo e 5 settimane di lavoro dedicato alla forza  massima con carichi 85-100%1RM 4° mesociclo: 6 settimane di lavoro mirate alla crescita con carichi di 75-80% 1RM ; 5° mesociclo: 2 settimane di riposo o recupero attivo (attività leggera) 4 settimane di lavoro dedicato alla forza  massima con carichi 85-100%1RM; 6° mesociclo: 6 settimane di lavoro mirate alla crescita con carichi di 75-80% 1RM;

Dallo schema si evince come l'allenamento della forza si debba ripetere con una ciclizzazione costante nell'arco di un intero macrociclo su base annuale, ma ciò va fatto anche su base biennale.  

FORZA ESPLOSIVA

La forza esplosiva è una manifestazione di forza massima sprigionata con estrema rapidità. Si può definire come accelerazione della forza ossia capacità di imprimere una forza elevata in tempi brevi, contrariamente a quella massimale, è la velocità che prevale sul carico. Risulta, inoltre, di fondamentale importanza in numerosissime discipline.

Permette tra l’altro: rapide accelerazioni che precedono e seguono repentine decelerazioni, improvvisi cambi di direzione, di ritmo e balzi.

Le qualità che condizionano la forza esplosiva sono: la forza iniziale (capacità di sviluppare rapidamente elevati picchi di forza all’inizio della contrazione), la forza accelerante (capacità di aumentare la tensione a lavoro già cominciato).

Per migliorare la forza esplosiva occorre prima incrementare i livelli di forza massimale e successivamente trasformarla in forza veloce. In questo modo la forza esplosiva raggiunge la massima espressione genetica, considerato che per migliorare la forza massima servono allenamenti tri-settimanali per almeno 6-8 settimane, e che risulta impossibile mantenere per molti mesi livelli massimali di prestazione, possiamo concludere che per gli sports caratterizzati da competizioni collocate in periodi brevi e ben definiti è conveniente seguire questo schema; ma per gli sports che prevedono periodi competitivi continui per dieci mesi e oltre (calcio, tennis), in cui è impensabile poter mantenere nel tempo il massimo livello di prestazione e può risultare anche difficile avere a disposizione otto settimane per allenare la forza massima, può essere consigliabile stabilizzarsi sull’85-90% del massimale (livello mantenibile nel tempo e raggiungibile con allenamenti bisettimanali specifici per la forza esplosiva adottabili anche in periodi agonistici). Alla luce di queste considerazioni appare evidente che, per migliorare la forza esplosiva e mantenerla ad alti livelli per molti mesi, non è necessario raggiungere la massima espressione genetica dell’atleta, il 90% è sufficiente per realizzare prestazioni di alto livello ripetute nel tempo, ed è realizzabile, negli atleti evoluti, anche senza migliorare la forza massima.

ALLENAMENTO FORZA
	PRINCIPIANTI	INTERMEDI
CARICO	Dal 40% al 60%	Dal 60% al 80%
RIPETIZIONI	10-12	8-12
SERIE	1-2	3
ATTREZZI	Macchine	Macchine e pesi liberi
ESERCIZI	Poliarticolari	Poliarticolari
RECUPERO	Minimo 1’	Minimo 2’-3’
SEDUTE	2-3 settimanali	3-4 settimanali

FORZA RESISTENTE

Per la resistenza in base alla durata dell’attività possiamo distinguere:

- resistenza di breve durata (il meccanismo predominante è sicuramente l’anaerobico, l’impegno va dai 45 secondi ai due minuti, è richiesto un certo sviluppo della resistenza a forza e velocità);

- resistenza di media durata (si utilizzano sia il meccanismo aerobico sia quello anaerobico il lavoro si protrae dai due ai 10 minuti);

- resistenza di lunga durata (vi è un impegno prevalentemente aerobico con forte coinvolgimento del sistema cardiovascolare-respiratorio; il tempo di svolgimento supera i 10 minuti fino ad anche oltre le tre ore);

Le proprietà che principalmente influenzano la resistenza sono:

- la vascolarizzazione muscolare;

- il contenuto nel sangue di ossigeno, glucosio e grassi in quantità ottimali;

- l’efficienza dell’apparato cardiovascolare-respiratorio e le dimensioni della muscolatura cardiaca;

- una bassa frequenza cardiaca a riposo;

- la capacità di assorbimento e consumo dell’ossigeno;

- la quantità di fibre rosse implicate;

L’allenamento per migliorare la resistenza deve essere condotto ad una velocità vicino alla soglia anaerobica.
I principali metodi di sviluppo della resistenza possono essere: metodi continui e metodi intervallati dove, nel primo caso, distinguiamo quelli a velocità costante o Fartlek (cambio di velocità dovuto a alterazioni del percorso o a reazioni fisiologiche dell’atleta).

RESISTENZA ALLA FORZA E GENERALE
	RESISTENZA ALLA FORZA
CARICO	Dal 20% al 50%
RIPETIZIONI	>12-15 (principianti) >14-25 (avanzati)
SERIE	2-3
ATTREZZI	Macchine e pesi liberi
ESERCIZI	Poliarticolari e mono
RESUPERO	Circa 2’
SEDUTE	3-4 sedute (principianti) 4-5 sedute (avanzati)

LE LEVE

La leva è una macchina semplice costituita da un segmento rigido vincolato ad un punto fisso detto Fulcro, su cui si applicano due forze dette Resistenza e Potenza.

La distanza dal Fulcro (F) al punto di applicazione della Resistenza viene detta Braccio della Resistenza; la distanza da F al punto di applicazione della Potenza viene detta Braccio della Potenza.

La leva è in equilibrio quando il Braccio della Potenza (bP) e il Braccio della Resistenza (bR) si equivalgono;

La leva è svantaggiosa quando la lunghezza del Braccio della Resistenza è maggiore del Braccio della Potenza;

La leva si definisce vantaggiosa quando la lunghezza del Braccio della Potenza è maggiore del Braccio della Resistenza.

Il Sistema Scheletrico è formato da un’ insieme di leve:

le ossa sono i segmenti rigidi;

il Fulcro è l’articolazione interessata;  

la Resistenza è costituita dal peso;

la Potenza è rappresentata dal muscolo che deve opporsi all’azione del peso,

il Punto di applicazione della Resistenza è il punto di contatto tra il peso e l’apparato locomotore,

il Punto di applicazione della Potenza è l’inserzione sul segmento del muscolo interessato.

Leva di 1° genere o interfulcrale: F è sempre situato tra Potenza e Resistenza.

La leva è vantaggiosa o svantaggiosa a seconda che il braccio della

Potenza sia maggiore (vantaggiosa) o minore del braccio della resistenza (svantaggiosa).

Esempi: forbici, calf alla pressa.

Leva di 2° genere o interesistenziale: la Resistenza è sempre situata tra

Fulcro e Potenza.

La leva è sempre Vantaggiosa perché la Potenza è sempre maggiore della Resistenza.

Esempi: schiaccianoci, calf in piedi.

Leva di 3° genere o interpotenziale: la Potenza si trova sempre tra Fulcro e

Resistenza.

La leva è sempre Svantaggiosa perché la Resistenza è sempre maggiore della Potenza.

Esempi: pinzetta, curl bicipite.

TIPOLOGIE DI CONTRAZIONI

La forza si può sviluppare in base a vari tipi di contrazioni:

CONTRAZIONE CONCENTRICA
Avviene quando il muscolo, sviluppando tensione si accorcia, per esempio sollevando un peso.

CONTRAZIONE NEGATIVA O ECCENTRICA
Avviene l’esatto contrario della contrazione concentrica, il muscolo si allunga mentre sviluppa tensione, come quando si corre in discesa o si depone un peso a terra.

CONTRAZIONE ISOTONICA

Sono così definite le contrazioni che tendono a sollecitare il muscolo con una resistenza costante lungo tutta l’escursione articolare. Il grado di tensione muscolare dovrebbe restare invariato per tutta la durata del movimento che prevede una fase concentrica ed una eccentrica. In realtà le contrazioni isotoniche sono ottenibili con grande difficoltà e su apposite macchine.

CONTRAZIONE ISOCINETICA

Analogamente a quanto avviene per le contrazioni isotoniche, dove il parametro resistenza è costante, in quelle isocinetiche diviene costante il parametro tempo, ossia la velocità di spostamento della resistenza sarà costante, e con sforzo massimale, per l’intera escursione.

CONTRAZIONE ISOMETRICA
Mentre le precedenti contrazioni risultano essere dinamiche, la presente è statica.Presuppone che il muscolo sviluppi tensione senza accorciarsi, per esempio quandososteniamo un peso col breccio disteso. L'allenamento in isometria contribuisce a unacrescita del muscolo in senso longitudinale (in lungo, ottimo per un aumento di velocitànella contrazione) mentre in isotonia aumentano le fibre in senso trasversale (quindi da ilclassico muscolo grosso e rotondo).

CONTRAZIONE PLIOMETRICA

La contrazione pliometrica è una contrazione concentrica esplosiva, immediatamente preceduta da contrazione eccentrica; in tal modo si sfrutta l'energia accumulatasi nelle strutture elastiche del muscolo nella precedente fase eccentrica. (es. calcio ad un pallone). In altri termini, in questo tipo di contrazione, alla forza esprimibile dalla contrazione del muscolo, viene sommata l’energia accumulata nella fase di pre-stiramento.

CONTRAZIONE AUXOTONICA

La contrazione auxotonica invece è quella che avviene mediante l’utilizzo di elastici. In questa tipologia di contrazione muscolare, notiamo che man mano che l’elastico si allunga la tensione muscolare aumenta, infatti proprio per questa peculiare caratteristica le contrazioni auxotoniche vengono dette “contrazioni progressive”.

POSIZIONE ANATOMICA

La posizione anatomica è una posizione utilizzata come punto di riferimento per stabilire le relazioni tra le diverse parti del corpo.

I termini anatomici come anteriore e posteriore, mediale e laterale, abduzione e adduzione sono sempre riferiti alla posizione anatomica.

Una persona che si trova nella posizione anatomica:

è in piedi, in posizione eretta, con la testa eretta, sguardo e palmi delle mani rivolti in avanti, braccia lungo i fianchi e dita delle mani estese, piedi in avanti e perpendicolari al corpo.

PIANI ANATOMICI

I piani anatomici sono delle linee immaginarie disegnate attraverso il corpo. Queste linee permettono di descrivere oggettivamente i movimenti e le posizioni del corpo.

I piani anatomici sono quattro anche se spesso ne vengono considerati solamente tre.

Piano sagittale o mediano: è un piano che decorre in senso antero-posteriore e divide un corpo in due parti, destra e sinistra. I piani sagittali possono essere a qualsiasi altezza, ma quello che divide il corpo in due metà simmetriche è detto piano sagittale mediano.

Rispetto al piano mediano gli altri possono essere mediali, cioè prossimi al piano mediano, o laterali, più lontani. Movimenti: flessione/estensione;

Piano frontale o coronale: è un piano che corre parallelo alla fronte. Il piano coronale che suddivide il corpo in due metà di massa uguale è detto piano frontale mediano.

I piani coronali anteriori a questo (cioè verso l'osservatore) saranno detti "anteriori" o "ventrali", mentre "posteriori" o "dorsali" gli altri. Movimenti: Adduzione/abduzione;

Piano trasversale od orizzontale: è un piano che divide il corpo in due metà superiore e inferiore. I movimenti di questo piano sono di rotazione.

CATENE CINETICHE

Con il termine catena cinetica (CC) viene definito in fisica un sistema di trasmissione delle forze composto da segmenti rigidi uniti tra loro tramite giunzioni mobili definite snodi.

In ambito sportivo e dunque nelle leggi che regolano la biomeccanica, con il termine catena cinetica (CC) si indica l'interazione sinergica dei vari segmenti corporei, con lo scopo di eseguire i vari movimenti.

Considerando che il nostro organismo è composto da svariate catene cinetiche, dobbiamo pensare che i segmenti sono rappresentati dalle ossa, le articolazioni rappresentano gli snodi ed i muscoli rappresentano il motore della catena cinetica.

Le CC nei vari movimenti fisico-sportivi (come anche nei vari movimenti quotidiani) possono essere a CC aperta o chiusa. Per CC aperta si intende il sistema in cui l'estremità distale (quella più lontana dal centro corporeo) risulta libera e priva di vincoli.

• Esempio: nell'esercizio del leg extension le gambe risultano libere e prive di vincoli, quindi è un esercizio a CC aperta.

Per CC chiusa si indica invece quando l'estremità distale (quella più lontana dal centro corporeo) risulta fissa e dunque non libera di muoversi durante l'esecuzione del gesto motorio.

• Esempio: nell'esercizio dello squat, gli arti inferiori risultano fissi al pavimento e dunque non liberi di muoversi durante l'esecuzione del gesto, quindi rappresenta un esercizio a CC chiusa.

Possiamo perciò dire in termini di funzione e di attività della catena cinetica che gli arti inferiori tendono a funzionare in maniera predominante a catena cinetica chiusa mentre gli arti superiori operano in maniera predominante a catena cinetica aperta in quanto la maggior parte delle attività della vita quotidiana richiedono estremità distali (le mani) estremamente mobili e libere di operare nell'ambiente circostante.
Ovviamente come l'arto inferiore deve operare anche in catena cinetica aperta, così anche gli arti superiori lavorano anche in catena cinetica chiusa (quando si cade e ci si protegge con le mani ad esempio)
Dall’inglese i termini OKC e CKC (Open Kinetic Chain e Closed Kinetic Chain).

LA COORDINAZIONE MOTORIA

La coordinazione motoria è la capacità che permette di eseguire un qualsiasi movimento nella maniera più efficace.

Le capacità coordinative si distinguono in 2 grandi gruppi:

Le capacità coordinative generali

Le capacità coordinative specifiche

Le capacità coordinative generali sono costituite dalla capacità di apprendere un nuovo movimento, dalla capacità di controllare e regolare il movimento e dalla capacità di saper adattare e trasformare i movimenti che si sono appresi in base alle necessità.

Le capacità coordinative specifiche hanno come base le capacità coordinative generali. Esse sono:

• Capacità di accoppiamento e combinazione dei movimenti

È la capacità che permette di collegare tra loro delle abilità motorie già acquisite. Per esempio il ciclista coordina il movimento degli arti inferiori con gli arti superiori per pedalare e guidare.

• Capacità di coordinazione oculo-muscolare

Per capacità di coordinazione oculo-muscolare, si intende la capacità del cervello di riuscire a compiere un movimento regolato da fattori esterni. Per esempio: quando un ciclista effettua una volata nel tentativo di vincerla, il suo cervello dosa la quantità di forza da impiegare per soddisfare lo sforzo in relazione alla distanza da effettuare.

• Capacità di differenziazione

È la capacità di saper differenziare gli stimoli quando avvengono dei cambiamenti. Per esempio il ciclista deve saper percepire se sta pedalando in pianura o in salita per poi sapersi "orientare".

• Capacità di equilibrio

L'equilibrio è la capacità di mantenere il corpo in una data posizione. Non esiste movimento in cui non sia coinvolto l'equilibrio che si divide in:

Statico: quando il corpo è fermo

Dinamico: quando il corpo è in movimento (cammina, corre, ecc)

Di volo: quando il corpo non è in appoggio né a terra, né su un attrezzo

• Capacità di orientamento

È la capacità di muovere il corpo nello spazio e nel tempo. Per esempio il ciclista deve sapere se la gara in relazione all'ambiente che lo circonda, è prossima ad un tratto di strada in salita o in pianura.

• Capacità di ritmo

È la capacità che permette di organizzare i movimenti in maniera che l'azione risulti il più fluida ed armoniosa possibile, ciò è dato da un corretto dosaggio di tempi ed intensità a ciascun movimento. In questa capacità rientra il "tempismo esecutivo" che è l'abilità di fare le cose nel momento adatto e nello spazio giusto.

• Capacità di reazione

È la capacità di rispondere agli stimoli con l'azione motoria più rapida e meglio adeguata alle circostanze. Si differenzia in:

Semplice: quando gli stimoli sono previsti e conosciuti

Complessa: quando gli stimoli sono sconosciuti ed imprevedibili

• Capacità di trasformazione

È la capacità di cambiare un'azione prefissata, ciò capita spesso negli sport come il calcio, in cui il difensore, ad una finta dell'attaccante, deve elaborare un altro piano di azione per giungere al suo scopo.

MACCHINE E PESI LIBERI

Ipotizzando un esercizio muscolare su una macchina dotata di carrucola: Durante la fase concentrica Fc (contrazione muscolare) la forza di attrito si somma alla forza peso aumentando la resistenza  della macchina al movimento. Durante la fase eccentrica Fe (allungamento muscolare) la forza di attrito si sottrae alla forza peso riducendo la resistenza della macchina al movimento.

Dunque quando si utilizzano gli esercizi con carrucola, il muscolo andrà incontro a resistenze diverse, dove saranno maggiori durante la fase concentrica del movimento e minori durante la fase eccentrica.

Possiamo quindi affermare che gli esercizi con carrucole, non rappresentano il modo migliore per creare lo stimolo ipertrofico, perché lo sviluppo di tensione muscolare non è costante. Inoltre il lavoro muscolare che dovrebbe avere maggior enfasi nella fase eccentrica del movimento risulta inferiore rispetto alla fase opposta (concentrica).

ESERCIZI CON LE CAMME

La camma è una carrucola modificata, presente nella maggior parte dei macchinari isotonici, attraverso cui passa un cavo, collegato ad un pacco pesi che dà resistenza.

Per mezzo delle camme, si crea una resistenza minore nelle fase più difficile dell'esercizio (quando la leva è svantaggiosa) e una resistenza maggiore nell'angolo di lavoro dove il muscolo esprime più forza (leva vantaggiosa).

Lo scopo delle camme è inoltre quello di consentire al muscolo di sviluppare tensione a velocità costante, di conseguenza il carico che il muscolo solleverà sarà sempre costante indipendentemente dall'angolo di lavoro utilizzato.

Applicazione della forza: direzione e movimento

Una differenziazione estremamente importante tra gli esercizi con pesi liberi e quelli con i macchinari isotonici, interessa le capacità coordinative. Possiamo osservare come durante l'esecuzione del movimento, in base alla direzione che diamo alla forza applicata dal muscolo, possiamo avere differenti risposte in base all'attrezzo utilizzato. Discorso diverso invece per quanto riguarda i pesi liberi, infatti come possiamo osservare dalla figura in basso, in base alla direzione della forza applicata per spingere il peso, il risultato potrà differenziarsi. I movimenti con pesi liberi essendo non vincolati possono variare la loro direzione di movimento, soprattutto quando il soggetto non possiede un ottima coordinazione inter ed intramuscolare. Di conseguenza se ad esempio l'atleta imprime più forza verso l'esterno, il peso seguirà la direzione datagli.

Gli esercizi con pesi liberi dunque aumentano sia la sincronizzazione intramuscolare cioè la capacità di coordinare le fibre che compongono un singolo muscolo, ma più di ogni altra cosa la sincronizzazione intermuscolare cioè la capacità di coordinare più gruppi muscolari contemporaneamente (soprattutto quando vengono utilizzati esercizi poliarticolari).

In questa tabella sono riportati i maggiori vantaggi e svantaggi derivanti dall’utilizzo dei due diversi mezzi di allenamento.

PESI LIBERI	MACCHINE
Costo basso e facile reperimento	Costo ed ingombro elevati
Sono versatili perché adattabili a più esercizi	Consentono di effettuare un solo o un numero limitato di esercizi
Coinvolgono sia l’attività muscolare concentrica che quella eccentrica	Alcune macchine idrauliche e isocinetiche riducono notevolmente l’attività muscolare eccentrica
Necessitano maggiore coordinazione di movimento (si controllano su tutte le dimensioni dello spazio)	Necessitano minore coordinazione di movimento (generalmente si controllano su un solo piano di movimento
Causano un rialzo pressorio maggiore e necessitano l’apprendimento di una corretta tecnica di respirazione	Causano un rialzo pressorio minore che va comunque controllato utilizzando una tecnica di respirazione corretta
Difficilmente riescono ad isolare il singolo movimento o gruppo muscolare	Isolano un movimento o un gruppo muscolare
Allenano anche i muscoli stabilizzatori del movimento, tramite contrazione statica	Allenano un numero inferiore di muscoli stabilizzatori.
L’apprendimento della corretta tecnica di esecuzione richiede tempi maggiori	L’apprendimento della corretta tecnica di esecuzione richiede tempi minori
Maggiore rischio di infortuni	Minore rischio di infortuni
Non necessitano di regolazioni esterne	Necessitano di regolazione esterna, inoltre i bambini, i soggetti molto alti o molto bassi potrebbero non trovare la regolazione adatta
Permettono traiettorie fisiologicamente più corrette	Molto spesso obbligano a traiettorie forzate non fisiologicamente corrette
Educano la propriocezione e migliorano la coordinazione motoria	Non educano la propriocezione e la coordinazione motoria
Permettono di lavorare con la percentuale di carico desiderata solo nel breve tratto del movimento articolare ove il segmento corporeo ha il massimo braccio di leva (momento).	Consentono al muscolo di sviluppare una tensione (carico) ed una velocità esecutiva costanti per tutta l’escursione articolare (macchine a camme)
Inducono una maggiore risposta ormonale (gh e testosterone)	Inducono una minore risposta ormonale
Inducono maggiori sollecitazioni a carico della colonna vertebrale	Inducono minori sollecitazioni a carico della colonna vertebrale (se costruite con criterio)