Feb 24, 7 mesi ago

Le forze nella leg press

Ragazzi lo ammetto: ADORO scrivere queste cose: parlare dei pesi, che amo, in termini matematici per modellarli, e io amo la Matematica e la Fisica pur capendoci poco, sia chiaro. Ribadisco che gli strumenti che uso sono Matematica, Fisica, Geometria, Algebra di livello poco superiore alla roba del Liceo, ok di livello universitario ma non chissà che cosa.

Lo so, per molti questo sembra aramaico antico, ma è semplicemente un bagaglio di conoscenze che mi porto dietro, nulla di più.

COSA VEDREMO

In questo articolo vedremo le forze in gioco nella pressa, come un un carico esterno crei una tensione muscolare interna e un aspetto poco noto che invece è importante perché può essere causa di dolori alle ginocchia, cosa che invece non accade nello squat, perciò info importanti per il PT.

AVVERTENZA

L’articolo è strutturato in modo tale da non avere formule, e le spiegazioni più pallose le lascio in appendice, che comunque vi consiglio di leggere perché c’è anche il confronto con i dati degli studi scientifici, a dimostrazione che non sono tutte cazzate, quelle che scrivo.

Penso che la falsa modestia sia un peccato quanto l’arroganza, perciò come ammetto di aver sbagliato (e chiedo scusa se ho coinvolto qualcuno) penso anche di essere in grado di capire quando ho fatto bene. Questo è l’articolo che io vorrei leggere, penso di aver fatto proprio un buon lavoro e non ne ho trovati così. Mi sono impegnato a fare i conti, il modello, gli omini e tutto quanto serve per avere una didattica della biomeccanica della pressa, e non solo due chiacchiere in croce incomprensibili.

Per fare le cose per bene, ci vuole tempo, perciò vi prego di dedicare tempo a questa roba, di studiarlo. Un movimento vincolato come la pressa presenta alcune peculiarità che sono ovvie se ci si ragiona, però poi non ci si ragiona mai. 

Poi, se non vi frega, amici come prima, cioè… è la pressa, la fottutissima pressa… questa roba piace a me e fondamentalmente l’ho scritta per me. Se vi piace, bene, se non vi piace, pace.

Come si muove la pressa

Diamoci due regole su come il carrello della pressa deve muoversi, partendo con le gambe completamente estese e facendolo scendere:

1) il bacino deve rimanere a contatto con schienale e non deve retrovertere

2) i talloni devono sempre rimanere a contatto con la superficie di spinta del carrello

Il carrello, pertanto, scende fino a che queste due condizioni sono rispettate. Effettivamente, è la prima importante per evitare problemi alla bassa schiena, diamoci la seconda come “regola” per standardizzare le esecuzioni, perché di fatto se uno solleva i talloni non è che perde l’equilibrio. Ovviamente considero sempre che i piedi non possano slittare, condizione che si verifica sempre a meno di non essere scalzo, con i piedi sudati e con la pressa uscita dall’autolavaggio.

In figura gli elementi che determinano il punto inferiore del movimento. Per adesso concentriamoci su due angoli:

  • ϑAMin che è l’angolo minimo di flessione del femore rispetto al tronco, cioè il soggetto non riesce a flettere il femore sotto questo angolo.

  • ϑCMin che è l’angolo minimo di flessione del piede rispetto alla tibia, cioè il soggetto non riesce a dorsiflettere sotto questo angolo.

Una nota: la flessione del femore si misura con il supplementare dell’angolo che ho scelto, solo che la definizione funziona bene quando si è in piedi o distesi, non quando già gambe e tronco hanno un certo grado di flessione, meglio allora misurare fra femore e tronco, che è più significativo. Le definizioni sono importanti, ma servono per chiarire la comprensione, e per avere un linguaggio comune: se io dichiaro cosa intendo e la definizione è più chiara, è sempre tutto ok. 

La massima profondità di discesa, cioè il valore HMin del carrello dipende da questi due angoli che più sono piccoli e più il carrello scende, con delle importanti ripercussioni nella dinamica del movimento.

In questo disegno un soggetto grasso, con la trippa e le cosce grosse che impediscono una flessione profonda del femore, un caso che non è che sia così raro. Persone robuste, obese, con poca mobilità di anca non flettono bene le cosce, e tendono a retrovertere il bacino se vogliono forzare il movimento. Questo significa che il carrello scende meno, e che l’angolo di flessione della tibia rispetto al femore sia maggiore che nel caso precedente.

In questo caso abbiamo una ragazza con una ottima mobilità di caviglia, cioè può dorsiflettere molto, perciò più spostare in basso il piede, più del primo soggetto. Il carrello scende molto di più. Persone con una ottima mobilità di caviglia possono spostare perciò i piedi più in basso sul carrello rispetto a chi non ce l’ha, senza sollevare i talloni.

Questo invece è l’effetto della variazione dell’inclinazione ϑS dello schienale, mantenendo la stessa flessione minima del femore: il carrello scende di più, e la tibia si flette maggiormente rispetto al femore. Abbassare l’inclinazione dello schienale è così una strategia per permettere una escursione maggiore del carrello e una flessione maggiore del ginocchio in tutti quei soggetti che per vari motivi non hanno una grossa flessione dell’anca.

Ovviamente, ci sono degli svantaggi:

  • È più facile essere spostato indietro rispetto alla pressa durante la fase di spinta, perciò è necessario ancorarsi con più forza, specialmente se i carichi sono importanti.

  • Più il soggetto è steso e meno si sente “confortevole”

  • La pressione arteriosa si incrementa maggiormente, e già la pressa la fa schizzare.

Per l’ultimo punto, non è raro che a stendere lo schienale il soggetto poi si senta scoppiare quando spinge. E non scherzo. Ok, come vedete, ho scritto delle cose ovvie, ma solo se uno la pressa l’ha praticata con pesi che non sono da riabilitazione per soggetti sani: sono considerazioni ovvie per chi ha esperienza, assolute ma novità, che so… per lo studente classico di Scienze Motorie che conosce la catena di reazioni che dal colesterolo portano agli ormoni steroidei ma il culo sullo schienale di una pressa non ce l’ha mai messo. 

Iperstaticità

Per spingere il carrello dovete contrarre i muscoli e far ruotare le vostre ossa: una estensione plantare, della tibia e del femore, di fatto anche nello squat accade la stessa cosa, ma qui c’è un problemino in più e ve lo vorrei far provare dal vivo. Vi serve una pressa con un carico di meno della metà di quello che usate solitamente perché dovrete concentrarvi sui vostri muscoli e non sul fare l’esercizio.

Prendete uno spessore di qualche centimetro, diciamo una tavoletta, e piazzatelo fra la superficie di spinta del carrello e i tacchi delle scarpe in modo da avere le punte dei piedi non a contatto con il carrello.

Adesso fate la pressa: per quanto strano vi possa sembrare ci riuscite. Il carrello va su senza l’uso dei polpacci, disattivati dal fatto che non potete “puntare” i piedi. Togliete lo spessore e muovete il carrello: questo va su con il contributo anche dei polpacci.

Ma potete ripetere l’esperimento senza tavoletta: volontariamente contraete i tibiali anteriori per sollevare le punte dei piedi, e spingete via il carrello. Ce la fate senza problemi, anche se “sentite” che state usando più i quadricipiti. Ma questo è un caso estremo: polpacci si, polpacci no. Potete invece modulare l’uso dei polpacci spingendo più o meno le punte dei piedi, “sentendo” che la zona di spinta si muove avanti ed indietro sotto i piedi. 

Questo non è possibile, invece, nello squat: provate a mettere una tavoletta sotto i talloni, diventa un gioco di equilibrio e se non state attenti date una facciata a terra. Nella pressa, invece, il movimento vincolato vi permette di usare o meno i polpacci, di ripartire la forza in maniera differente fra polpacci e quadricipiti.

Ma questo giochino funziona anche con i quadricipiti: potete spingere più con i glutei che con le cosce, modulando perciò il contributo dei primi rispetto ai secondi. In altre parole, potete tenere bloccato il carrello della pressa, ma anche muoverlo, cambiando il contributo dei vari muscoli. Lo potete fare a vostro piacimento quando il carico è basso e siete freschi, è molto più difficile da stanchi e con molto carico. Se ci pensate, è il motivo per cui la pressa vi permette di andare avanti ad oltranza, sfinendo tutti i muscoli: quando siete stanchi con i quads potete spingere con i glutei e con i polpacci, fino alla morte.

Nello squat questo non accade, perché, che so… se spingete più di quadricipiti ma non di glutei e femorali, cappottate: il movimento libero fa sì che ci sia la necessità di attivare i muscoli in un certo modo, quello guidato dà libertà di manovra.

Nella pressa, in pratica, ci sono più muscoli di quanti ne servano per il movimento: si tratta di un problema non statico, ma iperstatico. In generale il corpo umano ha più muscoli di quanto servano, pertanto questo tipo di problemi lo troviamo sempre in Biomeccanica, pertanto quello che affronteremo è un problema tipico della biomeccanica del movimento.

Il punto è: nella pressa come si ripartiscono i contributi muscolari? Di fatto… non lo sa nessuno, però è certo che il Sistema Nervoso agisca cercando di minimizzare qualcosa: le forze totali in gioco, l’energia muscolare, oppure cerca di sfruttare le leve muscolari migliori in ogni fase del movimento. Non solo. Questo procedimento di minimizzazione è sicuramente qualcosa di adattabile e che si impara, dato che un soggetto esperto in un movimento ha un dispendio energetico minore di uno che non lo è. 

Nell’appendice viene appunto descritto sommariamente il procedimento matematico, che è solo uno dei tanti, qui diamo per scontato che funzioni. 

La dinamica della pressa

Ribadisco per la millesima volta che questo è un modello quasi-statico, cioè il movimento è una sequenza di tanti fotogrammi in cui tutto è immobile, ipotesi classica usata tantissimo negli studi sui movimenti in palestra.

Ecco due disegni che sono la chiave di lettura di tutto il movimento, perciò vi prego di studiarveli un po’ per bene…

Quando il carrello scende, le forze in gioco nel punto di appoggio dei piedi sono 2:

  • La forza peso P, perpendicolare al pavimento perché è dovuta all’azione della Gravità sulla massa del carrello

  • La forza di reazione R che è dovuta alle guide ed è nella direzione perpendicolare alle guide stesse. 

Il punto K è dove il soggetto “preme” sul carrello, più che un punto è una superficie, però localizzata. Difficilmente, infatti, specialmente se il carico è importante, la spinta è distribuita ma uno tende a “puntare” i piedi. Ovviamente K può variare, come vedremo a breve in un terrificante esperimento che vi propongo.

L’intensità di R, cioè la sua lunghezza, è dovuta ovviamente alla presenza di P ma anche alla presenza delle forze muscolari all’anca che creano un momento meccanico (la spiegazione è nell’articolo con la descrizione del modello e faccio finta che vi siete interessati così tanto da studiarla), fatto sta che mentre P ha una intensità fissa, R ha una intensità variabile.

Quello che conta è la somma vettoriale fra R e P, che dà luogo all’effettiva forza peso da contrastare, Peff, che avrà la direzione riportata nella figura in alto.

In questo disegnino, a sinistra ho rovesciato l’omino e l’ho rimesso in piano, per confrontarlo con lo squat. La differenza importantissima è data proprio dal fatto che la freccia della forza Peff è storta, mentre quella nello squat è perpendicolare al terreno.

Si consideri la rotazione indotta dalla forza Peff intorno al ginocchio: questa porta la tibia e il piede a ruotare in senso orario, con una intensità proporzionale all’intensità della forza e al braccio di leva di questa rispetto al ginocchio, il segmento bG, cioè la distanza fra il centro di rotazione del ginocchio e la retta d’azione della forza Peff.

Analogamente la forza Peff induce una rotazione antioraria del piede intorno alla e una rotazione oraria del femore intorno all’anca.

Anche nello squat accade lo stesso, disegno centrale, solo che la forza, P in questo caso, è perfettamente perpendicolare al terreno e così i bracci della forza P rispetto alle varie articolazioni si calcolano facilmente: sono la distanza orizzontale fra il centro di rotazione del ginocchio e la retta d’azione di P.

C’è però una differenza sostanziale: i muscoli estensori dell’anca contribuiscono alla spinta del carrello, Questo non accade nello squat, perché gli estensori dell’anca creano un momento per sostenere il tronco. Poiché nella pressa l’anca è bloccata, il momento meccanico all’anca serve per estendere il femore e contribuire a spingere il carrello.

Nella pressa si usa l’anca per estendere le cosce, nello squat si usa l’anca per estendere il tronco: questa è la differenza sostanziale fra pressa e squat!

Nel disegno a destra il modello analitico mostra proprio l’arto inferiore ruotato in modo che sia in piano, la forza Peff e i bracci di leva alle articolazioni. Ho indicato, e ricordatevelo per dopo, le contro-rotazioni che i muscoli devono creare, per compensare quelle create dalla forza Peff.

Adesso vediamo 4 fotogrammi della discesa del carrello.

Forte no? Via via che il carrello scende e la tibia flette sul femore si nota come i bracci di leva vadano ad aumentare, e così aumenta la richiesta di forza sulle varie articolazioni. Non solo, la forza Peff si inclina aumentando ulteriormente i bracci di leva. Nei disegni a sinistra si riportano le due componenti, la forza P e la reazione R.

Forte, no? L’animazione rende molto l’idea, didatticamente un modello permette davvero di capire come stanno le cose.

Ecco il grafico delle forze: Fglu è la forza dei glutei, FG è la forza del tendine rotuleo pertanto dei quadricipiti, Fsol è la forza del soleo, cioè dei polpacci (in questo modello considero il gastrocnemio come se fosse un monoarticolare, sommandolo al soleo, e i femorali come se fossero monoarticolari, sommandoli al gluteo).

Come si nota, le forze sono tutte crescenti. Però c’è una particolarità: notate come la forza del gluteo e quella del quadricipite abbiano una zona nulla, fra A e B? Perché?

Il disegno qua sopra è la spiegazione. A sinistra la posizione D di massima flessione della coscia: notate la forza Peff :

  • È a destra della caviglia e dell’anca, creando delle rotazioni anti-orarie del piede e del femore, indicate sul disegno

  • È sinistra del ginocchio, creando una rotazione oraria della tibia, indicata sul disegno

A destra la posizione iniziale, a gambe tese che spingono il carrello prima di partire. La forza Peff in questo caso:

  • È a destra della caviglia, creando una rotazione anti-oraria della caviglia, indicata sul disegno

  • Ha la retta d’azione che passa per l’anca, e così non crea alcuna rotazione dato che il braccio di leva è nullo.

  • È a destra, non a sinistra, del ginocchio, creando così una rotazione anti-oraria della tibia, indicata sul disegno!

Cioè: nella posizione iniziale il carrello non flette la tibia, ma estende la tibia, e in questo caso… chi contrasta questa estensione? I quadricipiti? Ma certo che no! Perché i quadricipiti sono estensori della tibia, non flessori della tibia!

In questo caso l’estensione è bloccata dai legamenti, cioè dal sistema di contenimento passivo, ben più fragile del sistema di contenimento attivo dato dai muscoli.

Paradossalmente, pertanto, soggetti poco condizionati che fanno la pressa perché più sicura dello squat possono invece beccarsi delle infiammazioni poco simpatiche. Oppure possono farsi male. Non ci credete? Guardate qua… se ce la fate.