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La valutazione della forza
muscolare in soggetti fitness
Corso di laurea in Scienze delle Attività Motorie
Anno Accademico 2011-2012
Università degli studi dell’Aquila
Facoltà di Scienze Motorie
Tesi di Laurea
Relatore Laureando
Prof. Marco De Angelis Gianfranco Aquaro
La forza muscolare
Per definizione è quella capacità motoria che permette di vincere una resistenza o di opporsi ad essa tramite lo sviluppo di tensione da parte della muscolatura;
Prove di forza si possono esprimere attraverso diverse esercitazioni utilizzando carichi massimali o sub-massimali;
Il test più utilizzato per la valutazione della forza massima è il metodo diretto (1-RM test). Anche se metodi indiretti con carichi sub-massimali si adattano meglio per trovare il carico massimo per 1-RM.
L’esercizio test scelto per questo studio è la distensione su panca piana essendo questo esercizio conosciuto e adattabile a tutti.
Obiettivo di questo studio…
Metodo diretto
1-RM
(gold standard)
Metodo indiretto Ripetizioni ad
esaurimento
(sub-massimale 1)
Metodo indiretto Ripetizioni eseguite
alla massima velocità
(sub-massimale 2)
È quello di mettere a confronto il metodo diretto con i due
metodi indiretti e verificare quale dei due metodi indiretti si
avvicina o eguaglia la previsione del carico massimo eseguito
con 1-RM.
Caratteristiche dei soggetti
sottoposti a test
Di sesso maschile;
Di età compresa tra 18 e 53 anni;
Moderatamente attivi (attività fisica regolare, minimo tre volte a settimana);
Di non partecipare regolarmente a programmi specifici come possono essere allenamenti per culturisti o pesisti.
I soggetti sono stati selezionati su base
volontaria con le seguenti caratteristiche:
Distribuzione per gruppo dei test 1° gruppo
Nome età test
QV 18 GS SUB-2 SUB-1
GM 35 SUB-1 GS SUB-2
AC 48 SUB-2 SUB-1 GS
2° gruppo
Nome età test
CP 18 SUB-2 GS SUB-1
DD 30 SUB-1 SUB-2 GS
GG 53 GS SUB-1 SUB-2
3° gruppo
Nome età test
MM 24 SUB-1 SUB-2 GS
RG 38 GS SUB-1 SUB-2
BD 41 GS SUB-2 SUB-1
I test sono stati effettuati in
giorni diversi, facendo
attenzione che i soggetti non
avessero eseguito esercizi di
spinta nelle ultime 48 ore per
non compromettere il risultato
dei test.
I tre test sono stati eseguiti in
modo casuale per favorire
quante più combinazioni.
I nove soggetti sono stati
suddivisi in tre gruppi, ognuno
formato da tre persone di
diversa età, in modo da avere
un campione vario.
Mezzi e metodi
ESERCIZIO TEST: DISTENSIONE SU PANCA PIANA
con ausilio degli strumenti encoder-lineare e pedana di forza
1° TEST 2° TEST 3° TEST
GS SUB-1 SUB-2
Test diretto
Forza massimale
(1RM)
Test indiretto Ripetizioni ad esaurimento
(Equazione del Brzycki)
Test indiretto
Ripetizioni eseguite alla massima
velocità
(Equazione carico-velocità)
Un protocollo di familiarizzazione è stato eseguito per facilitare
l’apprendimento delle prove. I tre test sono stati eseguiti sotto il controllo di
un encoder-lineare e della pedana di forza.
Analisi del carico massimo 1-RM
con i due test indiretti
Metodo diretto 1-RM 92kg
Metodo indiretto
Ripetizioni ad esaurimento
Applicando l’equazione di Brzycki
1-RM = 100*carico / 102,78 - (2,78*n. reps)
QV ha eseguito con 74kg (80% CM) 10
ripetizioni massime, dall'equazione per 1-
RM il massimale sarà di 98kg
Metodo indiretto Ripetizioni eseguite alla massima velocità Applicando l’equazione carico-velocità Sotto il controllo dell’encoder-lineare e pedana di forza
Dalle prove realizzate dal
soggetto QV abbiamo:
A questo punto poniamo a confronto il
massimale realizzato con i due metodi
indiretti.
Equazione velocità medie e % di CM Relazione: velocità medie e % del CM
61%; 0,700
67%; 0,629
74%; 0,549
85%; 0,429
89%; 0,37093%; 0,325
80%; 0,480
y = -1,1555x + 1,4054
R2 = 0,9994
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
55% 65% 75% 85% 95% 105%
% del CM
Ve
loc
ità
m/s
Vmed
Lineare (Vmed)
Velocità medie e % del CM realizzate da QV
Il range per fare una
stima del CM sono
carichi compresi tra
il 60 e 95%
Questa relazione costruisce una linea retta che collega i diversi punti.
La rettilineità è data dai valori di velocità e di carico presi piuttosto centrali
nella scala delle % di CM, in quanto i valori più bassi del 50% e i valori più
vicini al massimale disturbano questa rettilineità.
Velocità medie ricalcolate
Velocità medie ricalcolate di QV tra il 60 e il
95% del carico massimo
% del CM Vmed m/s
60% 0,712
65% 0,654
70% 0,597
75% 0,539
80% 0,481
85% 0,423
90% 0,365
95% 0,308
Nel termine x metteremo la
% del CM.
Prendiamo come esempio il
valore 0,60 che corrisponde
al 60% del CM, e
applichiamo l’equazione che
darà come risultato un
valore di velocità media di
0,712 m/s.
Vmed: -1,1555 x 0,60 + 1,4054
= 0,712 m/s
In questo modo vengono ricalcolate tutte le velocità medie in
maniera precisa tra il 60% e il 95% del CM.
Nel caso di QV l’equazione carico-velocità è:
y = -1,1555 * x + 1,4054 R² = 0,99
Riepilogo delle velocità medie e % di CM tra il 60 e il 95%
di tutti i soggetti in esame
%
di CM QV RG GG CP MM AC BD DD GM
60% 0,712 0,702 0,603 0,682 0,657 0,661 0,637 0,787 0,682
65% 0,654 0,633 0,545 0,637 0,603 0,602 0,582 0,709 0,623
70% 0,597 0,563 0,487 0,592 0,550 0,542 0,528 0,631 0,564
75% 0,539 0,494 0,429 0,547 0,497 0,483 0,473 0,552 0,505
80% 0,481 0,424 0,372 0,503 0,443 0,424 0,419 0,474 0,446
85% 0,423 0,354 0,314 0,458 0,390 0,365 0,364 0,396 0,388
90% 0,365 0,285 0,256 0,413 0,336 0,306 0,310 0,318 0,329
95% 0,308 0,215 0,198 0,368 0,283 0,246 0,255 0,240 0,270
Velocità medie ricalcolate m/s
Dei 9 soggetti esaminati abbiamo una serie di punti fissi di
riferimento dal 60% fino al 95% del CM con le relative velocità
ricalcolate e la media delle velocità.
Velocità medie ricalcolate
0,680
0,621
0,562
0,502
0,443
0,384
0,324
0,265
Media
Media di tutte le velocità dei soggetti tra il 60% e il 95% del CM
Vmed m/s % del CM DEVIAZIONE STANDARD COEFF. DI VARIABILITA'
0,680 60% 0,052 7,65%
0,621 65% 0,046 7,46%
0,562 70% 0,042 7,48%
0,502 75% 0,040 7,87%
0,443 80% 0,039 8,88%
0,384 85% 0,041 10,79%
0,324 90% 0,045 14,00%
0,265 95% 0,051 19,21%
La zona compresa tra il 70% e l’80% è quella che presenta meno
variabilità rispetto alle altre percentuali.
La nostra velocità di riferimento per la stima di 1-RM è
± 0,500 m/s al 75% del CM
Possiamo affermare che con una velocità media di 0,502 m/s, con
un carico del 75%, con una deviazione standard di 0,040, con un
coefficiente di regolazione del 7,8% è possibile fare una stima
realistica del carico massimo per 1-RM.
Equazione carico-velocità
% CM = -0,8427 x Vmed + 1,1732
Relazione: % del CM e velocità medie
0,680; 60%
0,621; 65%
0,562; 70%
0,443; 80%
0,384; 85%
0,324; 90%
0,265; 95%
0,502; 75%
y = -0,8427x + 1,1732
R2 = 1
55%
60%
65%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800
Velocità m/s
% d
el
CM
% del carico
Lineare (% del carico)
Carichi tra il 60% e il 95% e media di tutte le velocità
Attraverso questa equazione si ottiene la % del CM in relazione
alla velocità media, che possiamo utilizzare per tutti i soggetti.
Equazione % di CM con le medie delle velocità
Velocità medie e stima per 1-RM di QV
Carico
kg
Vmed
m/s
%
del CM
Stima
1RM kg
46 0,754 54% 85,51
56 0,700 58% 96,00
62 0,629 64% 96,35
68 0,549 71% 95,75
74 0,480 77% 96,22
78 0,429 81% 96,13
82 0,370 86% 95,22
86 0,325 90% 95,66
Equazione carico-velocità e stima di 1-RM
Per la stima del carico
massimo per 1-RM
prendiamo in esame i
seguenti valori:
• kg di carico
• velocità media
• % di CM
Nel caso di QV la migliore velocità registrata è stata di 0,480 m/s,
applichiamo l’equazione carico/velocità per ricavare la % del carico
massimo. L'equazione carico-velocità
% CM = -0,8427 x 0,480 + 1,1732 = 77%
Velocità di riferimento
± 0,500 m/s al 75% del CM
QV ha realizzato con 74kg una velocità media di 0,480 m/s con un carico
pari al 77% del massimale. Per la stima di 1-RM applichiamo la seguente
equazione:
Equazione carico-velocità e stima di 1-RM
1-RM = 74 kg / 0,77% = 96 kg
Risultati dei test di QV
Equazione carico/velocità e stima di 1-RM
Carico kg Vmed m/s % del CM Stima 1RM
74 0,480 77% 96kg
Equazione di Brzycki e stima 1-RM 1-RM reale
Carico kg N. ripetizioni Stima 1RM
92kg 74 10 98kg
Nella realtà QV ha fatto 92kg di massimale.
Con l’equazione carico/velocità abbiamo previsto un ipotetico 96kg.
Con l’equazione di Brzycki il carico previsto è di 98kg.
Possiamo concludere che in pratica, nel caso di QV, queste due previsioni
del massimale non convalidano il risultato effettivo di 1-RM.
Altre variabili che possiamo osservare attraverso i grafici
rilevati dagli strumenti l’encoder-lineare e pedana di forza
sono:
Nel grafico si può osservare che per ottenere un lavoro di forza massima
occorre un tempo medio di durata intorno ai 70-80 cent/sec con un
carico intorno al 70-75% del CM. In questo modo riusciamo a tenere
sotto tensione i muscoli reclutando tutte le fibre muscolari.
Range di
riferimento tra 70-
80 cent/sec per
ottenere la
massima
espressione di
forza.
Forza applicata e tempo di durata
Relazione: forza applicata e tempo di durata
400
500
600
700
800
900
1000
-50 50 150 250 350 450
Tempo di durata cent/sec
Fo
rza
ap
plic
ata
(N
)
forza 100%
forza 85%
forza 95%
Nel grafico si può osservare come la forza al 100% con un carico di
78kg, abbia un picco massimo con un tempo di durata e una tenuta di
forza estremamente lungo.
Mentre i carichi del 85 e 95% raggiungono sempre un picco di forza
elevato ma il tempo di durata e la tenuta di forza sono ridotti.
Tre diverse
espressioni di forza:
78kg (forza 100%)
74kg (forza 95%)
66kg (forza 85%)
Forza applicata e spostamento del carico Relazione: forza applicata e spostamento
550
600
650
700
750
800
850
900
950
-0,050 0,050 0,150 0,250 0,350 0,450
Spostamento m
Fo
rza
ap
plic
ata
(N
)
forza 100%
forza 85%
forza 95% Valori di spostamento
e di forza applicata in
rapporto alla % del
carico massimo di:
78kg (forza 100%)
74kg (forza 95%)
66kg (forza 85%)
Nel grafico si può osservare il comportamento dello spostamento in relazione
alla forza applicata. Con una forza del 100% lo spostamento che si riesce a
fare è minimo applicando molta forza; con una forza dell’85% si verifica un
picco iniziale di forza, il carico è leggero e posso portarlo avanti senza
applicare tanta forza; con una forza del 95% la fase di mantenimento del
livello di forza è leggermente più bassa rispetto al 100%.
Risultati tra massimale reale e
massimale teorico
Differenza tra 1RM reale e 1-RM teorico
differenza di peso valori assoluti percentuali
Atleti
1-RM Reale
kg
Brz
kg
Carico Vel.
kg
Brz/ 1RM
Carico
Vel. 1RM
Brz/ 1RM
Carico
Vel. 1RM
Brz/ 1RM
Carico
Vel.
1RM
QV 92 99 96 7 4 7 4 7,6% 4,3%
RG 86 84 87 -2 1 2 1 2,3% 1,2%
GG 70 81 63 11 -7 11 7 15,7% 10,0%
CP 62 65 64 3 2 3 2 4,8% 3,2%
MM 102 102 104 0 2 0 2 0,0% 2,0%
AC 80 93 77 13 -3 13 3 16,3% 3,8%
BD 78 89 74 11 -4 11 4 14,1% 5,1%
DD 78 72 81 -6 3 6 3 7,7% 3,8%
GM 78 85 80 7 2 7 2 9,0% 2,6%
MEDIE 81 86 81 5 0 7 3 9% 4%
Il risultato di questa tabella ci dice che abbiamo in media un 7kg di errore con
l’equazione di Brzycki, contro 3kg di errore con l’equazione carico/velocità. Con
l’equazione del Brzycki abbiamo che due volte sottostima, 6 volte sovrastima e una
sola volta corrisponde, con una percentuale di errore del 9%. Con l’equazione
carico-velocità abbiamo tre errori abbondanti con una percentuale di errore del 4%.
Conclusione
L’equazione carico-velocità:
Non è influenzabile dalle caratteristiche fisiche
del soggetto;
Si effettuano al massimo 3 o 4 prove con carichi
crescenti;
Si basa sul movimento singolo nella fase
concentrica;
Possiamo affermare alla fine di questo studio che
l’equazione carico-velocità risulta essere più
efficace dell’equazione del Brzycki per la stima di
1-RM.
Non ha problemi ad arrivare all’esaurimento
dello sforzo;
La prova termina quando si scende nettamente
al di sotto dei 0,500 m/s;
ha un margine di errore ridotto e di conseguenza
è più attendibile rispetto ad altri test;
Se voglio riproporre il test, basta solo che al
soggetto sia migliorata la velocità e di
conseguenza è aumentato il massimale.
Conclusione
Conclusione
L’equazione del Brzycki:
Questo metodo non è sbagliato in assoluto per ricavare il carico massimo per 1-RM;
Possiamo utilizzare invece il Brzycki per verificare che il numero di ripetizioni con un determinato carico sia aumentato e questo ci conferma che c’è stato un miglioramento.
Un esempio a cui il Brzycki si adatta perfettamente
è il culturista che lavora con l’80% del CM per fare
ipertrofia non allenando mai la forza.
Il test sarebbe…
Ho fatto 10 ripetizioni con 70kg. La volta
successiva non interessa che sia aumentato il
massimale ma che sia in grado di fare 12-13
ripetizioni sempre con 70kg, stando attenti alla
modalità con cui si eseguono queste ripetizioni.
Conclusione
Un ringraziamento sentito al prof Roberto Colli che , senza nessun obbligo didattico , mi ha seguito passo passo nell’elaborazione della tesi mettendo a mia disposizione la sue conoscenze ed anche il suo materiale personale per l’effettuazione dei test e mi ha consentito di comprendere molte cose che nel corso degli studi mi erano poco chiare