7th International Speed Coaches Conference – Riccione 2003
Biomeccanica del movimento
Spinta in rettilineo e in curva
Claudio Giorgi – IUSM Roma
Servizi Informatici nei Grandi Eventi Sportivi – Fondamenti di Reti Locali – 1
Parte 1 – Presentazione
Parte 2 – Le riprese e i modelli
Parte 3 – Il rettilineo
Parte 4 – La curva
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 2
Presentazione
Scopo di questo studio è l’analisi
biomeccanica del gesto compiuto da
due soggetti di livello assoluto.
E’ stato realizzato in collaborazione tra
la FIHP e lo IUSM
Hanno collaborato:
Marco Pagani, Paolo Marcelloni,
Fabrizio Sabatini, Fabrizio Zaccari
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 3
Parte 1 – Presentazione
Parte 2 – Le riprese e i modelli
Parte 3 – Il rettilineo
Parte 4 – La curva
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 4
Le riprese e i modelli
Le riprese sono state effettuate a Roma a fine
settembre 2002.
I soggetti studiati sono stati
Gregory Duggento e Luca Presti
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 5
Le riprese e i modelli
La pista delle tre fontane, pavimentata in
cemento e con sviluppo di 175 m, è stata
predisposta per due serie di riprese, marcandola
con 194 riferimenti misurati
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 6
Le riprese e i modelli
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 7
Le riprese e i modelli
Sono state usate due telecamere analogiche e
due videoregistratori professionali (1/50 s),
posizionate in modo da dare la migliore
intersezione tra le linee di vista per l’intera
ampiezza del gesto da studiare
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 8
Le riprese e i modelli
Le riprese in rettilineo sono state fatte su giri
lanciati (Presti) e su prove a cronometro
(Duggento) per consentire agli atleti di
esprimersi secondo le proprie migliori
caratteristiche.
Le curve sono state provate da entrambi su
mezzi giri lanciati
Ogni prova è stata sempre preceduta da
riscaldamento e recuperi completi.
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Le riprese e i modelli
I modelli usati per l’analisi che presentiamo
hanno avuto un errore medio di circa 2 cm, con
errore max collocato nella parte destra del
busto.
Ogni modello è stato digitalizzato con 23 punti,
per i dati antropometrici sono stati usati i dati di
Zatsiorski-De Leva, modificati per tenere conto
del pattino
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 10
Le riprese e i modelli
Dati salienti dei modelli
Soggetto
Ripresa
Presti
Errore Errore Tempo note
medio max
(s)
(m)
(m)
Rettilineo 0.019 0.073 2.08 In accelerazione
Presti
Rettilineo 0.018
0.078
2.22
Arrivo giro lanciato
Duggento Rettilineo 0.025
0.117
2.50
3° rettilineo crono
Presti
Curva
0.020
0.088
1.16
Duggento Curva
0.022
0.108
1.32
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 11
Parte 1 – Presentazione
Parte 2 – Le riprese e i modelli
Parte 3 – Il rettilineo
Parte 4 – La curva
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Il rettilineo
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Il rettilineo
Le velocità di esecuzione sono risultate
praticamente omogenee
Presti
12.83 +/- 0.29 m/s
In accelerazione
Presti
12.88 +/- 0.16 m/s
Arrivo giro lanciato
Duggento 12.77 +/- 0.21 m/s
3° rettilineo crono
Non sono state osservate differenze
significative tra gli arti
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 14
Il rettilineo
Sono stati identificati alcuni istanti di tempo che
consentissero di suddividere il gesto:
• ……
• Atterraggio sn
• Sollevamento dx
• Stacco dx
• Apertura lama sn
• Atterraggio dx
• ……..
Alcuni tra gli elementi
trovati non
corrispondono alla
descrizione
correntemente usata
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 15
Il rettilineo
Rispetto alla descrizione già nota, abbiamo
introdotti gli istanti di :
• apertura lama, corrispondente all’istante in
cui il pattino di appoggio è parallelo alla
direzione di avanzamento e inizia l’apertura
in esterno
• Sollevamento, corrispondente all’istante in
cui il pattino giunto al termine della spinta,
stacca la ruota posteriore
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Il rettilineo
Le durate delle fasi sono le seguenti:
fase
Presti
Duggento
Stacco-apertura lama
0.07 +/- 0.05
0.01+/- 0.02
Apert.lama-atterraggio
0.32 +/- 0.04
0.32 +/- 0.03
Atterraggio-sollevam.
0.05 +/- 0.02
0.03 +/- 0.01
Sollevam.-stacco
0.04 +/- 0.01
0.04 +/- 0.02
Apert.lama-stacco
0.40 +/- 0.04
0.39 +/- 0.03
Ciclo completo
0.48 +/- 0.05
0.39 +/- 0.02
6
4
N. fasi
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Il rettilineo
Nella tecnica di Presti per circa il 17%
del tempo non c’è spinta dell’arto in
estensione.
Nella tecnica di Duggento praticamente
non c’è intervallo tra le spinte dell’arto
in estensione
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 18
Il rettilineo
Il tempo tra sollevamento e stacco
corrisponde ad una spinta meno efficace
di quella a 5 ruote, ma non può essere
trascurato perché corrisponde al 10%
circa del tempo di estensione e all’8%
circa del tempo completo del ciclo.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 19
Il rettilineo
Iniziamo la descrizione del movimento
dell’arto inferiore, cominciando
dall’istante dell’atterraggio, che è
l’istante della massima velocità.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 20
Il rettilineo – atterraggio
Il contatto avviene praticamente sempre
a ruote piatte o con lieve anticipo della
ruota anteriore (Duggento).
E’ significativo che nelle azioni più
veloci (arrivo di Presti), invece, il
contatto avviene con la ruota posteriore
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Il rettilineo – atterraggio
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 22
Il rettilineo – atterraggio
Nel piano frontale, il contatto avviene
sempre sotto (o addirittura oltre) il
baricentro, quindi sempre con l’arto in
appoggio in posizione addotta
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 23
Il rettilineo – atterraggio
La direzione della lama rispetto a quella
di avanzamento presenta irregolarità.
In Presti c’è la tendenza a incrociare
(pattino dx verso sn e viceversa) per
circa 3°
In Duggento l’atterraggio è
essenzialmente nella direzione di
avanzamento
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 24
Il rettilineo – atterraggio
Presti atterra sulla 5^
ruota o anche dietro, con
un’inclinazione al
ginocchio di 76°, piuttosto
varia da caso a caso (+/8°), con la congiungente
punta piede – ginocchio
sensibilmente inclinata
indietro e molto dietro la
spalla.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 25
Il rettilineo – atterraggio
Duggento atterra sulla 4^
ruota o anche + avanti,
con un’inclinazione al
ginocchio di 81°, piuttosto
costante (+/- 3°), con la
congiungente punta piede
– ginocchio prossima alla
verticale e poco dietro la
spalla.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 26
Il rettilineo – doppio appoggio
Duggento
Nel tempo che va dall’atterraggio al
sollevamento dell’arto in spinta c’è una fase di
doppio appoggio che dura circa 3 centesimi.
Altri 4 centesimi occorrono allo stacco
dell’arto di spinta.
Questa fase si estende per il 18% del tempo di
ciclo.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 27
Il rettilineo – doppio appoggio
Duggento
L’arto di appoggio mantiene inalterata la sua posizione,
mentre l’arto di spinta completa l’estensione.
Il pattino di appoggio rimane sotto al baricentro e il
carico è praticamente tutto sopra di esso.
Non esiste alcuna azione propulsiva dell’arto di appoggio
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 28
Il rettilineo – doppio appoggio
Duggento
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 29
Il rettilineo – doppio appoggio
Presti
Nel tempo che va dall’atterraggio al
sollevamento dell’arto in spinta c’è una fase di
doppio appoggio che dura circa 5 centesimi.
Altri 4 centesimi occorrono allo stacco
dell’arto di spinta.
Questa fase si estende per il 19% del tempo di
ciclo.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 30
Il rettilineo – doppio appoggio
Presti
L’arto di appoggio continua il movimento di adduzione,
mentre l’arto di spinta si estende, ma non
completamente..
Il pattino di appoggio arriva sotto la verticale dell’anca
opposta e il carico è praticamente tutto sopra di esso.
Non esiste alcuna azione propulsiva dell’arto di appoggio
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 31
Il rettilineo – doppio appoggio
Presti
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 32
Il rettilineo – doppio appoggio
In entrambi gli atleti l’azione propulsiva è solo
quella dell’arto in estensione ed è quasi
esattamente laterale, causando uno spostamento
del baricentro di circa 5 cm.
La spinta in avanti dell’arto in estensione non
arriva a compensare la resistenza aerodinamica;
questa fase è a velocità in diminuzione.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 33
Il rettilineo – trazione esterna dell’arto
di appoggio
Questa azione è compiuta solo da Presti.
Dura dallo stacco dell’arto in estensione
all’apertura della lama di quello di appoggio, per
circa 7 centesimi (con forti variazioni).
Il pattino di appoggio continua a “chiudere”, ma la
spinta esercitata a terra cambia direzione
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 34
Il rettilineo – trazione esterna dell’arto
di appoggio
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 35
Il rettilineo – trazione esterna dell’arto
di appoggio
In vista laterale, l’arto di appoggio rimane in
posizione invariata.
L’arto sollevato, che sta facendo il recupero, si
solleva e porta la lama in verticale; tuttavia, la
distanza tra i piedi nel senso dell’avanzamento
rimane la stessa.
La velocità continua a diminuire.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 36
Il rettilineo – trazione esterna dell’arto
di appoggio
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 37
Il rettilineo – apertura lama
In questo istante le posizioni dei
due atleti sono molto diverse
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 38
Il rettilineo – apertura lama
Presti ha l’arto di appoggio molto incrociato, è già
in abduzione e l’arto in recupero ha completato il
sollevamento. Il carico è verticale sulla 4^ ruota.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 39
Il rettilineo – apertura lama
Duggento ha l’arto di appoggio sotto al baricentro,
deve invertire il verso della spinta laterale e l’arto in
recupero deve ancora iniziale il movimento. Il
carico è verticale sulla 4^ ruota.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 40
Il rettilineo – estensione
E’ la fase di maggiore durata: 40 centesimi su 40
(Duggento) o su 48 (Presti).
Inizia con l’apertura della lama e termina con lo
stacco.
E’ divisa in tre parti:
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 41
Il rettilineo – estensione 1
Dall’apertura della lama fino a 4° di
divaricazione:
E’ una fase che dura 8-10 centesimi, durante i
quali la velocità scende leggermente.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 42
Il rettilineo – estensione 2
Da 4° di divaricazione fino all’atterraggio
dell’altro arto:
Dura 24-30 centesimi, durante i quali la velocità
aumenta.
E’ l’unica fase di accelerazione di tutto il gesto
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 43
Il rettilineo – estensione 3
Dall’atterraggio dell’arto opposto fino allo
stacco.
Si sovrappone alla descrizione della fase di
doppio appoggio.
E’ una fase di rallentamento.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 44
Il rettilineo – estensione
L’angolo al ginocchio si estende, con modalità
diverse tra i due atleti:
Presti apre da 76° a 43° (all’atterraggio) e a 25°
(allo stacco); non c’è estensione completa.
Duggento apre da 81° a 30° (all’atterraggio) e a
6° (allo stacco); l’estensione è quasi completa.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 45
Il rettilineo – estensione
Il carico viene trasferito dalla 4^ ruota
alla 2^ (Presti) o avanti alla 1^
(Duggento).
All’atterraggio c’è il massimo
spostamento laterale del baricentro,
che è assai diverso tra i due atleti
(Presti 15 cm, Duggento 8 cm)
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 46
Il rettilineo – estensione
Sequenza di estensione di Duggento
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 47
Il rettilineo – estensione
Sequenza di estensione di Presti
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 48
Il rettilineo – cambio di filo
L’atterraggio avviene su filo interno.
Il cambio di filo avviene durante
l’estensione, poco dopo (4-8
centesimi) l’inizio della fase
propulsiva.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 49
Il rettilineo – recupero
La traiettoria in fase di recupero è simile per i
due atleti.
Duggento solleva il piede maggiormente
(ruota posteriore all’altezza del baricentro) e
compie il recupero un po’ più in fretta. Non
compie incrocio, mentre Presti lo effettua per
10 centesimi in corrispondenza della lama in
verticale
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 50
Il rettilineo – traiettoria a terra
I due atleti percorrono a terra due
traiettorie diverse
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 51
Il rettilineo – traiettoria a terra
Presti percorre una traiettoria
sempre curvilinea
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 52
Il rettilineo – traiettoria a terra
Duggento segue una traiettoria composta da
due segmenti praticamente rettilinei
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 53
Il rettilineo – busto
Per entrambi gli atleti l’inclinazione del busto non
ha grandi cambiamenti nel corso dell’esecuzione.
Presti è praticamente orizzontale e in qualche
istante porta addirittura le spalle più in basso del
bacino. E’ sicuramente una posizione che agevola
la penetrazione aerodinamica.
Duggento passa tra 10° e 24°
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 54
Il rettilineo – testa
Presti mantiene la testa ferma e guarda
costantemente il percorso.
Duggento in qualche tratto del rettilineo guarda a
terra.
La forma del casco non appare la più idonea,
soprattutto per le cronometro.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 55
Il rettilineo – arti superiori
Duggento fa oscillare le braccia da
avanti-alto (mano incrociata all’altezza
della testa, gomito piegato a 90°), a
dietro-alto (mano molto più alta della
spalla), passando vicino al corpo e
abbassandosi fino alla caviglia opposta.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 56
Il rettilineo – arti superiori
Presti fa oscillare le braccia da avantialto (mano incrociata sotto la testa,
gomito piegato a 90°), a dietro-alto
(mano molto più alta della spalla),
passando lontano dal corpo al corpo e
abbassandosi fino a metà della tibia
opposta.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 57
Parte 1 – Presentazione
Parte 2 – Le riprese e i modelli
Parte 3 – Il rettilineo
Parte 4 – La curva
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 58
La curva
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 59
La curva
Anche in questo caso le velocità di esecuzione
sono risultate praticamente omogenee
Presti
12.11 +/- 0.15 m/s
Duggento 12.35 +/- 0.11 m/s
I dati sono meno numerosi di quelli del
rettilineo, per cui le conclusioni sono
meno sicure. Il tratto analizzato
corrisponde al centro curva
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 60
La curva
Naturalmente il gesto è asimmetrico, perciò è
necessario descrivere separatamente i due arti
inferiori.
Le differenze tra i due atleti, invece, non sono
significative. Il solo particolare realmente
differente riguarda l’uso del braccio sinistro.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 61
La curva
La successione delle azioni è la seguente:
• ……
• Atterraggio sn
• Stacco dx
• Atterraggio dx
• Sollevamento sn
• Stacco sn
• Atterraggio sn
• ……
Non si apprezzano
differenze di tempo
nello stacco del pattino
destro.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 62
La curva
La successione delle azioni è la seguente:
• ……
• Atterraggio sn
• Stacco dx
• Atterraggio dx
• Sollevamento sn
• Stacco sn
• Atterraggio sn
• ……
Atterraggio sn e
stacco dx sono
simultanei
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 63
La curva
La successione delle azioni è la seguente:
• ……
• Atterraggio sn
• Stacco dx
• Atterraggio dx
• Sollevamento sn
• Stacco sn
• Atterraggio sn
• ……
Esiste un breve
doppio appoggio
(0.08 s) quando
atterra il dx
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 64
La curva
La velocità si mantiene più omogenea di
quanto avviene in rettilineo.
Non esistono tempi morti.
Entrambi gli arti contribuiscono, con una
prevalenza del sinistro che rimane a terra più a
lungo.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 65
La curva – traiettoria a terra
La traiettoria percorsa dal baricentro
corrisponde praticamente ad un arco di
cerchio.
Quella dei pattini è praticamente rettilinea;
solo tra sollevamento e stacco del sn c’è una
“chiusura” della traccia.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 66
La curva – traiettoria a terra
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 67
La curva – spinta del destro
E’ una fase che dura 0.26 s
All’atterraggio dx c’è allineamento verticale tra spalla,
ginocchio e punta del piede. Le spalle sono in linea.
Il carico passa dalla 4^ ruota alla prima.
Il ginocchio dx si estende 70° a 25°, quindi non c’è
distensione completa. La gamba va per esterno e
pochissimo dietro
Simultaneamente il pattino sn recupera, con una accentuata
flessione al ginocchio (114°)
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 68
La curva – spinta del destro
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 69
La curva – spinta del sinistro
E’ una fase che dura 0.36 s
All’atterraggio sn c’è allineamento verticale tra spalla,
ginocchio e punta del piede, con la gamba quasi verticale
e la spalla dx più avanti della sn
Il carico passa dalla 5^ ruota alla prima.
Il ginocchio sn si estende 70° a 10°. La gamba va per
interno (adduzione) e dietro
Simultaneamente il pattino sn recupera, facendo una
adduzione e flessione
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 70
La curva – spinta del sinistro
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 71
La curva – braccio dx
Il braccio dx oscilla tra dietro (altezza delle spalle,
piegato a 50°) e avanti al viso (massimo
piegamento 150°), tenendosi sempre alto e largo.
Nel punto più basso la mano è all’altezza dell’anca
dx.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 72
La curva – braccio sn
Duggento fa oscillare il braccio sn in opposizione
alla gamba sn, tra dietro all’altezza delle spalle con
gomito disteso (10°), passando per l’altezza del
ginocchio con gomito flesso a 80° e risalendo fino
a braccio orizzontale con gomito piegato a 100°
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 73
La curva – braccio sn
Presti, invece, fa una ridottissima oscillazione tra
disteso dietro up po’ più alto della spalla e dietro
largo (affiancato al busto) all’altezza del bacino
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 74
La curva – busto e testa
L’inclinazione del busto ha una
escursione di circa 10° durante
l’esecuzione, oscillando intorno a
circa 20° per Presti e 30° per
Duggento.
Entrambi hanno la testa rivolta al
percorso.
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 75
Biomeccanica del Movimento – Spinta in rettilineo e curva – 76