Locomozione
• Riflessi neo-natali dello stepping
• Sistema meccanico bipede
•
•
•
•
•
– Controllo motorio+meccanica
Il ruolo di g (gravità)
Il ruolo di COM (centro di massa)
EP (energia potenziale),
EC (energia cinetica)
Rapporti scalati
Lo stepping dei bimbi
• Riflesso di stepping (Thelen)
–
–
–
–
Dopo 4 mesi di vita scompare…
…Ma se messi nell’acqua ricompare
? Perché?
Il peso del corpo è la causa della sua
“scomparsa”
• Importanti conseguenze teoriche
sullo sviluppo motorio infantile e sul
controllo motorio
– Riflessi formano la base della
costruzione dei movimenti
La meccanica
• La meccanica bipede
– su di un piano sta in piedi
– Su un piano inclinato cammina
• Analisi del movimento:
• 1 step: osserviamo il movimento
• 2 step: definiamo le variabili
importanti
La camminata di Muybridge
La cinematica della camminata
La testa si alza e si abbassa di circa 40 mm
Camminata descrizione
• Alziamo e abbassiamo la testa di 40
mm
• Questo pattern ha una relazione fra
altezza e velocità:
– Quando il piede spinge avanti-basso il
corpo viene decelerato (circa 1.4m/s)
– Quando il piede spinge dietro basso
viene accelerato (circa 1.7m/s)
• Tutte le volte che il corpo sale
aumenta Ep
• Tutte le volte che il corpo scende
aumenta Ec
La camminata è un
pendolo invertito
• Il pendolo trasforma
costantemente Ec in Ep
• Quando il pendolo è alto:
– Grande Ep movimento lento
• Quando il pendolo è basso:
– Grande Ec movimento veloce
Definizioni Ec Ep
• Energia cinetica:
• Energia potenziale:
– Un corpo in movimento
è in grado di compiere
lavoro per effetto della
velocità posseduta
– Es: il vento sbattendo
sulle pale di un mulino
perde la sua velocità e
quindi perde energia
cinetica la quale viene
convertita per far
funzionare il mulino
– Un corpo che si trova ad
una certa altezza è in
grado di compiere lavoro
a mezzo del suo peso
durante la caduta
– Es: l’acqua di un fiume
che scende a valle perde
la sua energia potenziale
che può essere convertita
in energia elettrica
Le variabili importanti
•
•
•
•
•
•
•
(g) la gravità
(v) la velocità
(COM) centro di massa del corpo
(l) lunghezza dell’arto inferiore
(EC) energia cinetica
(EP) energia potenziale
Il compito motorio
Correre è + dispendioso!
• Perché decidiamo di correre anziché
decidere di camminare più
velocemente?
• I vincoli meccanici non ce lo
permettono!
– Se camminando aumentiamo la
velocità a 2.5 m s-1 dobbiamo
correre
Le variabili importanti
•
•
•
•
•
•
•
(g) la gravità
(v) la velocità
(COM) centro di massa del corpo
(l) lunghezza dell’arto inferiore
(EC) energia cinetica
(EP) energia potenziale
Il compito motorio
L’analisi dimensionale
• Importanti variabili:
• Velocità, accelerazione della
gravità, altezza
2
–
v
gl
2
2
2
2
L 1T
LT

2
2 2
T L L LT
Il cambio fra camminata
e corsa
• Ad una certa velocità che è scalata
sui parametri corporei passiamo
dalla camminata alla corsa.
– I bambini cambiano pattern a velocità
inferiori
– Così le persone piccole
– Che cosa fanno i maratoneti?
– Quali sono i vincoli principalmente
coinvolti?
Camminata e vincoli
energetici
• Il cambio fra un pattern di
movimento ed un altro è definito
da vincoli anche energetici
• L’energia minima consumata è
relativa alla velocità ed al
pattern scelto
• Hoyt & Taylor (Nature, 1981)
Implicazioni teoriche
• Abbiamo trovato un altro
parametro scalato sul
movimento
• Questo parametro è definito
quasi unicamente da vincoli
meccanici ed energetici
• Non risultano quindi
preponderanti i vincoli percettivi
ed ambientali
Salire le scale: rapporto
scalare con le
dimensioni corporee e le
capacità motorie
•Warren (1987): Lscalino/Lgamba
•Kontzac et al. (1992): anziani
non seguono lo stesso rapporto
scalare
•Bambini?
Domanda della ricerca
• Esiste una relazione stabile
nello scegliere e nel salire il
gradino più alto che tenga
conto dei parametri corporei
e delle capacità motorie?
Possibili variabili da
considerare:
• Altezza gamba
• Altezza scalino
• Distanza dallo
scalino
• Ipotenusa l
• Angolo

L’angolo  è una costante
percettivo-motoria
1
0
0
9
0
Y
o
u
n
g
A
d
u
lts
C
h
ild
r
e
n
O
ld
A
d
u
lts
8
0
7
0
Hperformed(cm)
• Il rapporto fra
l’altezza salita e
l’ipotenusa è
fortemente
lineare (R2=0.97)
quindi il valore
della linea è da
considerare
costante quindi
costante è
l’angolo 
6
0
2
R
=
0
.9
7
5
0
4
0
4
0
5
0
6
0
7
0
8
0
H
y
p
o
th
e
n
u
s
e
(
c
m
)
9
0
1
0
0
Come calcolare l’angolo
L’inclinazione
Della retta:
Altezza/Ipotenusa
1
0
0
9
0
Y
o
u
n
g
A
d
u
lts
C
h
ild
r
e
n
O
ld
A
d
u
lts
8
0
7
0
Hperformed(cm)
sen=A/I

6
0
2
R
=
0
.9
7
5
0
4
0
4
0
5
0
6
0
7
0
8
0
H
y
p
o
th
e
n
u
s
e
(
c
m
)
9
0
1
0
0
Adulti anziani restano fortemente
vincolati anche quando gli scalini sono
più bassi del loro massimo
8
0
7
0
Hperformed(cm)
6
0
T
h
e
h
e
ig
h
e
s
t
s
lo
p
e
=
0
.
9
0
5
c
m
s
lo
p
e
=
0
.
9
3
1
0
c
m
s
lo
p
e
=
0
.
9
2
5
0
4
0
O
ld
A
d
u
lt
s
3
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
H
y
p
o
t
e
n
u
s
e
(
c
m
)
8
0
9
0
9
5
9
0
8
5
H
e
i
g
h
e
s
tS
t
a
i
r
s
s
l
o
p
e
=
0
.
8
4
5
c
m
s
l
o
p
e
=
0
.
9
1
0
c
m
s
l
o
p
e
=
0
.
7
3
Hperformed(cm)
8
0
7
5
7
0
6
5
6
0
6
5
Y
o
u
n
g
A
d
u
l
t
s
7
0
7
5
8
0
8
5
9
0
9
5
1
0
0
H
y
p
o
t
h
n
u
s
e
(
c
m
)
8
0
7
0
Hperformed(cm)
6
0
H
e
i
g
h
e
s
ts
t
a
i
r
s
s
l
o
p
e
=
0
.
9
3
5
c
m
s
l
o
p
e
=
0
.
9
4
1
0
c
m
s
l
o
p
e
=
0
.
8
3
5
0
4
0
C
h
i
l
d
r
e
n
3
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
H
y
p
o
t
h
e
n
u
s
e
(
c
m
)
8
0
9
0
Giovani adulti e
bambini sono
meno vincolati
e quindi
scelgono angoli
diversi con
scalini più bassi
del loro
massimo
Gli adulti anziani
presentano una minor
flessibilità sia attiva che
passiva
Difference between passive
flexibility and movement
18
16
120
Hip angle (°)
80
young adults
60
old adults
Hip angle (°)
14
100
12
10
8
40
6
20
4
2
0
Movement Passive Flexibility Active Flexibility
0
*
Parametri scalati e non
Table 1
Group
Leg Length Achieved
(cm)
Young Adults
M
SD
(cm)
Perceived
Achieved/LL
Perceived/LL
(cm)
78.5
2.4
79.2
4.4
72.7
4.8
1
0.05
0.93
0.06
77.7
5.9
57.7
6.9
52.3
6.3
0.74
0.07
0.67
0.06
59
7.7
52.6
6.9
50.7
8.8
0.89
0.07
0.87
0.15
Older Adults
M
SD
Children
M
SD