6.Bioenergetica della corsa sprint Sprint runninng: a new energetic approach di Prampero PE et al. J Exp Biol 208: 2809-2816, 2005 Carlo Capelli, Facoltà di Scienze Motorie, Università degli Studi di Verona 20/03/14 Master Calcio 1 Il Costo Energetico della Locomozione Umana ! Quantità di Energia Metabolica spesa per Unità di distanza per avanzare ad una determinata velocità (kJ km-1; J m-1 kg-1; ml O2 m-1 kg-1) (20.9 J = 1 mlO2 se RQ = 0.96) 20/03/14 Master Calcio 2 Componenti di C • Locomozione umana su terreno in piano • C = CNA + CAE • C = CNA + k’ v2 • k’ = A Cd (0.5 ρ) η -1 • C = CNA + A Cd (0.5 ρ v2) η-1 20/03/14 Fisiologia dello Sport 3 Componenti di C • Locomozione umana su terreno in piano • CNA - Lavoro interno - Attriti - Lavoro meccanico cardiaco e dei muscoli respiratori - Contrazioni per mantenere la postura 20/03/14 Master Calcio 4 Il costo energetico della corsa 20/03/14 Master Calcio 5 ECr in salita-discesa ECr (J kg-1m-1) = 155.4 x5-30.4 x4 -43.3 x3+46.3 x2 + 19.5 x + 3.6 Minetti AE et al, J Appl Physiol 93: 1039-1046, 2002 20/03/14 Master Calcio 6 Sprint running: teoria • Accelerazione totale g’ • g’ = (af2 + g2)0.5 • α = arctan g/af • Questa condizione è analoga a quella di un soggetto che corra in salita a velocità costante • In questo caso, l’accelerazione totale g’ agisce in verticale 20/03/14 Master Calcio 7 Sprint running: teoria • α’ = (90 - α) = 90 - arctan g/af • Equivalent Slope (ES) corrispondente all’angolo α’ • ES = tan (90 - arctan g/af) • Forza media durante l’intero ciclo del α’ passo o Equivalent body weight F’ • F’ = Mbg’ • A velocità costante: F = Mb g • EM: equivalent normalised body mass: rappresenta un sovraccarico imposto sull’atleta dall’accelerazione • EM = F’/ F = g’/ g = (af2/g2 +1)0.5 20/03/14 Master Calcio 8 Sprint running: teoria • Riassumendo, la corsa sprint può essere considerata equivalente alla corsa a velocità costante sulla Terra effettuata: – ad una pendenza equivalente ES – Trasportando una massa addizionale ∆M = Mb (g’/g -1) in modo tale che la massa totale EM = ∆M+ Mb • ES e EM possono essere calcolate se si misura af (l’accelerazione in avanti) poiché dipendono dipendono solo da essa. 20/03/14 Master Calcio 9 Velocità, accelerazione af e d • s(t) = smax (1-e-t/τ) • af (t) = ds/dt = [smax - smax(1-e-t/τ)]/τ • d(t) = smax t - [smax(1-e-t/τ)] τ 20/03/14 Master Calcio 10 Accelerazione af in funzione di d 20/03/14 Master Calcio 11 Costo energetico durante lo sprint • ECr (J kg-1m-1) = 155.4 x5-30.4 x4 - 43.3 x3+46.3 x2 + 19.5 x + 3.6 • ECr (J kg-1m-1) = (155.4 ES5-30.4 ES4 -43.3 ES3+46.3 ES2 + 19.5 ES + 3.6) EM Grand average dei valori 20/03/14 s (m s-1) af (m s-2) ES EM Media 9.46 6.42 0.64 1.20 DS 0.19 0.61 0.06 0.03 CV 0.020 0.095 0.091 0.025 Master Calcio 12 ES e EM in funzione di d • Dopo 30 m, ES e Em tendono a 0 e a 1, rispettivamente 20/03/14 Master Calcio 13 Costo energetico della corsa sprint (ECsr) EM ES • ES è responsabile per la maggior parte dell’aumento di ECsr 20/03/14 Master Calcio 14 Potenza metabolica della corsa sprint (ECsr) • P (W kg-1) = ECsr * s Media Picco ECst (J kg-1 m-1) Pmet (W kg-1) ECst (J kg-1 m-1) Pmet (W kg-1) 10.7 ± 0.59 61.0 ± 4.66 43.8 ± 10.4 91.9 ± 20.5 Carl Lewis ES) EM ECst (J kg-1 m-1) Pmet (W kg-1) 0.80 1.3 55.0 145.0 Emet stimata Carl Lewis (J kg-1) = 650 20/03/14 Master Calcio 15 Applicazioni : Match analysis Energy cost and metabolic power in elite soccer: a new match analysis approach Osgnach C, Poser S, Bernardini R, Rinaldo R, di Prampero PE Med Sci Sports Exerc 42: 170 - 178, 2010. 1. Match analysis Determinazione di distanza (d), velocità (v) e accelerazione (a), tempo totale (T) e distanza totale (TD 2. Match activities Suddivisione i diverse categorie di v (6), a (4 positive, 4 negative) e potenza (5) 20/03/14 Master Calcio 16 Costo energetico e potenza 1. Costo totale (W) Stimato sommando i dispendi parziali calcolati considerando la distanza coperta nei diversi tratti e i tratti percorsi in accelerazione positiva e negativa 2. Equivalent distance (ED) ED = W/(ECterreno in piano • 1,29) 3. Equivalent distance index (EDI) EDI = ED/TD 20/03/14 Master Calcio 17 Costo energetico e potenza 4. Potenza (W) E’ = EC’ • v dove EC’ è il costo energetico corretto per le accelerazioni/decelerazioni 5. Anaerobic Index AI = ∑WTP/∑W dove ∑WTP > 20 W kg-1 20/03/14 Master Calcio 18 Risultati 1 • v, d, EC, EEE, 20/03/14 Master Calcio 19 Risultati 2 • a, t 20/03/14 Master Calcio 20 Risultati 3 • W e accelerazione • La stessa velocità media può corrispondere a potenze metaboliche diverse se si tiene conto dell’accelerazione • Questo è il contributo innovativo dello studio 20/03/14 Master Calcio 21 Risultati 4 • • ED I calciatori più “pigri” sono caratterizzati da EDI più bassi, quelli più dinamici sono caratterizzati da EDI più elevati 20/03/14 Master Calcio 22 Risultati 5 • Anaerobic Index (AI) • AI varia tra 0,15 e 0,25 • Ciò significa che il 15-25 per cento dell’energia metabolica totale è prodotta a intensità metaboliche massimali-sovra massimali 20/03/14 Master Calcio 23
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