1 - Carlo Capelli

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
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Master Calcio
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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)
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Master Calcio
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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
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Fisiologia dello Sport
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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
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Il costo energetico della corsa
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Master Calcio
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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
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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
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Master Calcio
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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
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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.
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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
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Accelerazione af in funzione di d
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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
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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
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ES e EM in funzione di d
•  Dopo 30 m, ES e Em tendono a 0 e a 1, rispettivamente
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Costo energetico della corsa sprint (ECsr)
EM
ES
•  ES è responsabile per la maggior parte dell’aumento di ECsr
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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
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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)
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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
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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
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Risultati 1
•  v, d, EC, EEE,
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Master Calcio
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Risultati 2
•  a, t
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Master Calcio
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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
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Risultati 4
• 
• 
ED
I calciatori più “pigri” sono
caratterizzati da EDI più bassi,
quelli più dinamici sono
caratterizzati da EDI più
elevati
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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
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