Articolazioni come leve

Concetti base di Cinesiologia

La funzione dei muscoli è quella di vincere delle resistenze che sono rappresentate dalle ossa su cui sono inseriti, e dai carichi applicati a queste ossa, siano essi rappresentati da pesi artificiali o naturali.

Quando un muscolo si contrae, esercita una forza di trazione su un osso, e quindi il sistema rappresentato dalla forza agente e dalla resistenza da vincere è assimilabile ad una leva meccanica, che può definirsi una macchina dove sono presenti una potenza, una resistenza e un fulcro.

Più esattamente, la potenza è situata nel punto di applicazione del muscolo sull’osso da spostare; la resistenza nel punto su cui si scarica la forza da vincere; e il fulcro è rappresentato dal punto, situato nell’articolazione, che rimane fermo relativamente alla potenza e alla resistenza. Si definisce braccio della potenza, la distanza che separa il fulcro dal vettore che rappresenta la potenza; e braccio della resistenza, la distanza tra il fulcro e il vettore che rappresenta la resistenza.

Una maggior lunghezza del braccio della potenza rispetto a quello della resistenza, comporta una vantaggiosità della leva, ossia la potenza applicata potrà essere minore della resistenza per poterla vincere. Viceversa, se il braccio delle resistenza è maggiore del braccio della potenza, dovrà essere applicata una grande potenza per muovere una piccola resistenza: la leva si dice, in questo caso, svantaggiosa.

Il momento della potenza è il prodotto del braccio della potenza per la potenza, e momento della resistenza, il prodotto del braccio della resistenza per la resistenza. Perché la leva sia in equilibrio, i due momenti devono essere uguali. Attraverso la proporzione R : bP = P : bR, dove R e P sono la Resistenza e la Potenza espresse in KG., e bP e BbR sono i rispettivi bracci espressi in metri, si riescono a trovare i valori della Resistenza, della Potenza e dei rispettivi bracci: R= PxbP : bR  P=RxbR : bP bP=RxbR : P bR=PxbP : R

Si riconoscono 3 tipi di leve: di I – II e III genere.

Leva di I genere

In questo tipo di leva, il fulcro è situato tra la potenza e la resistenza. Risulta evidente che tale leva può essere vantaggiosa o svantaggiosa, a seconda che il fulcro sia situato più vicino alla Resistenza o alla Potenza. Un esempio nel corpo umano, si ha nella flesso-estenzione del capo: l’estensione è determinata dall’azione dei muscoli inseriti sull’occipite, e quell’inserzione rappresenta il punto di applicazione della potenza. La resistenza è rappresentata dal peso del capo da estendere, e il fulcro, situato tra i due punti, è costituito dall’articolazione occipite con la prima vertebra cervicale, l’atlante.

Leva di II genere

In questa leva è la resistenza a trovarsi tra il fulcro e la potenza. Come appare evidente il braccio della potenza sarà serpe maggiore di quello della resistenza, quindi sarà sempre vantaggiosa. Il caso esemplificato è quello del sollevamento sull’avampiede ad opera del polpaccio: il fulcro è rappresentato dal punto d’appoggio al suolo dell’avampiede (e non dall’articolazione tibia tarsica, dato che questa si muove rispetto all’avampiede fermo durante il movimento); la potenza è situata sull’inserzione del Tricipite durale sul calcagno, e la resistenza è costituita dal peso di tutto il corpo, che si scarica sul dorso del piede. La vantaggiosità di questa leva fa si che i polpacci possono vincere grosse resistenze con relativamente piccolo sforzo, come quando ci si solleva sull’avampiede anche elevati carichi sulle spalle.

Leva di III genere

In questa leva è la potenza a trovarsi tra il fulcro e la resistenza, con la conseguenza che sarà sempre svantaggiosa, essendo il braccio della resistenza sempre più grande di quello della potenza. È da notare che le leve possono, a seconda del movimento che si compie, trasformarsi di genere. Nell’esempio di leva di II genere, se il movimento di estensione dell’avampiede venisse effettuato non si appoggia al suolo, ma in sospensione, in maniera che l’avampiede fosse libero di spostare una resistenza, come quando si abbassa la levetta dell’acceleratore dell’auto, la leva sarebbe di I genere. Infatti l’azione sarebbe sempre compiuta dal Tricipite surale, inserito sul calcagno; ma la resistenza non sarebbe costituita dal peso del corpo, bensì da carico posto sull’avampiede (l’acceleratore), e il fulcro sarebbe rappresentato dall’articolazione tibia tarsia, posta tra i due punti di applicazione delle forze.

Analoga cosa accade durante la masticazione, effettuata dai muscoli masticatori inseriti sulla mandibola o sulla mascella, la cui articolazione costituisce il fulcro della leva. Fulcro e potenza in questo caso rimangono fissi: è la resistenza, ossia il boccone da masticare, a variare di posizione relativamente a quei punti. Infatti, se il boccone è situato tra gli Incisivi, lontano dal fulcro, lo sforzo masticatorio risulta difficoltoso: la leva è di III genere, svantaggiosa. Mano a mano che si sposta il bacione più vicino al fulcro la svantaggiosità diminuisce, fino a quando, esso non supera il punto di applicazione della potenza, in fondo alla bocca in prossimità dell’articolazione mandibolare. Quando ciò accade la leva si trasforma da III genere in II genere, vantaggiosa. Difatti, la massificazione di un oggetto molto duro può essere compiuta solo con i molari.

Leve del corpo umano

Gran parte delle leve del corpo umano, in particolare quelle degli arti, sono di III genere, molto svantaggiose, con il punto di applicazione della potenza situato molto vicino al fulcro. Ciò potrebbe lasciare perplessi: la natura avrebbe potuto almeno spostare l’inserzione muscolare più vicino alla resistenza, per facilitare la contrazione. In realtà la funzione dei muscoli del treno portante e pensile non è tanto quella di vincere resistenze grandi, come spostare grossi carichi; piuttosto è una funzione dinamica, che permetta movimenti rapidi e di grande ampiezza.

Lo svantaggio di una leva relativamente alla forza che può esercitare, è compensata da una maggior velocità angolare di azione e da una maggiore escursione, proprio come si addice agli arti. Le forbici da sarta, dato che la resistenza da tagliare è debole, costituiscono una leva svantaggiosa, ma che permette rapidi e ampi movimenti. La cesoia, invece, dovendo agire su oggetti duri, è una leva vantaggiosa, con gli anelli più lontani dal fulcro, di quanto lo siano le punte delle lame.

Normalmente il culturismo non rispetta tali differenze di funzione dei muscoli del corpo umano, e tratta tutti i muscoli alla stessa stregua, imponendo un’ipertrofia forzata anche a quelli che per natura hanno una funzione dinamica. In tali casi bisogna almeno operare adottando le opportune precauzioni, ossia agire con molta gradualità, dando sufficienti recuperi, e dando ai tendi di inserzione di tempo di adattarsi ai nuovi carichi, con lo scopo di scongiurare l’insorgenza di traumi.

Bibliografia:

Biomeccanica di Filadelfio Puglisi – Marrapese
Biomeccanica sportiva. Teoria e applicazioni – di Michele Fiorino