Ogni volta che si parla di tecnologia di mappatura della pressione del piede durante corsi o conferenze internazionali, si rimane sorpresi dal deficit di conoscenza e comprensione delle differenze tra le misurazioni di forza e pressione.

Spesso si ricevono domande che in realtà mi sembrano un po’ ovvie, cercheremo di ripulire l’argomento in termini sia di tecnologia che di biomeccanica.

Forza contro pressione o Forza + pressione?

Quando si parla di valori di forza e pressione in biomeccanica e scienza dello sport, è importante notare che in realtà rappresentano due metriche complementari e possono fornire una visione approfondita di vari aspetti delle prestazioni nonché un aiuto nella prevenzione degli infortuni e nell’individuazione dell’allenamento.

In termini puramente fisici, la forza ( F ) rappresenta una quantità vettoriale mentre la pressione ( p ) rappresenta una quantità scalare.

La forza è una delle due più importanti quantità cinetiche ed è “una spinta o trazione lineare, solitamente espressa in libbre (libbre) o Newton (N)” (Knudson, 2007). Forza, che è l’effetto di un’interazione tra due corpi, è un vettore e presenta una dimensione e una direzione.

La pressione, d’altra parte, è definita come una forza esterna divisa per l’area sulla quale agisce la forza; è espresso in pascal (Pa), che corrisponde a un newton per metro quadrato (N / m2).

A differenza della forza, la pressione è una grandezza scalare perché non ha dimensioni e nessuna direzione: è il rapporto tra la forza normale che agisce su una determinata superficie e l’area su cui viene applicata questa forza. La pressione non è diretta in una direzione specifica e anche cambiando l’orientamento della superficie su cui agisce la forza, ciò causerà un cambiamento nella forza normale (la forza agisce ad angolo retto rispetto alle superfici degli oggetti che sono in contatto) ma non in pressione, che rimane lo stesso.

Questa è la principale differenza tra forza e pressione da un punto di vista biomeccanico (fisico).

Diamo un’occhiata alle differenze da un punto di vista puramente pratico e concettuale oltre a chiarire come e perché la forza e la pressione sono due metriche complementari che forniscono dati diversi per l’analisi delle prestazioni.

L'uso di misure di forza e pressione può aiutare a prendere decisioni migliori fornendo un quadro più ampio dei parametri chiave delle prestazioni.

Tecnologia di misurazione di forza e pressione

In primo luogo è importante sottolineare che le piastre di pressione misurano la forza indirettamente mentre le piastre di forza lo misurano direttamente.

La tecnologia dietro le piastre di forza è relativamente semplice poiché consiste in un certo numero di celle di carico che misurano forze e momenti di reazione a terra come risultato della forza applicata sulla superficie superiore della piastra.

Le piastre di forza possono misurare solo le forze verticali (in questo caso sono chiamate piattaforme a singolo asse) o sia le forze verticali che quelle di taglio (in questo caso sono chiamate piattaforme multiasse). Inoltre, possono essere unilaterali o bilaterali, a seconda che sia necessario misurare le forze totali applicate sulla piastra o le forze per ciascun arto separatamente.

Le celle di carico misurano la forza monitorando le variazioni della corrente elettrica quando viene applicata una forza su di esse: la corrente scorre attraverso i sensori, che possono essere caratterizzati da diversi tipi di trasduttori (estensimetro, piezoelettrico e piezoresistivo, tra gli altri), avvertono la variazione di corrente elettrica e infine questa variazione viene convertita in Newton (N).

D’altra parte, le piastre di pressione misurano direttamente la pressione, le superfici e il tempo mentre la forza viene calcolata indirettamente sommando tutti i valori di pressione dei sensori.

Rispetto alle piattaforme di forza, i tappetini di pressione hanno un numero più elevato di sensori (resistivi o capacitivi) che di solito vanno da 3000 in modelli base a 16000 in prodotti di fascia alta. Inoltre, hanno una frequenza di acquisizione media più bassa (da 100Hz a 500Hz).

Da un punto di vista tecnologico, i tappetini a pressione sono in grado di misurare la pressione misurando la variazione di resistività di un film sottile che mette i sensori in contatto tra loro (tecnologia dei sensori resistivi) o rilevando la variazione di capacità elettrica tra le superfici di due film in grado di variare la loro distanza e tornare al punto di partenza (tecnologia dei sensori capacitivi).

Differenze di uscita dei dati tra le piastre di forza e di pressione

Il vantaggio principale dell’utilizzo di entrambi i dataset è che si può avere un’immagine più chiara di ciò che sta accadendo in termini di applicazione della forza nel terreno e forza di trasmissione sul piede.

Oltre alla misurazione della forza verticale totale risultante dal test delle piastre di forza, la misurazione della pressione può fornire una misura di forza per ciascuno dei singoli sensori caricati sul tappeto, consentendo così di dividere il piede in regioni di interesse (piede posteriore, piede centrale, avampiede).

La segmentazione del piede, insieme alla progressione del CoP (centro di pressione), è probabilmente una delle caratteristiche più apprezzate dei tappetini di pressione: essere in grado di isolare le forze di reazione al suolo e ottenere curve tempo-forza per ogni regione del piede rappresenta un cambiamento di paradigma nelle prestazioni analisi, prevenzione degli infortuni e ritorno alle valutazioni della concorrenza.

L’uso di misure sia di forza che di pressione può aiutare a prendere decisioni migliori fornendo al tempo stesso un quadro più ampio dei parametri chiave delle prestazioni.