Poche domande vengono poste così spesso sulla superficie di allenamento e così raramente hanno una risposta motivata: macchine o pesi liberi? Nella maggior parte dei casi la discussione finisce sul gusto personale, sull'abitudine o su quello che ha detto l'ultimo trainer. Esiste però un piano più oggettivo, e arriva dalla fisica. Se capisci che cos'è un momento torcente, perché le macchine per la forza hanno una camma integrata e che cosa succede davvero durante un curl per i bicipiti con il bilanciere, non ti serve più un'opinione: hai una motivazione.
Che cosa apporta davvero la biomeccanica nell'allenamento
Per biomeccanica si intende lo studio del comportamento dei sistemi biologici dal punto di vista della meccanica. Per il lavoro sulla superficie di allenamento conta soprattutto il sistema muscoloscheletrico – l'apparato locomotore – e in particolare la dinamica: l'analisi delle forze quali cause dei movimenti.
Durante ogni movimento agiscono sul corpo forze diverse. Per la gestione di un allenamento è determinante capire dove e come la forza dovrebbe idealmente agire – e dove invece no. Con i principi biomeccanici è possibile stilare uno stato corporeo e ricavarne indicazioni di allenamento individuali. È questa la differenza tra «l'esercizio sembra strano» e «il braccio di leva è troppo lungo».
Forza, lavoro, potenza – e soprattutto momento torcente
Quattro grandezze bastano per mettere ordine nella maggior parte delle discussioni sulla superficie di allenamento. La forza è la grandezza fisica in grado di accelerare o deformare un corpo. Il lavoro è l'energia trasferita a un corpo da una forza lungo un percorso – il prodotto di forza e distanza. La potenza è il lavoro compiuto in un determinato intervallo di tempo.
La quarta grandezza è la più importante per l'allenamento della forza: il momento torcente. Descrive l'effetto rotatorio di una forza e svolge per i movimenti rotatori lo stesso ruolo che la forza svolge per i movimenti rettilinei. Si calcola come prodotto di braccio di leva e forza, dove il braccio di leva è la distanza dal punto di rotazione al punto di applicazione della forza.
Nel corpo umano i momenti torcenti hanno un ruolo centrale, perché tutti i movimenti nascono dall'attività muscolare su un'articolazione. L'articolazione costituisce il punto di rotazione, e il punto di applicazione della resistenza – per esempio il palmo della mano quando si tiene un manubrio – definisce il braccio di leva. Ne consegue ciò che nella quotidianità si trascura volentieri: il numero stampato sul disco non è il carico del muscolo. Anche muovendo soltanto il proprio peso corporeo, sulle punte dei piedi si generano già momenti torcenti enormi nell'articolazione della caviglia – derivano dai bracci di leva dei muscoli nel corpo, spesso corti e quindi sfavorevoli.
Approfondimento camma: perché le macchine per la forza hanno una puleggia eccentrica
Chi ha già visto il carter di una macchina per la forza aperto conosce quel componente: un disco spesso di forma ellittica, collegato all'asse di movimento della macchina. Questa camma trasmette il carico del peso di allenamento attraverso l'asse all'imbottitura del braccio di leva che muovi. È il vero motivo per cui una macchina dà una sensazione diversa da un manubrio.
Che cosa compensa la camma
Ogni muscolo sviluppa più forza in certi angoli articolari che in altri. Se un muscolo venisse allenato su una macchina che gli oppone la stessa resistenza in ogni angolo del movimento, ne deriverebbe in teoria un sovraccarico in certi angoli e un sottocarico in altri. La camma deve garantire che il muscolo sia sollecitato in modo il più possibile uniforme durante l'intero movimento.
Tecnicamente questo funziona attraverso il braccio di leva. Il peso di allenamento viene trasmesso tramite un cavo o una cinghia al bordo esterno della puleggia eccentrica. La distanza dal rispettivo punto di applicazione del peso sul disco fino al punto di rotazione determina la lunghezza del braccio di leva con cui il peso tira – è il braccio della resistenza. Per contro, la lunghezza del braccio di leva contro cui lavori determina il braccio della potenza. Secondo la legge della leva forza × braccio della potenza = resistenza × braccio della resistenza, occorre impiegare meno forza quando è disponibile un braccio di leva più lungo – il principio lo conosci dal cric. Poiché il disco non è rotondo, bensì di forma eccentrica, questo rapporto cambia lungo il percorso del movimento e con esso la resistenza che senti.
Da dove viene l'idea
Arthur Jones aveva osservato in Africa che i leoni passano quasi tutto il giorno apparentemente oziosi e dispongono comunque di muscoli molto performanti – a caccia sviluppano all'improvviso forze straordinarie. A lui sembrò che bastasse un breve periodo di sforzo ad alta intensità. Negli anni 1960 ne ricavò, senza alcuna verifica scientifica, la sua macchina Nautilus: la prima macchina moderna per l'allenamento della forza in assoluto. Le macchine Nautilus sono in gran parte costruite in modo da isolare i gruppi muscolari; la resistenza si applica solo alla parte dell'arto che viene effettivamente mossa dal muscolo interessato.
Jones aveva riconosciuto giustamente che molti esercizi con il bilanciere offrono piena resistenza solo su un'ampiezza di movimento limitata. L'esempio tipico è il curl per i bicipiti: all'inizio del movimento non c'è praticamente resistenza, la curva di forza sale finché gli avambracci sono paralleli al suolo, e poi torna a scendere. Nella posizione finale si può restare fermi quasi senza fatica con il bilanciere caricato. La camma doveva rimediare esattamente a questo e garantire una resistenza costante sull'intera ampiezza di movimento. Poiché la sua forma ricorda una conchiglia di nautilus, Jones diede alla sua azienda quel nome.
Che cosa ne deriva per i pesi liberi
La risposta onesta è: i pesi liberi non sono peggiori, hanno un andamento della resistenza diverso. A volte è uno svantaggio e a volte è esattamente il punto. Lo svantaggio è l'andamento irregolare lungo il percorso del movimento, come mostra l'esempio del curl per i bicipiti. Il vantaggio è la libertà di adattare la sequenza del movimento: se un esercizio deve essere condotto aggirando una struttura irritata, al posto di una macchina si può impiegare un peso libero oppure modificare l'esercizio. Anche dopo lesioni al ginocchio, nell'ambito fitness l'allenamento della forza dell'arto inferiore con i pesi liberi è da preferire all'allenamento alle macchine – a condizione che il cliente padroneggi una tecnica pulita.
Ed è proprio questo il prezzo: la tecnica. Uno squat con il bilanciere da 20 chili richiede piedi alla larghezza delle spalle, schiena dritta, glutei spinti indietro e tronco stabilizzato per tutta la durata – ogni indicazione è una fonte di errore in più rispetto alla macchina guidata. Chi non padroneggia questa tecnica non si allena in modo più libero, ma in modo meno controllato. Il confronto in versione più ampia lo trovi nell'articolo Macchine o pesi liberi: che cosa è meglio per il tuo allenamento?, e strettamente affine è inoltre Esercizi di isolamento contro esercizi fondamentali.
La regola che vale per entrambe le parti
Nell'allenamento muscolare l'obiettivo non è muovere più peso possibile, bensì affaticare il muscolo il più possibile. Per questo dovrebbe agire sul muscolo la maggior parte possibile della resistenza, e l'ospite deve cercare la resistenza invece di evitarla – tanto al manubrio quanto alla macchina. Quanto strettamente ciò sia legato a durata di tensione ed esaurimento lo mostra l'articolo Durata di tensione ed esaurimento muscolare.
La stessa logica è contenuta nei principi generali di posizione: una posizione il più possibile naturale, la testa in prolungamento della colonna vertebrale, i polsi stabilizzati, le spalle basse e indietro, il tronco stabilizzato in ogni esercizio e la massima ampiezza di movimento possibile – dove il limite può essere dato da restrizioni di salute.
L'istruzione non fa distinzioni
È notevole ciò che nella formazione non viene separato: la sequenza di istruzione. Comprende quattordici passi – dalla denominazione della macchina alla citazione della muscolatura sollecitata senza termini tecnici, dalla dimostrazione del movimento e dal controllo della posizione di partenza fino alla prima ripetizione al rallentatore e all'annotazione di regolazioni, peso e numero di ripetizioni sul programma di allenamento. Questa sequenza può essere applicata a tutti gli esercizi – non ha importanza se istruisci un esercizio alle macchine o un esercizio con pesi liberi. Due punti sono particolarmente rilevanti nella quotidianità: allenare fino all'esaurimento muscolare significa allenare finché un'esecuzione anatomicamente corretta del movimento non è più possibile – nei principianti qui occorre prudenza. E tutte le regolazioni delle macchine vanno obbligatoriamente riportate sul programma di allenamento.
Come decidere nel programma di allenamento
La scelta non segue una preferenza di materiale, bensì una struttura. Come base del sistema di numerazione delle macchine per la forza serve il modello muscolare semplificato: da 1 a 9 stanno per gli arti inferiori, da 10 a 19 per gli arti superiori, da 20 in poi per il tronco. Il sistema è ampliato dai circuiti funzionali, dalla gestione alla stabilizzazione del corpo e alla locomozione fino al controllo degli oggetti. In un programma di allenamento equilibrato andrebbero considerati di volta in volta due o tre muscoli dei circuiti funzionali da II a IV; a seconda dell'obiettivo di allenamento si aggiungono altri esercizi. Come costruirne una settimana di allenamento lo mostra l'articolo Creare un programma di allenamento: in sei passi dall'obiettivo alla settimana di allenamento.
Perché mai più esercizi per lo stesso muscolo? Se un muscolo viene sollecitato con un determinato esercizio fino al punto dell'esaurimento volontario, vengono reclutate tutte le unità motorie reclutabili per quel movimento. Eseguire più volte esattamente lo stesso esercizio non porta quindi quasi al reclutamento di unità motorie supplementari – per ottenerlo occorre esaurire il più possibile tutte le funzioni anatomiche del muscolo bersaglio. È esattamente qui che macchina e manubrio perdono la loro contrapposizione: sono due vie verso funzioni diverse dello stesso muscolo. Prima di ogni ampliamento stanno tre domande: l'esercizio serve all'obiettivo principale del tuo ospite? Ne deriva un beneficio aggiuntivo per il raggiungimento dell'obiettivo? È decisamente da preferire rispetto alle alternative?
Consiglio formativo della update Akademie: chi vuole non solo mostrare i movimenti, ma motivarli e correggerli, ha bisogno di questa base fisica in testa. Nel percorso Fitness- und Bewegungstrainer Basic biomeccanica, conoscenza delle macchine e sequenza di istruzione completa fanno parte della materia obbligatoria, incluso il portafoglio di esercizi per macchine e pesi liberi. Se ti interessa in modo mirato la parte fisica, la trovi anche come workshop autonomo Biomechanik – das physikalische Verständnis von Kraftgeräten und -übungen.
Domande frequenti su macchine e pesi liberi
Che cos'è una camma su una macchina per la forza?
Una camma è un disco spesso di forma ellittica, collegato all'asse di movimento della macchina per la forza. Trasmette il carico del peso di allenamento all'imbottitura del braccio di leva che muovi. Poiché non è rotonda, lungo il percorso del movimento cambia il rapporto tra braccio della resistenza e braccio della potenza – e con esso la resistenza.
Perché una macchina dà una sensazione più uniforme di un manubrio?
Ogni muscolo sviluppa più forza in certi angoli articolari che in altri. La camma deve fare in modo che il muscolo sia sollecitato in modo il più possibile uniforme durante l'intero movimento. Molti esercizi con il bilanciere offrono invece piena resistenza solo su un'ampiezza di movimento limitata, cosa che risulta particolarmente evidente nel curl per i bicipiti.
I pesi liberi sono inadatti ai principianti?
Non per principio, ma richiedono più tecnica. I pesi liberi sono sensati quando si padroneggia una tecnica pulita, mentre le macchine guidate facilitano l'avvio. In entrambi i casi è importante la sequenza di istruzione, e nell'allenamento fino all'esaurimento muscolare nei principianti occorre particolare prudenza.
Che cos'è un momento torcente nell'allenamento?
Il momento torcente descrive l'effetto rotatorio di una forza ed è il prodotto di forza e braccio di leva. Nel corpo l'articolazione costituisce il punto di rotazione, il punto di applicazione della resistenza determina il braccio di leva. Per questo il peso caricato da solo dice poco su quanto sia effettivamente sollecitata un'articolazione.
Di quanti esercizi diversi ha bisogno un muscolo?
Se un muscolo viene sollecitato fino all'esaurimento volontario, vengono reclutate tutte le unità motorie reclutabili per quel movimento. Eseguire più volte lo stesso esercizio non porta quindi quasi unità supplementari. Più sensato è coprire il più possibile tutte le funzioni anatomiche del muscolo bersaglio attraverso esercizi diversi.
Conclusione
La domanda «macchina o peso libero» non è, dal punto di vista biomeccanico, una questione di aut-aut, bensì una questione di andamento della resistenza. La camma esiste perché la forza di un muscolo varia lungo l'angolo articolare e una resistenza costante lo sovraccaricherebbe in certi punti e lo sottocaricherebbe in altri. I pesi liberi non offrono questa compensazione, in compenso sono adattabili e coprono altre funzioni dello stesso muscolo. Determinante resta la stessa regola: affaticare il muscolo invece di muovere peso – con una tecnica che tu sia in grado di istruire e correggere.
