La valutazione della forza

muscolare in soggetti fitness

Corso di laurea in Scienze delle Attività Motorie

Anno Accademico 2011-2012

Università degli studi dell’Aquila

Facoltà di Scienze Motorie

Tesi di Laurea

Relatore Laureando

Prof. Marco De Angelis Gianfranco Aquaro

La forza muscolare

Per definizione è quella capacità motoria che permette di vincere una resistenza o di opporsi ad essa tramite lo sviluppo di tensione da parte della muscolatura;

Prove di forza si possono esprimere attraverso diverse esercitazioni utilizzando carichi massimali o sub-massimali;

Il test più utilizzato per la valutazione della forza massima è il metodo diretto (1-RM test). Anche se metodi indiretti con carichi sub-massimali si adattano meglio per trovare il carico massimo per 1-RM.

L’esercizio test scelto per questo studio è la distensione su panca piana essendo questo esercizio conosciuto e adattabile a tutti.

Obiettivo di questo studio…

Metodo diretto

1-RM

(gold standard)

Metodo indiretto Ripetizioni ad

esaurimento

(sub-massimale 1)

Metodo indiretto Ripetizioni eseguite

alla massima velocità

(sub-massimale 2)

È quello di mettere a confronto il metodo diretto con i due

metodi indiretti e verificare quale dei due metodi indiretti si

avvicina o eguaglia la previsione del carico massimo eseguito

con 1-RM.

Caratteristiche dei soggetti

sottoposti a test

Di sesso maschile;

Di età compresa tra 18 e 53 anni;

Moderatamente attivi (attività fisica regolare, minimo tre volte a settimana);

Di non partecipare regolarmente a programmi specifici come possono essere allenamenti per culturisti o pesisti.

I soggetti sono stati selezionati su base

volontaria con le seguenti caratteristiche:

Distribuzione per gruppo dei test 1° gruppo

Nome età test

QV 18 GS SUB-2 SUB-1

GM 35 SUB-1 GS SUB-2

AC 48 SUB-2 SUB-1 GS

2° gruppo

Nome età test

CP 18 SUB-2 GS SUB-1

DD 30 SUB-1 SUB-2 GS

GG 53 GS SUB-1 SUB-2

3° gruppo

Nome età test

MM 24 SUB-1 SUB-2 GS

RG 38 GS SUB-1 SUB-2

BD 41 GS SUB-2 SUB-1

I test sono stati effettuati in

giorni diversi, facendo

attenzione che i soggetti non

avessero eseguito esercizi di

spinta nelle ultime 48 ore per

non compromettere il risultato

dei test.

I tre test sono stati eseguiti in

modo casuale per favorire

quante più combinazioni.

I nove soggetti sono stati

suddivisi in tre gruppi, ognuno

formato da tre persone di

diversa età, in modo da avere

un campione vario.

Mezzi e metodi

ESERCIZIO TEST: DISTENSIONE SU PANCA PIANA

con ausilio degli strumenti encoder-lineare e pedana di forza

1° TEST 2° TEST 3° TEST

GS SUB-1 SUB-2

Test diretto

Forza massimale

(1RM)

Test indiretto Ripetizioni ad esaurimento

(Equazione del Brzycki)

Test indiretto

Ripetizioni eseguite alla massima

velocità

(Equazione carico-velocità)

Un protocollo di familiarizzazione è stato eseguito per facilitare

l’apprendimento delle prove. I tre test sono stati eseguiti sotto il controllo di

un encoder-lineare e della pedana di forza.

Analisi del carico massimo 1-RM

con i due test indiretti

Metodo diretto 1-RM 92kg

Metodo indiretto

Ripetizioni ad esaurimento

Applicando l’equazione di Brzycki

1-RM = 100*carico / 102,78 - (2,78*n. reps)

QV ha eseguito con 74kg (80% CM) 10

ripetizioni massime, dall'equazione per 1-

RM il massimale sarà di 98kg

Metodo indiretto Ripetizioni eseguite alla massima velocità Applicando l’equazione carico-velocità Sotto il controllo dell’encoder-lineare e pedana di forza

Dalle prove realizzate dal

soggetto QV abbiamo:

A questo punto poniamo a confronto il

massimale realizzato con i due metodi

indiretti.

Equazione velocità medie e % di CM Relazione: velocità medie e % del CM

61%; 0,700

67%; 0,629

74%; 0,549

85%; 0,429

89%; 0,37093%; 0,325

80%; 0,480

y = -1,1555x + 1,4054

R2 = 0,9994

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

55% 65% 75% 85% 95% 105%

% del CM

Ve

loc

ità

m/s

Vmed

Lineare (Vmed)

Velocità medie e % del CM realizzate da QV

Il range per fare una

stima del CM sono

carichi compresi tra

il 60 e 95%

Questa relazione costruisce una linea retta che collega i diversi punti.

La rettilineità è data dai valori di velocità e di carico presi piuttosto centrali

nella scala delle % di CM, in quanto i valori più bassi del 50% e i valori più

vicini al massimale disturbano questa rettilineità.

Velocità medie ricalcolate

Velocità medie ricalcolate di QV tra il 60 e il

95% del carico massimo

% del CM Vmed m/s

60% 0,712

65% 0,654

70% 0,597

75% 0,539

80% 0,481

85% 0,423

90% 0,365

95% 0,308

Nel termine x metteremo la

% del CM.

Prendiamo come esempio il

valore 0,60 che corrisponde

al 60% del CM, e

applichiamo l’equazione che

darà come risultato un

valore di velocità media di

0,712 m/s.

Vmed: -1,1555 x 0,60 + 1,4054

= 0,712 m/s

In questo modo vengono ricalcolate tutte le velocità medie in

maniera precisa tra il 60% e il 95% del CM.

Nel caso di QV l’equazione carico-velocità è:

y = -1,1555 * x + 1,4054 R² = 0,99

Riepilogo delle velocità medie e % di CM tra il 60 e il 95%

di tutti i soggetti in esame

%

di CM QV RG GG CP MM AC BD DD GM

60% 0,712 0,702 0,603 0,682 0,657 0,661 0,637 0,787 0,682

65% 0,654 0,633 0,545 0,637 0,603 0,602 0,582 0,709 0,623

70% 0,597 0,563 0,487 0,592 0,550 0,542 0,528 0,631 0,564

75% 0,539 0,494 0,429 0,547 0,497 0,483 0,473 0,552 0,505

80% 0,481 0,424 0,372 0,503 0,443 0,424 0,419 0,474 0,446

85% 0,423 0,354 0,314 0,458 0,390 0,365 0,364 0,396 0,388

90% 0,365 0,285 0,256 0,413 0,336 0,306 0,310 0,318 0,329

95% 0,308 0,215 0,198 0,368 0,283 0,246 0,255 0,240 0,270

Velocità medie ricalcolate m/s

Dei 9 soggetti esaminati abbiamo una serie di punti fissi di

riferimento dal 60% fino al 95% del CM con le relative velocità

ricalcolate e la media delle velocità.

Velocità medie ricalcolate

0,680

0,621

0,562

0,502

0,443

0,384

0,324

0,265

Media

Media di tutte le velocità dei soggetti tra il 60% e il 95% del CM

Vmed m/s % del CM DEVIAZIONE STANDARD COEFF. DI VARIABILITA'

0,680 60% 0,052 7,65%

0,621 65% 0,046 7,46%

0,562 70% 0,042 7,48%

0,502 75% 0,040 7,87%

0,443 80% 0,039 8,88%

0,384 85% 0,041 10,79%

0,324 90% 0,045 14,00%

0,265 95% 0,051 19,21%

La zona compresa tra il 70% e l’80% è quella che presenta meno

variabilità rispetto alle altre percentuali.

La nostra velocità di riferimento per la stima di 1-RM è

± 0,500 m/s al 75% del CM

Possiamo affermare che con una velocità media di 0,502 m/s, con

un carico del 75%, con una deviazione standard di 0,040, con un

coefficiente di regolazione del 7,8% è possibile fare una stima

realistica del carico massimo per 1-RM.

Equazione carico-velocità

% CM = -0,8427 x Vmed + 1,1732

Relazione: % del CM e velocità medie

0,680; 60%

0,621; 65%

0,562; 70%

0,443; 80%

0,384; 85%

0,324; 90%

0,265; 95%

0,502; 75%

y = -0,8427x + 1,1732

R2 = 1

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800

Velocità m/s

% d

el

CM

% del carico

Lineare (% del carico)

Carichi tra il 60% e il 95% e media di tutte le velocità

Attraverso questa equazione si ottiene la % del CM in relazione

alla velocità media, che possiamo utilizzare per tutti i soggetti.

Equazione % di CM con le medie delle velocità

Velocità medie e stima per 1-RM di QV

Carico

kg

Vmed

m/s

%

del CM

Stima

1RM kg

46 0,754 54% 85,51

56 0,700 58% 96,00

62 0,629 64% 96,35

68 0,549 71% 95,75

74 0,480 77% 96,22

78 0,429 81% 96,13

82 0,370 86% 95,22

86 0,325 90% 95,66

Equazione carico-velocità e stima di 1-RM

Per la stima del carico

massimo per 1-RM

prendiamo in esame i

seguenti valori:

• kg di carico

• velocità media

• % di CM

Nel caso di QV la migliore velocità registrata è stata di 0,480 m/s,

applichiamo l’equazione carico/velocità per ricavare la % del carico

massimo. L'equazione carico-velocità

% CM = -0,8427 x 0,480 + 1,1732 = 77%

Velocità di riferimento

± 0,500 m/s al 75% del CM

QV ha realizzato con 74kg una velocità media di 0,480 m/s con un carico

pari al 77% del massimale. Per la stima di 1-RM applichiamo la seguente

equazione:

Equazione carico-velocità e stima di 1-RM

1-RM = 74 kg / 0,77% = 96 kg

Risultati dei test di QV

Equazione carico/velocità e stima di 1-RM

Carico kg Vmed m/s % del CM Stima 1RM

74 0,480 77% 96kg

Equazione di Brzycki e stima 1-RM 1-RM reale

Carico kg N. ripetizioni Stima 1RM

92kg 74 10 98kg

Nella realtà QV ha fatto 92kg di massimale.

Con l’equazione carico/velocità abbiamo previsto un ipotetico 96kg.

Con l’equazione di Brzycki il carico previsto è di 98kg.

Possiamo concludere che in pratica, nel caso di QV, queste due previsioni

del massimale non convalidano il risultato effettivo di 1-RM.

Altre variabili che possiamo osservare attraverso i grafici

rilevati dagli strumenti l’encoder-lineare e pedana di forza

sono:

Nel grafico si può osservare che per ottenere un lavoro di forza massima

occorre un tempo medio di durata intorno ai 70-80 cent/sec con un

carico intorno al 70-75% del CM. In questo modo riusciamo a tenere

sotto tensione i muscoli reclutando tutte le fibre muscolari.

Range di

riferimento tra 70-

80 cent/sec per

ottenere la

massima

espressione di

forza.

Forza applicata e tempo di durata

Relazione: forza applicata e tempo di durata

400

500

600

700

800

900

1000

-50 50 150 250 350 450

Tempo di durata cent/sec

Fo

rza

ap

plic

ata

(N

)

forza 100%

forza 85%

forza 95%

Nel grafico si può osservare come la forza al 100% con un carico di

78kg, abbia un picco massimo con un tempo di durata e una tenuta di

forza estremamente lungo.

Mentre i carichi del 85 e 95% raggiungono sempre un picco di forza

elevato ma il tempo di durata e la tenuta di forza sono ridotti.

Tre diverse

espressioni di forza:

78kg (forza 100%)

74kg (forza 95%)

66kg (forza 85%)

Forza applicata e spostamento del carico Relazione: forza applicata e spostamento

550

600

650

700

750

800

850

900

950

-0,050 0,050 0,150 0,250 0,350 0,450

Spostamento m

Fo

rza

ap

plic

ata

(N

)

forza 100%

forza 85%

forza 95% Valori di spostamento

e di forza applicata in

rapporto alla % del

carico massimo di:

78kg (forza 100%)

74kg (forza 95%)

66kg (forza 85%)

Nel grafico si può osservare il comportamento dello spostamento in relazione

alla forza applicata. Con una forza del 100% lo spostamento che si riesce a

fare è minimo applicando molta forza; con una forza dell’85% si verifica un

picco iniziale di forza, il carico è leggero e posso portarlo avanti senza

applicare tanta forza; con una forza del 95% la fase di mantenimento del

livello di forza è leggermente più bassa rispetto al 100%.

Risultati tra massimale reale e

massimale teorico

Differenza tra 1RM reale e 1-RM teorico

differenza di peso valori assoluti percentuali

Atleti

1-RM Reale

kg

Brz

kg

Carico Vel.

kg

Brz/ 1RM

Carico

Vel. 1RM

Brz/ 1RM

Carico

Vel. 1RM

Brz/ 1RM

Carico

Vel.

1RM

QV 92 99 96 7 4 7 4 7,6% 4,3%

RG 86 84 87 -2 1 2 1 2,3% 1,2%

GG 70 81 63 11 -7 11 7 15,7% 10,0%

CP 62 65 64 3 2 3 2 4,8% 3,2%

MM 102 102 104 0 2 0 2 0,0% 2,0%

AC 80 93 77 13 -3 13 3 16,3% 3,8%

BD 78 89 74 11 -4 11 4 14,1% 5,1%

DD 78 72 81 -6 3 6 3 7,7% 3,8%

GM 78 85 80 7 2 7 2 9,0% 2,6%

MEDIE 81 86 81 5 0 7 3 9% 4%

Il risultato di questa tabella ci dice che abbiamo in media un 7kg di errore con

l’equazione di Brzycki, contro 3kg di errore con l’equazione carico/velocità. Con

l’equazione del Brzycki abbiamo che due volte sottostima, 6 volte sovrastima e una

sola volta corrisponde, con una percentuale di errore del 9%. Con l’equazione

carico-velocità abbiamo tre errori abbondanti con una percentuale di errore del 4%.

Conclusione

L’equazione carico-velocità:

Non è influenzabile dalle caratteristiche fisiche

del soggetto;

Si effettuano al massimo 3 o 4 prove con carichi

crescenti;

Si basa sul movimento singolo nella fase

concentrica;

Possiamo affermare alla fine di questo studio che

l’equazione carico-velocità risulta essere più

efficace dell’equazione del Brzycki per la stima di

1-RM.

Non ha problemi ad arrivare all’esaurimento

dello sforzo;

La prova termina quando si scende nettamente

al di sotto dei 0,500 m/s;

ha un margine di errore ridotto e di conseguenza

è più attendibile rispetto ad altri test;

Se voglio riproporre il test, basta solo che al

soggetto sia migliorata la velocità e di

conseguenza è aumentato il massimale.

Conclusione

Conclusione

L’equazione del Brzycki:

Questo metodo non è sbagliato in assoluto per ricavare il carico massimo per 1-RM;

Possiamo utilizzare invece il Brzycki per verificare che il numero di ripetizioni con un determinato carico sia aumentato e questo ci conferma che c’è stato un miglioramento.

Un esempio a cui il Brzycki si adatta perfettamente

è il culturista che lavora con l’80% del CM per fare

ipertrofia non allenando mai la forza.

Il test sarebbe…

Ho fatto 10 ripetizioni con 70kg. La volta

successiva non interessa che sia aumentato il

massimale ma che sia in grado di fare 12-13

ripetizioni sempre con 70kg, stando attenti alla

modalità con cui si eseguono queste ripetizioni.

Conclusione

Un ringraziamento sentito al prof Roberto Colli che , senza nessun obbligo didattico , mi ha seguito passo passo nell’elaborazione della tesi mettendo a mia disposizione la sue conoscenze ed anche il suo materiale personale per l’effettuazione dei test e mi ha consentito di comprendere molte cose che nel corso degli studi mi erano poco chiare