La relazione forza – lunghezza nella contrazione muscolare

La relazione forza-lunghezza nella contrazione muscolare.

La forza totale sviluppata dal muscolo è la somma delle forze attiva e passiva.

forzaI ponti di actina (proteina globulare che costituisce i filamenti sottili del sarcomero, di forma simile ad una sfera)e miosina (motore delle miofibrille), possono svilupparsi solo dove le teste di missina si trovano strettamente accostate ai filamenti di actina, per cui, vista la disposizione dei filamenti di actina e miosina all’interno del sarcomero, la sua lunghezza determina il grado di sovrapposizione tra i filamenti ed il numero di ponti che si possono formare. La Forza sviluppata dal muscolo dipende quindi dalla lunghezza a cui avviene la contrazione.

 

Il sarcomero.
Il sarcomero in contrazione, può sviluppare il massimo della forza ad una lunghezza , denominata di riposo (L0),  punto in cui la sovrapposizione tra i filamenti sottili e spessi è ottimale ed è possibile ottenere un maggior numero di ponti actina-miosina; tanto più il sarcomero si contrae a lunghezze maggiori o inferiori, tanto più la forza sviluppata  sarà minore.

Il numero di interazioni actina-miosina dipende da:

• Diametro della  fibra numero delle miofibrille e quindi dei sarcomeri disposti in parallelo.

• Lunghezza dei sarcomeri e grado di sovrapposizione dei filamenti spessi.

La tensione sviluppata dal muscolo è divisibile in due componenti:

•Tensione passiva: si sviluppa durante l’allungamento del muscolo, con la messa in tensione degli elementi elastici in parallelo, che sviluppano forza tanto > quanto più il sarcomero viene “stirato” rispetto a (L0);  è funzione della lunghezza e dipende dalle componenti elastiche del muscolo (tessuto connettivo, titina).

•Tensione attiva: si sviluppa durante la contrazione del muscolo.

Tensione totale = T passiva + T attiva.

La tensione passiva dipende dalla distensione delle componenti elastiche connettivali, e varia in funzione del diverso contenuto di connettivo.

La tensione attiva dipende dalla lunghezza del sarcomero che condiziona il numero di interazioni actina-miosina.

• Alla lunghezza del muscolo a riposo (2-2.2 μm) -> massimo numero interazioni massima T sviluppata.

• A lunghezze maggiori o minori -> minore numero interazioni minore T sviluppata.

 

La forza muscolare.

La forza muscolare (F) è una capacità condizionale, ed è indicata come “la capacità di vincere una resistenza”.

La F sviluppata non dipende dalla lunghezza della singola fibra muscolare (sarcomeri in serie). Infatti, la forza di sarcomeri in serie non può sommarsi, perché ogni sarcomero non agisce sulle estremità della miofibrilla, ma sui sarcomeri vicini, che trasmettono la forza sviluppata agli estremi.

La F è il risultato dell’attività congiunta di molti muscoli (catene muscolari), che producono un effetto di trazione in linea retta sulle ossa ed un movimento rotatorio delle articolazioni, dovuto all’azione traslatoria delle forze muscolari.

Il valore della F prodotta durante un’azione  di allungamento-accorciamento del muscolo ed il valore di energia potenziale (immagazzinata e restituita), dipendono dalle proprietà elastiche dei muscoli e dei tendini (quando un tendine o un muscolo si allungano, viene immagazzinata energia elastica, che viene restituita ed utilizzata per aumentare il rendimento motorio nella fase concentrica del ciclo di allungamento-accorciamento), oltre che dal controllo neurale  dell’attività muscolare (riflessi motori: riflesso miotatico e riflesso tendineo del Golgi).

 

Postura e forza.

La forza che un atleta riesce ad esprimere in uno o più  movimenti, dipende dalla postura del corpo e di conseguenza, gli angoli delle articolazioni.

Quando cambia l’angolo di un’articolazione, cambia anche la lunghezza del muscolo e ciò determina una modificazione della tensione, per due ragioni principali:

  1. cambia l’area di sovrapposizione di actina e missina;
  2. cambia il contributo delle forze elastiche (in particolare delle componenti poste in parallelo).

L’interazione tra questi due fattori comporta un rapporto estremamente complesso tra la lunghezza muscolare istantanea e la produzione di forza.

Salvo poche eccezioni, i muscoli a lunghezze minori esprimono tensioni minori, mentre le forze più elevate sono espresse dai muscoli allungati.

(Vladimir M. Zatsiorsky – William J. Kraemer)

 

forzaIl momento di forza.

Ogni forza (F) tende a far ruotare il corpo attorno ad un asse che non taglia la linea di forza dell’azione: questo effetto è denominato momento di forza. Il momento è uguale al prodotto tra il valore di F e la distanza (braccio del momento) più breve dal centro di rotazione alla linea di forza dell’azione.

Momento articolare = tensione muscolare x braccio del momento muscolare

Al variare dell’angolo dell’articolazione, varia anche il braccio del momento del muscolo o dei muscoli che interessano l’articolazione.

I muscoli non producono momenti solo nella direzione voluta, ma anche in altre direzioni, che per essere controbilanciati, hanno bisogno dell’attivazione di altri muscoli, che porta inevitabilmente ad un maggior dispendio energetico.

Gli atleti tendono ad eseguire i movimenti in modo da minimizzare i momenti secondari (economia del gesto).

Conclusioni

La relazione forza-lunghezza muscolare,  non è una relazione diretta, ma avere una buona mobilità muscolare, unita ad un apparato muscolo-tendineo tonico e flessibile, oltre che con una buona elasticità,  rappresenta una base importante per lo sviluppo ed il miglioramento della forza muscolare.