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Oltre alla contrattilità i muscoli possiedono una certa elasticità
Quasi tutti sanno che i muscoli flessori del braccio (principalmente il bicipite brachiale) esercitano la massima forza quando il gomito si trova flesso ad angolo di circa 100 gradi. Ciò è dovuto anche alle caratteristiche della leva scheletrica che fanno sì che in questa posizione il momento meccanico (cioè il prodotto della forza esercitata dal muscolo per il « braccio » della forza stessa) dell'articolazione sia il più favorevole.
Tuttavia, in tale posizione il muscolo si trova alla sua lunghezza ottimale per sviluppare la tensione. Esiste infatti una relazione tra la lunghezza iniziale del muscolo e la forza (tensione) che esso sviluppa durante l'escursione.
Tale relazione è caratterizzata dal fatto che al di sotto e al di sopra di una lunghezza ottimale (L) la tensione attiva sviluppata dal muscolo è inferiore a quella sviluppata partendo da Ig e diminuisce tanto più quanto più ci si allontana da tale lunghezza iniziale.
La spiegazione di questa osservazione si può avere ricorrendo ad un modello del muscolo che tiene conto del fatto che, oltre alla contrattilità, il muscoli possiedono una certa elasticità.
Il modello in oggetto è costituito da una porzione contrattile e da un elemento elastico (una « molla ») interposto fra congegno contrattile e punto di applicazione della forza muscolare.
In condizioni di bassa lunghezza iniziale la « molla » è completamente rilasciata.
La contrazione di un certo numero di centimetri del congegno contrattile non fa che allungare la molla (tenderla) senza esercitare alcuna forza sull'oggetto.
Se invece la lunghezza del sistema iniziale è maggiore, ciò vuoi dire che la « molla » è stata posta in condizione di pre-tensione.
Ciò fa sì che ogni minimo accorciamento del congegno contrattile si trasmette interamente all'estremità della molla e « tira » sull'oggetto agganciato.
L'effetto della contrazione, cioè la tensione prodotta attivamente dal meccanismo contrattile tende a zero.
Si tenga presente che il pre-stiramento del muscolo comporta il compimento di lavoro sul muscolo prima che esso entri in contrazione. Fisiologicamente tale lavoro viene di solito compiuto dai muscoli antagonisti.
La relazione tensione-lunghezza spiega perché in quasi tutti i movimenti balistici (come il lancio, il salto, alcuni sollevamenti) si compiono dei movimenti di caricamento (cioè di pre-allungamento) prima di eseguire il movimento.
Per la verità questa non è l'unica spiegazione di questo fenomeno. Esiste infatti un'altra relazione che lega due variabili della meccanica muscolare, ed è quella fra forza erogata e velocità di contrazione.
Queste due grandezze (forza e velocità) sono legate da una relazione di proporzionalità inversa. Ciò significa che se si vuole eseguire un movimento rapidamente (alta velocità di contrazione) non si potrà esercitare una grande forza e, viceversa, si può vincere una grande resistenza solo eseguendo lentamente il movimento.
F x V = costante
Ciò significa che la forza massima è teoricamente erogabile solo quando la velocità di accorciamento è nulla (V = 0), cioè in condizioni isometriche, mentre la velocità massima di contrazione si ha solo con un carico nullo (F = 0).
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