Forza e Potenza questione di leve ma non solo

Cosa sono la forza e la potenza nel ciclismo, spesso confuse tra loro. Quanto influiscono le leve nella dinamica della pedalata.

23/01/2020
scritto da Davide Sanzogni

Abbiamo trattato in diverse occasioni l’argomento della potenza nel ciclismo. Spesso andando nel dettaglio dell’allenamento e degli strumenti di training. Oggi torniamo a parlarne in termini generali partendo ancora una volta dalla differenza che esiste tra Forza (F) e Potenza (P).

Cos’è la forza

Per Forza si intende la pressione che i muscoli esercitano sul corpo del pedale e la sua unita’ di misura sono i Newton. Potenza è il prodotto tra il momento (M) generato da questa forza e la velocità angolare (ω) di rotazione delle pedivelle e si misura in Watt. Matematicamente P = M x ω. Praticamente, se i pedali non girano per quanta forza applichiamo sui pedali la bici non si muove. Si parla spesso di allenare la Forza; ma fino a che punto è giusto farlo? Qual’è la differenza tra Watt e Newton? Proviamo a vedere insieme quanto vale la forza e in che modo la applichiamo.

I conti tornano sempre

Facciamo due conti considerando che il pedale, la pedivella di lunghezza b (espressa in metri) e il movimento centrale costituiscono una leva del secondo ordine risulta che M=F x b. Mentre la velocità angolare ω è uguale a cadenza x 2π/60.  Complicato? No, solo in apparenza, facciamo un esempio. Supponiamo che un ciclista stia sviluppando 270 Watt con una cadenza di 90 pedalate per minuto utilizzando pedivelle lunghe 172.5mm. Numeri del tutto reali per un ciclista amatore moderno. Avremo che: ω varrà 9.42 rad/s (radianti al secondo, l’unità di misura della velocità angolare). La coppia motrice M sarà quindi P/ω ovvero 28.7 Newton metro, unità di misura quest’ultima familiare a chi utilizza il sistema MagneticDays. Notare che, la piattaforma MD, con il suo strumento Jarvis, per una valutazione più precisa del training, combina watt e Newton metro.

Grafico di un allenamento con il sistema Jarvis basato sui Newton metro

Tradotto in una grandezza a tutti più nota, significa applicare in media sui pedali una spinta di circa 17Kg. Sollevare, tirare, spingere 17kg in effetti non sembra richiedere una grande Forza. Farlo 90 volte al minuto, per un’ora consecutiva, richiede una notevole resistenza. Ecco che entra in gioco la resistenza alla forza. Uno degli aspetti che il ciclista dovrebbe allenare, per lo meno non dimenticare, ovvero la capacità di sostenere nel tempo uno sforzo prolungato ad alta intensità aerobica.

Bicicletta e realtà

Fin qui abbiamo parlato di forza media ma va considerato che nella realtà questa non si applica in maniera costante. Diciamo che: chi si allena con un power meter lo capisce meglio e prima, perché la rilevazione dei watt (che sia istantanea, 3 secondi, 10 secondi e 30 secondi etc) varia parecchio e questo da il senso della variabilità che entra in gioco quando si spinge e si va in trazione. Tornando a noi: Si pensi all’azione delle gambe su una pressa. Quando il carrello viene spinto verso l’alto stiamo applicando una forza superiore al carico. Quando scende la forza che utilizziamo per rallentarlo è inferiore, altrimenti non scenderebbe. Ci sono due momenti posizioni in cui la velocità del carrello è nulla, a gambe completamente estese o completamente contratte. Attimi in cui la forza che applichiamo bilancia esattamente il peso del carrello.

Giusto allenare la Forza, ma con criterio

Occhio all’economia della pedalata

Similmente sui pedali applichiamo una forza che varia in funzione dell’angolo tra pedivella e in corrispondenza dei punti morti la coppia risultante è praticamente nulla. Nella pratica la forza utile applicata sui pedali ha un andamento pseudo sinusoidale con valori di picco, positivo o negativo, che si discostano da circa una volta e mezza fino a due volte dal valore medio. Se si effettua una pedalata caratterizzata da una buona azione di richiamo della gamba (fase di trazione), tonda come si dice in gergo, avremo nel nostro esempio un andamento della forza applicata che varia da 9kg a 25kg. Viceversa nel caso di pedalata a stantuffo, con la gamba in spinta che spesso deve anche contribuire al richiamo della gamba in fase passiva, avremo un picco di 33kg.

Tecnicamente

chi riesce ad adottare, in modo costante, una pedalata rotonda e capace di coinvolgere i diversi distretti muscolari, beneficerà di una performance più efficace e al tempo stesso più economica. A cadenza relativamente alta è più agevole innescare un meccanismo neuromuscolare di richiamo degli arti, ma se anche così non fosse la differenza tra applicare una potenza di picco di 25kg o 33Kg per meno di un paio di decimi di secondo come avviene a 90 rpm per quanto evidente non è comunque drammatica.

Distribuzione delle Forze in gioco su pedale destro e sinistro

 

Meno rpm uguale più Forza a parità di wattaggio

Se invece abbassiamo la cadenza, consideriamo ad esempio di passare da 90 rpm a 60 rpm, quasi sicuramente adotteremo uno stile di pedalata a stantuffo. Tuttavia, a pari potenza di 270W, la Forza media richiesta risulta essere ora equivalente a circa 25kg ma soprattutto la forza di picco, per via della bassa cadenza unita sicuramente ad una pedalata meno efficiente, sarà prossima a 50kg e dovrà essere applicata per tempi prossimi al mezzo secondo per arto. Ecco perché a spingere duro non si va lontano. Riducendo la cadenza del 33% ci siamo ritrovati a dover esprimere una forza di picco doppia per intervalli di durata circa doppia. Anche se pure l’intervallo di recupero tra due fasi di spinta è più lungo, questo certamente non basta a prevenire un precoce affaticamento.

Newton metro, una divagazione sul tema

Per cercare di semplificare ulteriormente, qui di seguito vi proponiamo due screenshot, che si riferiscono ad una sessione di home training effettuato con MD. Le due schermate si riferiscono a 30 secondi dello stesso allenamento ma con due interpretazioni differenti. L’immagine a sinistra evidenzia Nm più elevati a parità di wattaggio, con delle rpm più basse (circa 80 di media per i 30 secondi). Quella di destra mostra dei Nm più bassi ma con una media di pedalate pari a 90 per minuto. In sostanza, la stessa ripetizione che ha come punto fisso e fermo i watt può trovare una duplice interpretazione, rivolta a sviluppare maggiore forza a parità di potenza, oppure una maggiore elasticità (facendo salire le rpm.)

Cambiando la lunghezza delle pedivelle?

Variando la lunghezza delle pedivelle cambia pochissimo e ne avevamo già parlato diffusamente qui. A potenza e cadenza come da esempio iniziale, utilizzando pedivelle da 170mm o da 175mm, il peso medio applicato sui pedali non si discosta che di pochi etti, 17.2Kg e 16.7Kg rispettivamente. Ma attenzione! La bici non è fatta solo di numeri e grafici ma anche di sensazioni personali e impressioni molto soggettive!

 

Allungando le pedivelle da 170mm a 175mm e supponendo di mantenere la stessa la potenza possiamo permetterci di calare leggermente, di circa 3%, la cadenza. Questo è il motivo che spinge molti all’avanzare dell’età ad optare per una pedivella leggermente più lunga. Questo avviene perché con il manifestarsi della sarcopenia si ha una riduzione della forza e dell’agilità. Tuttavia, mentre contrastare la perdita del tono muscolare risulta molto difficile, viceversa l’agilità risulta più allenabile. Paradossalmente, allungare le pedivelle può indurre un effetto contrario all’atteso. Dato che non ci dà grandi benefici in termini di minor forza da applicare ma pure ci ostacola nella ricerca di una maggiore cadenza di pedalata. Il rischio concreto è di avere una pedalata più pesante e che paradossalmente richieda maggiori picchi di forza. Proprio quella forza di picco che sta venendo meno per via della sarcopenia.

Per contro invece un atleta allenato all’agilità, in un momento di buona condizione di forma, può trarre giovamento da una pedivella leggermente più lunga perché essendo abituato all’alta cadenza questa difficilmente ne sarà inficiata e riuscirà a cogliere gli aspetti positivi.

È un dato di fatto che, la valutazione della lunghezza della pedivella sia uno degli aspetti più delicati e soggettivi (e spesso trascurati) della messa in sella. E oltretutto non è detto che la pedivella che oggi risulta essere della lunghezza ottima per noi lo sarà anche tra 10 anni.  In questa incertezza l’unico suggerimento in caso di indecisione è quello di optare per la pedivella più corta. Questo perché agevola a mantenere quella cadenza “elevata” utile a limitare la differenza tra forza massima e media, aiutandoci ad esprimere potenza più a lungo, e allo stesso tempo riducendo gli angoli cinetici contribuisce a prevenire l’insorgere di problemi articolari.

a cura della redazione tecnica, con il fondamentale contributo di Davide Sanzogni. Foto Campagnolo, redazione tecnica, grafici per gentile concessione MD.

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