Ski: Biomeccanica

Introduzione

La biomeccanica spiega i movimenti sportivi basandosi sulle leggi della fisica. Sareste già in grado di rispondere alle domande che seguono?

Muovete il mouse sulle domande o toccatele con il dito.

Questo modulo di apprendimento risponde a queste e ad altre domande. Le conoscenze acquisite devono essere utilizzate per sviluppare una comprensione più profonda delle relazioni funzionali nello sci.

Basics

Forze fisiche

Le leggi e i principi fondamentali della fisica si applicano allo sci, e a tutte le sue discipline. Varie sono le forze in gioco, le troverete descritte in dettaglio qui di seguito.

L'immagine mostra le forze fisiche che si verificano durante una discesa con le ski. Ci sono la forza normale, la forza gravitazionale, la resistenza dell'aria e la deportanza della pendenza.

Forza di gravità

  • La forza di gravità è la forza con la quale un corpo o un oggetto viene attirato verso il centro della terra.
  • È quindi la forza con la quale, ad esempio, una persona esercita una pressione su una bilancia stando in piedi.
  • È anche chiamata forza peso.
  • Essa dipende dalla massa di un corpo, o di un oggetto.

Forza normale

  • La forza normale è la componente della forza di gravità che agisce perpendicolarmente al piano inclinato.
  • Gli sci o la neve sono sollecitati con questa forza (supponendo che non ci sia una forza centrifuga aggiuntiva).

Forza di gravità parallela al piano inclinato

  • La forza parallela al piano inclinato è la componente della forza gravitazionale che agisce in discesa su un piano inclinato.
  • Accelera lo sciatore verso valle su un terreno in pendenza.
  • Più pesante è la persona e più ripido è il terreno, maggiore è la forza parallela.

Ski-neve Forza di attrito e forza di resistenza dell'aria

Due forze frenanti agiscono sugli sciatori: la forza di attrito tra sci e neve e la resistenza dell'aria. L'attrito tra sci e neve è ulteriormente suddiviso in attrito tra soletta e neve e tra lamina e neve.

La figura mostra da un lato l'angolo di ribaltamento tra gli sci e la neve e dall'altro l'angolo di attacco tra la direzione di marcia e la direzione longitudinale degli sci.
  • L'attrito tra la soletta dello sci e la neve dipende dalle proprietà di scivolamento dello sci (materiale della soletta, struttura, sciolina).
  • L'attrito tra lamine e neve dipende da diversi fattori: Più gli sci scivolano trasversalmente alla direzione di marcia (= angolo di attacco), maggiore è l'angolo di presa di spigolo, maggiore è il carico sugli sci e di conseguenza maggiore sarà l'attrito tra lamine e neve.

Principi

Baricentro del corpo

Il video spiega il concetto di baricentro del corpo.
  • Per semplicità, il baricentro può essere considerato come il punto centrale di applicazione di tutte le forze agenti.
  • Il baricentro è il centro della massa corporea e si trova (di regola) a circa 5 cm al di sopra dell'asse dell'articolazione dell'anca se ci troviamo in posizione eretta con le braccia lungo il corpo.
  • Tuttavia, la posizione del baricentro dipende dalla posizione e dai movimenti parziali del corpo (vedi disegni).
  • Il baricentro può trovarsi anche all'esterno del corpo stesso (ad esempio, in una postura piegata estremamente in avanti).
L'immagine mostra la posizione del baricentro del corpo in tre diverse posizioni dello sci. Il baricentro del corpo si trova approssimativamente nella zona dell'ombelico in ogni caso.

Principio di inerzia

Secondo il principio di inerzia, ogni corpo si sforza di rimanere nel suo stato di moto attuale (velocità e direzione). Per modificare la velocità o la direzione di un corpo, è necessario l’intervento di forze esterne.

Il video spiega la forza centrifuga.

Forza centrifuga

Per portare un corpo su un percorso circolare (curva o transizione), è necessaria una forza di deviazione (forza centripeta). Questa è generata dalla presa di spigolo e/o dal carico sugli sci. Affinché il baricentro segua tale percorso circolare, la forza centripeta deve essere generata attivamente da gambe e busto con l'aiuto della resistenza della neve. La forza risultante, che spinge lo sciatore verso l’esterno , è chiamata forza centrifuga.

La forza centrifuga aumenta :

  • Se il raggio di curva si riduce (a condizione che la velocità rimanga invariata)
  • Se la velocità aumenta (a condizione che il raggio della curva rimanga invariato).

In curva vale quindi quanto segue: Più è piccolo è il raggio e più è alta è la velocità, maggiore è l’amplitudine del nucleo Inclinazione/curvatura.

Compito: forza centrifuga in curva

Perché il movimento chiave di traslazione/angolazione è maggiore per lo sciatore di desta rispetto a quello di sinistra? Muovete il mouse sulle immagini o toccate con il dito per ottenere la risposta.

Non c'è solo il raggio orizzontale (curva), ma anche quello verticale (transizione ). Anche qui c'è una forza centrifuga, anche se si parla più di una compressione e di una deflessione dovuta al terreno. Anche in questo caso l'entità della forza centrifuga dipende dal raggio e dalla velocità.

Compito: forza centrifuga quando si percorrono le transizioni
(Conche e dossi, salti, halfpipe)

Una sciatrice di 60 kg scia un transizione di 10 m di raggio con le due seguenti velocità:

L'immagine mostra come la forza centrifuga cambi a seconda della velocità. Nella figura sono inseriti due esempi di velocità e forze centrifughe. Questi sono spiegati in dettaglio nella prossima sezione.

Discutete con i vostri colleghi e stimate il carico totale in kg nel punto più basso della transizione. Scoprirete la soluzione quando girando le flipcard.

L'immagine mostra una persona che scia a una velocità di 18 m/h, pari a 5 m/s.

L'immagine mostra una persona che scia a una velocità di 36 m/h, pari a 10 m/s.

La forza centrifuga viene calcolata come segue:

Forza centrifuga = massa corporea in kg * (velocità in m/s)^2 / raggio in m = forza in N (Newton) -> Forza in N / 9,81 = carico in kg.

La velocità è al quadrato nella formula. Pertanto, la forza centrifuga aumenta esponenzialmente con l'aumentare della velocità.

Equilibrio dinamico

Affinché gli sciatori siano in equilibrio dinamico, la forza risultante (somma della forza gravitazionale e della forza centrifuga) partendo dal centro di gravità del corpo deve attraversare la superficie di appoggio.

Superficie di appoggio = superficie inquadrata da tutte le superfici di contatto con la neve dello sciatore. Di norma sci e bastoni, ma in casi più estremi anche mani, avanbraccia o altre parti del corpo

Interazione tra baricentro e superficie di appoggio

Una tecnica efficace e sicura è caratterizzata da:

  • Parte superiore del corpo stabile = centro di gravità stabile lavoro
  • Agile dei piedi e delle gambe = sci posizionati per creare la superficie di appoggio sotto il baricentro

La massima stabilità è ottenuta grazie a:

  • Baricentro basso
  • Superficie di appoggio larga
  • Forte tensione del corpo (statica)

La massima agilità si ottiene con:

  • Baricentro alto
  • Superficie di appoggio stretta
  • Leggera tensione del corpo (dinamica).

Momento angolare

Il momento angolare per le rotazioni è generato principalmente durante il salto tramite impulso della parte superiore del corpo. La resistenza della neve necessaria a questo scopo è generata dalla presa di spigolo e dal conseguente carico degli sci partendo dalle gambe.

Approccio

Consentire il momento angolare (outhaul)

  • Maggiore è l'outswing, maggiore è lo slancio angolare possibile.
L'immagine mostra un approccio a un salto

Decollo

Generare il momento angolare (pre-giro)

  • Un elevato momento angolare si ottiene facendo ruotare rapidamente molta massa del corpo attorno al suo asse di rotazione, lontano da esso.
  • Il momento angolare viene trasferito al resto della massa corporea (gambe/piedi/sci) alla fine della pre-rotazione tramite un blocco nel busto.
L'immagine mostra il decollo di un salto

Fase di volo

Controllo della velocità di rotazione (virata)

  • La velocità di rotazione può essere modificata cambiando la postura del corpo.
  • Più la massa (parti del corpo e sci) è vicina all'asse di rotazione, maggiore è la velocità di rotazione.
L'immagine mostra la fase di volo di un salto

Atterraggio

Rallentare la velocità di rotazione, ridurre il momento angolare

  • Prima del contatto con il suolo, la velocità di rotazione può essere rallentata aprendo o allungando il corpo.
  • Il momento angolare può essere ridotto solo dopo il contatto con il terreno con l'aiuto della resistenza della neve.
L'immagine mostra l'atterraggio di un salto

Good Practice

I criteri generali di qualità tecnica possono essere ricavati dai principi sopra descritti. Qui di seguito vi mostreremo come voi, in qualità di monitori, potete lavorare con i vostri giovani basandovi su questi punti chiave.

Posizione di base dinamica

Criteri di qualità

  • Posizione centrale e stabile del corpo sullo sci, pronta a muoversi in tutte le direzioni.
  • Mantenere la posizione o ritrovarla rapidamente.
  • Le articolazioni più importanti del corpo (piede, ginocchio e anca) sono leggermente piegate.
L'immagine mostra la posizione di base dinamica

Forme di allenamento

Diversa distribuzione del peso nello scarpone da sci

  • Sentire la pressione sulla pianta dei piedi (dita), sui bordi dei piedi, sui talloni o su tutto il piede.
  • Sentire la pressione sullo stinco, sul polpaccio o non sentire alcuna pressione sulla parte inferiore della gamba.

Sciare con diverse posizioni degli sci (metodo differenziale)

  • Posizione di sci larga, con un'alternanza di piegamenti e distensioni importante delle gambe (Pedalo).
  • Punte degli sci alla stessa altezza o sfalsate (posizione del gradino)
  • Guida dello sci parallela, posizione di taglio, stelo a valle

Esercizi con diverse pressioni sullo scarpone da sci

  • Sciare con pressione importante/ridotta nello scarpone
  • Scaire nelle conche e dossi con pressione costante nello scarpone

Sciare con altri materiali

  • Sciare con gli scarponi aperti (sviluppare la sensibilità della caviglia)
  • Sciare con un solo sci
  • Sciare con degli sci molto corti o con delgi “snowblades”
  • Sciare su piste facili con gli sci da fondo

Agire invece di reagire

Criteri di qualità

  • Sciata adattata al terreno con un contatto costante sulla neve.
  • Sfruttamento e anticipo cosciente delle irregolarità del terreno.
  • Movimento indipendente delle due gambe (sinistra, destra).
L'immagine mostra una persona con una buona posizione di base proattiva e un'altra con una posizione di base arretrata.

Forme di allenamento

Sciare concentrandosi sul movimento indipendente delle gambe

  • Mani sulle ginocchia (sentire il movimento indipendente delle gambe).
  • Eseguire piccole curve piegando la gamba interna e distendendo la gamba esterna nella posizione dell'aratro .
  • Staccare con lo sci esterno, effettuando un cambio al volo verso il nuovo sci esterno (cambio volante).

Il terreno come aiuto

  • Sciare nelle stradine nel bosco, entrambi gli sci sempre a contatto con la neve
  • Sciare ai bordi della pista.
  • Sciare semplici ondulazioni e sfruttarle deliberatamente per accelerare. 
  • Semplici gobbe, contatto costante con la neve.
  • Percorso in neve soffice, mantenere il contatto con la neve nonostante le buche/i segni.

Più angolazione, meno traslazione = parte superiore del corpo stabile

Criteri di qualità

  • Stabilità della parte superiore del corpo vs. flessibilità/agilità nelle gambe.
  • L'asse delle spalle rimane il più orizzontale possibile.
  • Spostare gli sci sotto il baricentro invece di spostare il baricentro stesso.
L'immagine mostra una persona che esegue più traslazione che angolazione e un'altra che esegue più angolazione che traslazione.

Forme di allenamento

Forme per aumentare la tensione del tronco

  • Aumentare la tensione del tronco stringendo fortemente le impugnature dei bastoni.
  • Posizionare le mani nella zona del tronco a destra e/o a sinistra, accompagnando e sostenendo attivamente il lavoro dei muscoli del tronco.

Materiale come aiuto

  • Tenere i bastoni incrociati davanti al busto, sul dorso della mano e tenerli in equilibrio.
  • Sciare con dei piccoli pesi (ad esempio bottiglie in PET riempiti d’acqua) nelle mani.

Sciare con le metafore

  • Metafora "GoPro" sul petto o sul casco: l'immagine della registrazione GoPro deve essere sempre fissa e orizzontale.

Generare e ridurre in modo efficace il momento angolare

Criteri di qualità

Generazione del momento angolare

  • Stiramento dinamico e rotazione in avanti simultanea con entrambe le braccia, comprese le spalle.
  • Al termine della pre-rotazione, trasferire il momento angolare al resto della massa corporea bloccando il busto.

Ridurre il momento angolare

  • Atterrare su entrambe le gambe, centralmente e con il busto eretto.
  • Ridurre lo slancio angolare con l'aiuto della resistenza della neve, frenando le gambe e il busto.
L'immagine mostra tutte le fasi di un salto con rotazione.

Forme di allenamento

Valzer (come esercizio di base e preliminare agli spins)

  • Eseguire il movimento al rallentatore e prestare attenzione ai criteri di qualità individuali.
  • Orientamento consapevole nella direzione della rotazione sopra la spalla.
  • Avvicinamento dala traversa, creare resistenza alla neve sui bordi della montagna
  • Avvicinarsi dalla linea di massimo pendio, creare resistenza alla neve sui bordi interni degli sci
  • Valzer saltato (ad esempio, saltare di 90° e finire i restanti 270° in scivolata).

Creare il movimento angolare in modo diverso (esperienze contrastanti).

  • con appoggio largo o stretto.
  • con le braccia sciolte o tese.
  • con o senza bastoni da sci
  • solo con le braccia o con braccia e spalle

180° o 360° su terreni diversi

  • Sul pendiodurante la traversa o in linea massimo pendio
  • Su piccole onde e i bordi della pista
  • Su un piccolo salto o su un grande box
  • Entrambe le direzioni di rotazione, normale o in switch

Riflessione

Compito di riflessione 1

Tra i vari criteri di qualità sopra citati, quali sono i due ai quali prestate più spesso attenzione nella tecnica di sci personale? Discutetene con un collega.

Compito di riflessione 2

Quali forme di allenamento della sezione "Good Practice" integrereste maggiormente nei vostri allenamenti o lezioni future?

Quiz Testate le vostre conoscenze sul tema della biomeccanica nello snowboard

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Trasferimento

  1. Guardate due vostri video di giovani o adolescenti e analizzate il loro lavoro di gambe e la stabilità della parte superiore del corpo. Se possibile, scegliete due atleti con fisico, materiali o tecniche molto diversi. Con quali forme di allenamento presentate continuereste a lavorare con questi due giovani?
  2. Quali sport o forme di allenamento potreste utilizzare con i vostri partecipanti al di fuori dell’allenamento sulla neve per lavorare i criteri di qualità menzionati sopra? Quando e dove potreste organizzare questi allenamenti?

Molte idee si possono trovare nella brochure Off-Snow 

Quiz

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