Canottaggio
Universo del Corpo (1999)
Canottaggio
Il canottaggio è l'attività sportiva del remare, praticata su imbarcazioni leggere, condotte da singoli atleti o da equipaggi. È uno sport che impegna gran parte dei gruppi muscolari dell'atleta ed è caratterizzato da un movimento ciclico, la remata, ossia una successione di movimenti identici che si susseguono in maniera ritmica. Il gesto specifico cambia notevolmente a seconda del tipo di imbarcazione e, in particolare, a seconda della posizione dell'atleta. In campo sportivo si distinguono il gesto del canoista (canoa canadese), quello del kappista (kayak) e quello del canottiere o vogatore.
Le imbarcazioni
Nel canottaggio si distinguono due tipi di imbarcazioni: quelle di punta, nelle quali ogni membro dell'equipaggio impugna, con entrambe le mani, un solo remo (in queste barche, quindi, i remi si muoveranno alternativamente a destra e a sinistra); e quelle di coppia, nelle quali ogni membro dell'equipaggio impugna due remi. All'interno di tale classificazione, le imbarcazioni si suddividono ulteriormente in barche regolamentari (o jole da mare) e barche libere (od olimpiche). Le imbarcazioni di tipo regolamentare, a loro volta, si dividono in serie di punta (jole a due, quattro e otto vogatori con timoniere) e serie di coppia (canoino e doppio canoino). Tra le imbarcazioni olimpiche si distinguono serie di punta (due, quattro e otto con timoniere: 2+, 4+, 8+; due e quattro senza timoniere: 2‒, 4‒) e serie di coppia (quattro di coppia: 4×; doppio: 2×; e singolo: 1×).
Il pozzetto è la zona dello scafo nella quale prende posto l'equipaggio per poter manovrare l'imbarcazione. Il canottiere voga in posizione seduta in appoggio su un carrello mobile (che scorre lungo delle guide), in modo da poter sfruttare, durante la remata, anche la spinta determinata dall'estensione degli arti inferiori. Il rematore blocca i piedi su di una pedaliera che gli consente di riassumere la posizione di corpo a raccolta piegando le gambe nella fase di ripresa. Il punto di appoggio del remo sullo scafo è lo scalmo, che ha la funzione di trasmettere la forza esercitata dal canottiere all'imbarcazione, per farla avanzare. Il remo è inserito nello scalmo tramite un collare di arresto, una leva di secondo grado che ha il fulcro nel baricentro della pala e il punto di resistenza nello scalmo. La posizione del collare divide il remo in due parti, distinguendo così un braccio totale, che va dal baricentro della pala all'impugnatura, e un braccio esterno, che va dal baricentro della pala al collare d'arresto. Nelle barche olimpiche la scalmiera (o braccio porta scalmo) permette di spostare all'interno dell'imbarcazione il punto di appoggio del remo, in modo da modificare il rapporto di lunghezza tra braccio totale e braccio esterno. Il braccio porta scalmo non può essere adottato sulle barche regolamentari; in queste la sezione trasversale maggiore utilizzata per il posizionamento del carrello scorrevole consente al rematore di sedere il più lontano possibile dallo scalmo. Il timone è presente in tutte le barche di punta; in quelle senza timoniere viene manovrato da uno dei rematori che lo aziona agendo con un piede su di una parte mobile della pedaliera. Il timone è posto a poppa dell'imbarcazione, affinché la barca possa mantenere una precisa rotta di navigazione: nella propulsione a remi, infatti, si crea un'inevitabile asimmetria di spinta, causata dalle diverse forze espresse su ogni singolo remo, che tende a far ruotare la barca; il timone si contrappone appunto a tale rotazione.
Cinematica e anatomia funzionale
Nella remata si distinguono quattro fasi successive che si ripetono nel tempo (fig. 1): l'attacco (l'immersione del remo nell'acqua), la passata (la fase propulsiva della remata, che ha inizio quando la pala del remo è completamente immersa), lo svincolo (il sollevamento della pala dall'acqua) e, infine, la ripresa (l'azione che ripristina la posizione iniziale di attacco). Durante la fase di attacco il canottiere piega gli arti inferiori (portando le ginocchia a contatto con il petto), flette il busto in avanti ed estende gli arti superiori. L'immersione del remo in acqua deve avvenire con la stessa velocità di avanzamento della barca: infatti, se il remo in questa fase avesse una velocità orizzontale inferiore rispetto a quella della barca tenderebbe a frenarla, mentre se il remo avesse una velocità orizzontale superiore tenderebbe a 'tagliare l'acqua' con conseguente perdita di energia a scapito della propulsione. Nella passata il canottiere estende gli arti inferiori, piega gli arti superiori e raddrizza ed estende il tronco all'indietro; durante la distensione degli arti inferiori il bacino (in appoggio sul seggiolino mobile) si allontana dalla pedaliera. Finita la fase di spinta, il canottiere solleva la pala esercitando una pressione sul remo verso il basso tramite una leggera rotazione dei polsi (svincolo), e riprende quindi la posizione d'attacco (ripresa): riavvicina il bacino alla pedaliera piegando le gambe, riporta il torace a contatto con le ginocchia ed estende gli arti superiori in avanti. In questa fase il remo ha la pala rivolta verso l'alto; la pala viene nuovamente girata di 90° con un movimento del polso solo prima della nuova azione di attacco. Da quanto descritto si evince che il canottaggio è uno sport che impegna numerosi gruppi muscolari, in particolare quelli di tronco, gambe e braccia. Per sviluppare pienamente le capacità necessarie a un canottiere esperto (forza muscolare, ma anche resistenza, coordinazione motoria ed equilibrio) sono necessari molti anni di allenamento. L'età migliore per avvicinarsi al canottaggio in vista di una futura attività agonistica è stimata intorno agli 11-12 anni, mentre il massimo del rendimento si raggiunge attorno ai 20-22 anni.
Biomeccanica della voga
L'avanzamento dello scafo in acqua è contrastato dalla resistenza d'attrito (o resistenza idrodinamica) che viene a prodursi tra il liquido e la barca stessa. La resistenza idrodinamica dipende dalla forma dell'imbarcazione, dalla sua superficie e sezione trasversa e dalla velocità di progressione; i suoi fattori principali sono costituiti dalla resistenza del mezzo, dovuta alle caratteristiche fisiche dell'acqua e della superficie bagnata, dalla resistenza di forma, che dipende dalle caratteristiche geometriche della parte immersa, e, infine, dalla resistenza di scia, dovuta alla formazione di onde, che dipende dalla forma della parte immersa.
La resistenza d'attrito viene prodotta dallo sfregamento delle particelle di liquido sulla superficie rigida della carena. Durante l'avanzamento, la barca trasmette allo strato d'acqua che la bagna una velocità che risulta essere leggermente inferiore a quella della barca stessa. A sua volta lo strato d'acqua più esterno allo scafo riceverà anch'esso una spinta dallo strato d'acqua più interno e si metterà in movimento a una velocità ancora inferiore. In questo modo ogni strato d'acqua si muoverà a una velocità sempre minore man mano che ci si allontana dallo scafo, fino ad annullarsi completamente. La massa d'acqua che viene messa in movimento al passaggio della barca e che tende a frenarla viene chiamata corrente di scia. La resistenza d'onda è l'energia ceduta dalla barca all'acqua per la formazione e il mantenimento del moto ondoso. Infine, si raggruppano sotto il nome di resistenze addizionali quelle che dipendono dagli attriti indotti dal timone, dalla deriva, dal remo, dal fondale basso, dalle condizioni atmosferiche (moto ondoso della superficie dell'acqua e vento). In prima approssimazione, la resistenza totale all'avanzamento (D), data dalla somma delle resistenze indicate, aumenta con il quadrato della velocità rispetto all'acqua: D = k . v 2, dove k è una costante di proporzionalità.
Le imbarcazioni a remi sono mosse da un meccanismo di propulsione di tipo pulsatorio. A ogni colpo di remo la pala muove all'indietro una certa massa d'acqua (m) a una data velocità (v) e lo scafo acquista una quantità di moto q = m' . (vf - vi), uguale e contraria a quella dell'acqua, dove m' è la massa dell'imbarcazione più l'equipaggio e vf e vi sono la velocità finale e iniziale dello scafo. La quantità di moto q è uguale all'impulso F . dt, dove F è la forza media di propulsione applicata in direzione assiale allo spostamento durante il periodo dt, in cui la velocità della barca passa da vi a vf . Così come la resistenza idrodinamica (D), anche la forza propulsiva esercitata dal rematore (F) aumenta con il quadrato della velocità (F = k' . v 2). Il rapporto tra la costante k (= ΔD/Δ v 2) e la costante k' (= ΔF/Δ v 2) è il rendimento propulsivo del remo: uguale a 0,7 circa. Visto che il lavoro (L) fatto dal rematore è dato dal prodotto della forza per la distanza percorsa (L = F . d) e che la potenza è il lavoro fatto nell'unità di tempo (P = L . t -1= F . d . t -1 = F . v), ne consegue che la potenza necessaria al rematore per procedere in acqua aumenta proporzionalmente al cubo della velocità (P = F . v = k . v 3).
Come si è accennato sopra, il rendimento propulsivo del remo rappresenta il 70% circa della potenza meccanica sviluppata dal rematore, ciò implica che il restante 30% della potenza è dissipato, per i motivi di seguito elencati:
a) il fulcro del remo (la pala) non resta immobile nel punto in cui è stato immerso, ma, poggiando su di una superficie fluida, si muove nel senso opposto all'avanzamento della barca. Una parte del lavoro fatto dal rematore è quindi sprecata per muovere la massa d'acqua spostata dalla pala, anziché per fare avanzare l'imbarcazione. Ne consegue anche che più ampio è l'arretramento del fulcro, minore è il rendimento propulsivo del remo;
b) solamente la componente assiale della forza applicata è utile alla progressione: la componente trasversale genera, infatti, soltanto una deformazione dello scafo. L'ammontare della forza trasversale (Ft ) dipende dall'angolo α di applicazione della forza esercitata dal rematore rispetto alla direzione del moto: Ft = F . senα e dalla distanza tra l'impugnatura e lo scalmo. Anche la frequenza della remata esercita un'influenza su questo fattore dato che, a parità di velocità, tanto più elevata è la frequenza tanto minore è l'ampiezza dell'angolo spazzato dal remo (Ft si riduce a zero per α = 0, quando il remo è parallelo alla direzione del moto).Un altro fattore che, pur non influenzando direttamente il rendimento propulsivo del remo, provoca un aumento del lavoro totale necessario all'avanzamento a velocità media costante è il fatto che la progressione è pulsatile. Ne segue che la massa della barca più i rematori (m') viene accelerata durante la fase di spinta e, se la velocità media è costante, viene decelerata nella fase di recupero della stessa quantità. Durante la voga, quindi, la velocità di avanzamento oscilla ciclicamente intorno a un valore medio (vm). Dato che la resistenza idrodinamica (D) aumenta con il quadrato della velocità di progressione (D = F = k . v 2), la resistenza idrodinamica media (Dm) risulta maggiore di quella che si avrebbe, alla stessa velocità media, in assenza di oscillazioni. Nel canottaggio, le differenze di velocità sono attenuate dall'effetto volano del corpo dei rematori. Questi infatti si spostano verso prua nella fase di passata, in cui la barca accelera per effetto dell'azione propulsiva del remo, mentre nella fase successiva, in cui la barca decelera, il corpo dei vogatori si sposta verso poppa. Ne segue uno smorzamento cospicuo sia dell'accelerazione sia della decelerazione, a vantaggio dell'economia di progressione. Anche un aumento della frequenza delle pagaiate comporta una diminuzione delle oscillazioni di velocità a ogni palata e un risparmio di energia. Tra i 3 e i 4,2 m . s-1, le variazioni di velocità si riducono dal 15% di vm (a una frequenza di 21 min-1) al 4% (a una frequenza di 37 min-1).
Bioenergetica della voga
In questo tipo di locomozione i muscoli compiono lavoro meccanico essenzialmente per vincere la resistenza dell'acqua. Il lavoro effettuato per vincere la resistenza dell'aria e quello fatto contro la gravità sono infatti trascurabili. Poiché nel canottaggio alcuni chili di sovrappeso aumentano di poco la resistenza all'avanzamento, è più significativo esprimere la massima potenza metabolica degli atleti in termini assoluti, anziché per kg di massa corporea. I rematori di élite sono caratterizzati da alti valori di massima potenza aerobica (massimo consumo di ossigeno, V.o₂max): circa 6 l/min di O₂ nei maschi e 4 l/min di O₂ nelle femmine; l'esercizio della voga coinvolge infatti tutti i maggiori gruppi muscolari degli arti superiori, inferiori e del tronco, e richiede quindi elevate caratteristiche aerobiche. Poiché nel canottaggio una gara dura tra i 3 e i 4,30 minuti per le donne (su una distanza di 1000 m) e tra i 5,30 e i 9 minuti per gli uomini (su una distanza di 2000 m), tenendo conto delle varie imbarcazioni e delle condizioni atmosferiche, un atleta di élite, oltre a possedere un elevato V.o₂max, deve anche possedere un'elevata capacità anaerobica. Le fonti energetiche utilizzate dal rematore durante una gara di voga sono infatti al 70-80% di origine aerobica e al 20-30% di origine anaerobica (lattacida e alattacida). La componente anaerobica costituisce quindi una porzione non trascurabile del dispendio energetico totale. Gli atleti sono caratterizzati da alti livelli di soglia anaerobica. Qualora questa venga espressa in percentuale del V.o₂max, i valori medi si aggirano sul 70-75% durante la stagione degli allenamenti, fino ad arrivare all'85-95% durante la stagione di gara.Il costo energetico della voga (C, dispendio energetico per unità di percorso) è riassunto in fig. 2 in funzione della velocità, a partire da dati rilevati su atleti di alto livello. I dati si riferiscono al costo energetico di un solo rematore durante la voga su imbarcazioni 2+: il costo energetico per l'avanzamento dello scafo è quindi doppio di quello riportato in figura. Il costo energetico della voga è di circa 0,3 kJ . m-1 a velocità comprese tra i 3 e i 4 m . s-1 e aumenta fino a circa 0,45 kJ . m-1 alle velocità di gara (di circa 4,5 m . s-1). Nella stessa figura è anche riportato il lavoro fatto dal rematore per unità di percorso (Wr). A causa della regressione della pala del remo in acqua, solo il 70% di Wr è effettivamente utilizzato per la progressione (linea tratteggiata D). La determinazione simultanea del costo energetico e dei parametri meccanici consente di calcolare il rendimento meccanico della voga (η), che risulta essere di circa il 15% alla velocità di 3 m . s-1 e raggiunge valori pari al 20-22% a velocità di 4-4,5 m . s-1. Quando si consideri il solo lavoro trasmesso all'imbarcazione i valori di η si riducono del 70% circa. Il rendimento meccanico nel canottaggio è maggiore di quello misurato nel kayak e nella canoa canadese: questo tipo di imbarcazione risulta infatti il mezzo più favorevole per la locomozione umana in acqua.
Bibliografia
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