Analisi dei quadranti e misuratori di potenza

Analisi dei quadranti e misuratori di potenza

Quadrant Analysis è uno strumento utile ad interpretare i dati del proprio misuratore di potenza, e consente di ottenere informazioni addizionali sulla richiesta di una gara o di una sessione di allenamento.

Le potenze critiche richieste per primeggiare nel ciclismo agonistico variano molto, in base alla tipologia di gara e alla durata dell’evento; servono notevoli doti nel cambio di ritmo o sprint in una gara a circuito o in un criterium, maggiori capacità in ambito aerobico nella cronometro individuale oppure in una gara con molto dislivello. Oltre a questo, dobbiamo considerare il fatto che durante una qualsiasi competizione la potenza fluttui per definizione e in modo repentino, a causa di variazioni di velocità, pendenza della strada, vento ecc ecc.

Quadrant Analysis di una GF di 140km conclusa nella Top10; l’atleta pedala solo per il 7% nel quadrant I e riserva il 65% del proprio sforzo nei quadranti bassi, caratterizzati da forze medie (espresse in N) medio-basse, asse Y.

Per capire completamente implicazioni e conseguenze fisiologiche di queste variazioni di potenza, è necessario comprendere la relazione tra la velocità e la forza prodotta dai muscoli delle gambe per generare la potenza necessaria (Watt). Questa relazione può essere studiata dal punto di vista metabolico, confrontando la FTP dei ciclisti (la potenza di soglia, quella che un soggetto può sostenere in un’ora di sforzo), e le potenze normalizzate che essi sono in grado di sostenere su ampie durate (20-60′). In realtà, la stocasticità nel ciclismo vede spesso grandi variazioni nei Watt espressi durante lo sforzo, che influenzano la funzione neuromuscolare, ossia la forza e le velocità che i muscoli delle gambe devono generare per produrre una data potenza.

In un’ora di corsa si susseguono situazioni molto diverse: in questo caso, la Potenza Normalizzata (302w) differisce di molto da quella media (220w) e c’è un’elevatissima variabilità (VI). L’atleta attacca, effettua picchi importanti (1100w sui 5”, 870w sui 30”) ben separati da alcuni tratti di recupero, anche senza pedalare. In discesa alterna rilanci e tratti a 0 W, nell’ultima parte il wattaggio si stabilizza. La richiesta è molto variegata e le fluttuazioni notevoli.

Dato che la forza è raramente un fattore limitante per la prestazione ciclistica (come si vede anche nei grafici, le forze assolute generate durante la pedalata sono di solito piuttosto basse!), è necessario uno strumento che ci consenta di capire e studiare anche le richieste neuromuscolari, ovvero le correlazioni tra forza espressa e velocità di esecuzione del movimento (vero fattore limitante della prestazione in alcune situazioni).

Alcune informazioni riguardanti le richieste neuromuscolari di una prestazione possono essere ottenute esaminando il grafico di distribuzione della cadenza. Però, come sappiamo la velocità di contrazione muscolare (la cadenza) è solo uno dei due fattori che determinano la potenza, il secondo è la forza. Sfortunatamente nessuno dei misuratori di potenza attualmente sul mercato misura la forza effettiva applicata ai pedali; i powermeter in commercio campionano infatti una media al secondo (1”), e quindi non possono leggere i picchi di forza DURANTE una singola rivoluzione (come invece fa SRM con il Torque Analysis), ipotizzando dunque un valore pari alla metà rispetto al picco di coppia torcente raggiunto nei 360 gradi (con andamento sinusoidale).

AEPF (forza media, sotto la definizione) sottostima dunque la forza massima del 50% su una singola rivoluzione, ma in ogni caso vi sono normalmente piccole differenze nel modo in cui i ciclisti applicano le forze durante la pedalata, e l’analisi dei quadranti può fornire una panoramica delle richieste neuromuscolari; anche se i valori effettivamente tracciati nel grafico rappresentano medie attraverso una (o più) pedalate complete. E’ comunque possibile ottenere indirettamente la forza media tangenziale al pedale, espressa durante tutti i 360° di rivoluzione della pedivella.

Potenza = Forza (Asse Y) x Velocità (Asse X)

La forza media effettiva, indicata come AEPF (Average Effective Pedal Force) ed espressa in Newton (N), si ricava con la formula: AEPF= (P x 60)/(C x 2 x Pi x Cl) , dove c= cadenza (rivoluzioni per minuto), Cl= lunghezza della pedivella (in metri) 2,Pi e 60 sono costanti necessarie a convertire la cadenza (rivoluzioni per minuto) in velocità angolare (radianti per secondo).

Purtroppo relazionando l’AEPF con la cadenza non si evince la vera relazione forza/velocità. Per poter studiare più a fondo questa correlazione dobbiamo introdurre un nuovo dato: la velocità di contrazione muscolare, detta CPV.

La velocità circolare del pedale (CPV) è calcolata con la formula CPV=C x Cl x 2 x Pi/60; dove C= cadenza (rivoluzioni per minuto), Cl= lunghezza pedivella (in metri) 2,60 e Pi sono costanti necessarie per la conversione delle unità di misura. Tecnicamente la CPV misura la velocità di contrazione dei muscoli.

Come possiamo notare la sola presenza delle variabili AEPF (asse Y) e CPV (asse orizzontale, X) nel grafico non ci consente di ottenere molte informazioni. Infatti è difficile poter trovare differenze tra vari allenamenti e gare senza aver riferimenti fissi all’interno del plot. Senza punti fissi infatti non possiamo usare questo grafico per comparare uscite differenti o assimilare e calibrare lo stimolo allenante sulla richiesta di gara, quindi nasce in tal senso l’ “analisi dei quadranti”.

La linea della FTP ( in arancio nel grafico qui sopra) ci offre una buona base sulla quale differenziare le pedalate a N (forze) alte o basse. Questa linea ci appare curva perchè essa, oltre ad indicare la Functional Threshold Power (potenza di Soglia Funzionale), ci fornisce informazione riguardanti il reclutamento delle fibre veloci, ovvero quelle di tipo II. Precisamente, quando pedaliamo ben al di sotto della nostra FTP c’è uno scarso reclutamento delle fibre muscolari di tipo II, mano a mano che l’intensità aumenta il reclutamento delle fibre di tipo II diviene maggiore; in base a diversi studi si è giunti alla conclusione che la FTP non rappresenta solo la soglia di potenza che un’atleta può sostenere per 45-60′, ma anche la soglia di reclutamento delle fibre di II tipo (fibre veloci).

La divisione nei quattro quadranti è comunque abbastanza arbitraria a causa delle numerose variazioni di forza, e quindi di reclutamento di unità motorie durante la pedalata, ed il reclutamento di fibre varia in base alla durata dell’esercizio fisico, ma questo aspetto non viene presa in considerazione nell’analisi dei quadranti, così come altri fattori comunque influenti sul pattern di attivazione. Se ne conclude che il QA debba essere visto come un indicatore generale di tipo reclutamento delle fibre, non come una misura assoluta.

Nonostante ciò i punti che cadono all’interno di questi quattro quadranti possono essere interpretati in questo modo:

Quadrante I: è il quadrante delle azioni ad alta forza e alta velocità. Un esempio sono le azioni sopra-soglia in pianura e gli sprint, che richiedono livelli di forza elevati scaricati ad alte cadenze sui pedali.

Quadrante II: è il quadrante delle azioni ad alta forza e bassa cadenza. Quando scaliamo una salita molto pendente o affrontiamo un accelerazione da bassa velocità (Stomps) stiamo “pedalando” nel quadrante II. Nelle gare di ciclocross e di MTB sono molto frequenti azioni in questo quadrante, essendoci il vincolo del terreno pesante spesso ad abbassare lo spin.

Quadrante III: è il quadrante della bassa forza e bassa cadenza. Tipicamente ricadono in questo quadrante le azioni di recupero tra varie ripetute o le uscite di recupero attivo. Durante le competizioni si “pedala” in questo quadrante quando si è nella pancia del gruppo.

Quadrante IV: è il quadrante della bassa forza e dell’alta cadenza. In questo quadrante vi ricadono tutte le azioni di breve accelerazione-rilancio ad alta cadenza tipiche di gare in circuito e criterium. Se usiamo la bici con scatto fisso, la maggior parte del tempo pedaliamo in questo quadrante.

Sopra: QA di un criterium: le forti accelerazioni impresse con cadenze sempre elevate, e i numerosi tratti di recupero tipici di un andamento ON-OFF, sono ben rappresentati nei quadranti IV e I. La FTP è dettata su un valore di 300w (linea curva) mentre la cadenza di 80 rpm -per convenzione- influenza la ripartizione tra quadrante di destra e sinistra (CPV).

È bene precisare che la forza (AEFP) è massima solo quando la velocità (CPV) è zero. Ricordiamo inoltre che la forza massima che generalmente un amatore applica al pedale è al massimo di 90/95kg (valore già elevatissimo), per cui possiamo ben comprendere come la forza massima non sia un fattore limitante per la prestazione ciclistica (se non in discipline particolari, come lo Sprint su pista o il Km da fermo), in quanto tutti potrebbero esprimere certi valori se l’unica variabile fosse la forza. Il pattern di attivazione neuromuscolare e la capacità di effettuare combinazioni differenti, nel ciclismo specializzato, può giocare un ruolo importante nel determinare la capacità prestativa di un ciclista. E’ la generazione di velocità e forze tramite la contrazione muscolare a guidare sostanzialmente tutte le altre risposte fisiologiche.

(continua)

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