Scuola dello Sport CONI 9 Corso Nazionale per Allenatori 4 Livello Europeo Valutazione di aspetti biomeccanici di tipo cinematico e dinamico del Kayak dacqua piatta, analizzati in acqua.

FICK- Centro Studi

Corso Allenatori -18 Febbraio 2011.

Canoa Kayak Acqua Piatta

Approfondimenti tecnici.Autore: Claudio Ghelardini

La tecnica: elementi teorici e didattici .

La tecnica di pagaiata quellinsieme di movimenti che latleta compie per fornire la massima energia propulsiva allimbarcazione con il minimo dispendio energetico. Per migliorare lesecuzione del gesto tecnico indispensabile migliorare i parametri principali che sono la lunghezza efficace , la frequenza di movimento e la forza applicata al gesto specifico. L'uso che l'atleta fa della pagaia, la forma della pagaia, la sua lunghezza e larghezza, il sedile e la sua altezza, sono studiati ed adattati affinch l'atleta possa esprimere la tecnica migliore.

IL GESTO DI PAGAIATA.Lo studio del gesto della pagaiata pu essere osservato da vari punti di vista: meccanico, biomeccanico, bio-energetico o metabolico, neuro-muscolare. Durante questa lezione verr analizzato il movimento del sistema barca, pagaia e canoista, sia attraverso lesame delle sue singole componenti, che in forma complessiva, grazie allausilio di apparecchiature tecnologicamente allavanguardia, capaci di darci indicazioni sul moto dellimbarcazione. In particolare, attraverso la cinematica, potremmo disporre di relazioni capaci di descrivere le diverse posizioni assunte dallo scafo con il trascorrere del tempo, cos da poterle rappresentare numericamente o graficamente.STRUMENTAZIONE.Per conoscere le forze trasmesse dall'atleta alla canoa necessario disporre di strumenti che ne permettano la rilevazione e lacquisizione dei dati. Strumenti che, grazie alle moderne tecnologie, permettono di rilevare molti particolari relativi alla dinamica dello scivolamento del kayak. Particolari che al Tecnico spesso risultano evidenti, ma che difficilmente in grado di quantificare. Grazie allausilio di analisi video, valido strumento di analisi fruibile a tutti, sono state rilevate alcune dinamiche inerenti il moto della canoa in acqua e le caratteristiche fondamentali della tecnica di pagaiata.STRUMENTI UTILIZZATI.

Solette baropodrometriche PedarSoftware di videoanalisi Dartfish Piattaforma inerziale XsensTelecamera Sony HD e HS

VIDEO CON DATI SINCRONIZZATI

Divergenze di opinione sull argomento tecnicaSullargomento tecnica, esistono molte divergenze di opinione. Gli argomenti che maggiormente cono dibattuti sono:- la lunghezza della passata in acqua.- la dinamica della spinta di gambe luniformit e sincronia con la passata in acqua. - la traiettoria delle braccia.- la torsione del busto. - Il tipo di colpo inteso come dinamica (colpo a ruota o staccato)

Non esiste un modello standardizzato di tecnica ma tante individualizzazioni che dipendono da fattori strutturali, funzionali, di origine mentale o riferite a diverse scuole canoistiche.In atleti di altissimo livello notiamo che alcuni parametri di economicitsono ricorrenti.Questi atleti sono in grado di:- avere una notevole efficienza propulsiva.- ridurre al minimo le resistenze idrodinamiche.DESCRIZIONE DEL MOTO DELLA CANOALa risultante delle forze non consente alla canoa di procedere con una velocit costante. Durante la partenza , le resistenze sono basse e il sistema pu accelerare, ma con laumentare della velocit, aumentano notevolmente le resistenze, fino a quando non vi sar pi accelerazione. Il moto di una canoa un continuo accelerare e decelerare, a causa dellalternarsi della fase acquatica con quella aerea.La direzione del Kayak non costante, per questo motivo presente un timone con la funzione di deriva e di correzione delle traiettorie.Durante la fase di passata in acqua la forza maggiore alla resistenza, e si ha quindi unaccelerazione, mentre durante la fase aerea rimangono solo le resistenze, e il sistema decelera.

FASI DELLA PAGAIATALa pagaiata un movimento ciclico e continuo, quindi non frazionabile, allo scopo di comprendere come il ciclo di pagaiata influisca sulle accelerazioni e gli angoli di assetto dellimbarcazione, la tecnica verr suddivisa in modo analitico in quattro fasi e sar osservata per mezzo dei dati rilevati da alcune strumentazioni:

Kayak, postura dellatleta.Prima di analizzare le quattro fasi della pagaiata sar descritta la postura che latleta dovr avere in Kayak:- Busto in posizione eretta, leggermente inclinaro in avanti;- Spalle in posizione rilassata;- Testa in posizione retta;

Nellimbarcazione il corpo dellatleta deve trovare appoggio sui tre seguenti punti:

gli ischi sul sedile; i talloni poggiati sul fondo dellimbarcazione;

gli avampiedi poggiati sul puntapiedi.

POSIZIONE DELLE GAMBE

TROPPO COMPRESSE.Questa foto mostra una posizione con le gambe troppo piegate, in questa posizione diventa impossibile il movimento del bacino ed una buona torsione del busto.

IMPOSTAZIONE TROPPO LUNGA

Le gambe sono troppo distese, in questa posizione non avverr una buona pressione sulla pedaliera, e di conseguenza non si riuscir ad applicare una forza adeguata alla pagaia.Anche lequilibrio compromesso.

IMPOSTAZIONE OTTIMALE.La posizione ottimale soggettiva, dipende da fattori strutturali, funzionali, o dal tipo di gara da realizzare. La distanza ottimale tra pedaliera e sedile una lunghezza che permette al canoista di percepire una buona pressione sulla pedaliera e nello stesso tempo consenta alla gamba di poter esercitare un movimento tale da poter far indietreggiare il bacino.La gamba nella fase di spinta, non dovr raggiungere completamente la fase di estensione, che nella maggior parte dei casi significherebbe aver portato il gluteo sopra il margine superiore del sedile.

POSIZIONE DEL BACINO E DEL BUSTO. E molto importante mantenere durante tutto il ciclo di pagaiata il bacino in posizione estroversa, ed il tronco in posizione retta o di pochi gradi inclinato in avanti .

Immagine della posizione non corretta

ATTACCO O PRESA DACQUA

E il momento in cui la pagaia viene a contatto con la superficie dellacqua, durante questa fase avviene la messa in pressione della pagaia. Per una corretta messa in pressione fondamentale una buona sensibilit dellatleta, infatti una tardiva messa in pressione della pala o un angolo di entrata in acqua non efficace, pu far decelerare il Kayak e compromettere la successiva fase di passata in acqua.Inoltre, entrare in acqua con troppa irruenza crea una forte accelerazione verticale e un beccheggio spropositato tale da influire sullidrodinamica dellimbarcazione.Molto spesso un attacco non corretto dipende da una spinta anticipata del braccio di spinta.

Fase di attacco.E importante non andare a prendere lacqua abbassando la spalla verso il lato di immersione, ma bens far scendere il braccio verso lacqua.

Di seguito per meglio comprendere in che modo lazione di attacco abbia un influenza negativa sullaccelerazione longitudinale del Kayak, sar mostrata un immagine tratta da un filmato di una prova sincronizzata (canoa ricerca n.71), in questa immagine possibile inoltre osservare la pressione esercitata sulla pedaliera.

Da notare che al momento dellimmersione della pala in acqua, la canoa in fase di decelerazione (-0.85 m/s2) e che la spinta del piede corrispondente gi ad un buon valore (305.34 N).

Nella prima foto, a sinistra un principiante che nella fase di attacco spinge il braccio di spinta e piega troppo presto il braccio di tirata.A destra un attacco in acqua con il braccio di spinta che utilizzato solo per una corretta azione di contrasto.

Durante lattacco in acqua il bacino viene portato avanti (freccia rossa) ed il tronco viene ruotato verso il lato di trazione.La gamba del lato di trazione pronto alla spinta, mentre la gamba opposta e distesa (freccia gialla), la mano di spinta ferma vicino allorecchio

ALTRI ERRORI TECNICI.

Fase dattacco, il tronco in posizione ruotata (freccia gialla) e importante notare la distanza dalla mano allorecchio (freccia rossa), langolo tra braccio ed avambraccio del lato di spinta a circa 80 gradi.

PASSATA IN ACQUAE il tempo che intercorre tra la presa in acqua e lo svincolo, questa la fase pi importante dove avviene la fase propulsiva dellimbarcazione.

In questa fase molto importante che la pagaia venga verticalizzata velocemente, per ottimizzare la portanza della pala in acqua. Si devono evitare inoltre, azioni scorrette che aumentano le resistenze idrodinamiche.

Durante la fase propulsiva, il punto di massima accelerazione longitudinale (4.27 m/s2) e la massima spinta del piede(371.13 N), viene raggiunto qualche centesimo dopo che la pagaia ha oltrepassato la linea perpendicolare al piano dellacqua.

Passata in acqua, vista frontalmente.Errori pi frequenti:- Braccio di spinta che esegue una pressione verso lesterno, langolo tra braccio ed avambraccio troppo ampio.- Braccio di tirata che viene portato troppo internamente, in qualche coso il gomito viene portato dietro il tronco del canoista.

Passata in acqua, vista anteriore e posteriore.-Durante la passata in acqua, la mano del braccio di spinta deve rimanere sempre interno al gomito.-Il manico della pagaia deve rimanere il pi possibile sulla stessa linea compresa tra la spalla, il gomito e il polso del canoista.

Passata in acqua, vista lateralmente.Errori pi frequenti.

Nella prima immagine notiamo un principiante, che non mantiene una corretta postura del tronco. Inoltre anticipa eccessivamente la spinta del braccio sinistro, il braccio destro in modo erroneo ha iniziato la fase di trazione.Nella seconda immagine notiamo, un azione molto ridotta nella torsione del busto e il braccio di spinta eccessivamente sotto la linea degli occhi. In questo caso il beccheggio dellimbarcazione sar molto elevato.

Passata in acqua, vista lateralmente.Errori pi frequenti.Nella prima immagine il canoista mantiene la fronte rivolta verso il basso, il braccio di spinta si trova a met della passata gi completamente disteso.Nella seconda immagine notiamo una ridotta torsione del busto, la mano di spinta che oltrepassa laltezza dellorecchio ed il braccio di trazione che ha iniziato la fase di tensione ancor prima dellinizio della passata.

Passata in acqua, altri errori pi frequenti:Tronco che si inclina verso il lato di trazione;Polso flesso;La spinta del braccio eccessivamente verso lalto o verso il basso.

ALTEZZA DEL BRACCIO DI SPINTA

Una buona passata in acqua deve avvenire in modo sufficientemente ampio e con una velocit di esecuzione molto rapida, esiste infatti una relazione tra la velocit di avanzamento del Kayak e la velocit di esecuzione del colpo in acqua.

E stata misurata la distanza tra la prua e la parte interna della pagaia, facendo attenzione a seguire la linea di galleggiamento della canoa, quindi stato preso in considerazione la lunghezza della passata in acqua es.(2,69m -1,37 m = 1,32m), stato inoltre misurato il tempo di esecuzione (in questo caso 0,30 s). Tale misura corrisponde allavanzamento della canoa.

E stato verificato se ci fosse una relazione tra la velocit dellavanzamento della canoa, durante la passata in acqua, rilevata cinematicamente e i dati ricavati dallaccelerometro.I Grafici mostrano le accelerazione longitudinale e velocit calcolata con laccelerometro. E rappresentato il confronto tra le medie dei dieci colpi pi efficaci ed i dieci colpi meno efficaci.Nei dieci colpi pi efficaci , il punto di massima accelerazione 5,20 m/s2, mentre nei meno efficaci di 4,08 m/s2, tale differenza (freccia nera)risulta essere del 21%.

Parte finale della passata in acquaNel momento in cui la pagaia raggiunge il punto in cui inizia la fuoriuscita dallacqua si nota un forte calo di accelerazione con imminente inizio di decelerazione (freccia gialla, 1.72 m/s2), nonch una riduzione della spinta del piede corrispondente a(297.33 N).

E fondamentale per una buona efficacia della passata in acqua che il movimento sia biomeccanicamente coordinato.

Le gambe compiano unazione di spinta decisa, omogenea e sincrona per tutta la passata in acqua, iniziando nello stesso istante dellimmersione e terminando un attimo prima dellestrazione.I muscoli del tronco iniziano la propria fase di torsione.In questa fase il braccio di trazione, rimanendo semiflesso trasmetter alla pagaiata la forza derivante dalla spinta della gamba e della torsione del tronco, tale trazione sar continuata fino al raggiungimento della posizione verticale della pagaia, dopo questo punto che corrisponde circa alla distanza del ginocchio, il braccio inizier a flettersi ed a prepararsi allo svincolo.Il braccio di spinta svolger un azione di contrasto senza che avvenga un lavoro di spinta, se non nella fase conclusiva della passata.

SVINCOLO O FINALE E la fase in cui la pagaia viene estratta completamente dallacqua.

SVINCOLO O FINALEConclusa la passata in acqua, con un movimento che dovr essere eseguito con rapidit (per non frenare la corsa della canoa), avr inizio la fase di estrazione chiamata anche svincolo. Il braccio di spinta sar tenuto nella posizione raggiunta alla fine della seconda fase della passata in acqua e manterr la posizione fino allinizio del nuovo ciclo di pagaiataSe lo svincolo non viene eseguito correttamente oppure in ritardo la pagaia tender a procurare una decelerazione allimbarcazione. Durante questa fase fondamentale mantenere il lato di spinta sufficientemente alto, per consentire alla pala di uscire pulita dallacqua, in caso di spinta verso il basso si assister ad una frenata .

Una principiante che schiaccia la spinta durante la fase di estrazione.

Svincolo

La mano di trazione non deve superare il fianco.

Svincolo non corretto, il gomito viene sollevato senza lausilio della rotazione dellavambraccio, in questo modo la pala non uscir in modo corretto provocando una decelerazione dellimbarcazione.La spalla eseguir un movimento in intrarotazione non biomeccanicamente corretto, il tronco poco ruotato ed inoltre non avvenuta la spinta di gamba.

CAMBIO LATO O FASE AEREA Fase che intercorre tra lo svincolo e la presa dacqua dellaltro lato di pagaiata

CAMBIO LATO O FASE AEREADurante la fase aerea il canoista deve cercare di disperdere minor velocit possibile limitando pi possibile tutti i movimenti che tendono a generare attriti sullo scafo.

La maggior parte parte della velocit circa 70% viene persa nei primi 180-200 millisecondi, della fase aerea. La fase aerea ha una durata variabile ed direttamente proporzionale alla frequenza e della velocit del colpo in acqua. Dal punto di vista puramente meccanico sarebbe pi efficace una pagaiata senza interruzioni fra le fasi in acqua, per eliminare tutte le decelerazioni. Ci non possibile per la presenza di due lati di pagaia e di una fase di cambio lato.La fase aerea fondamentale per consentire al braccio di spinta di completare la sua lunghezza ed inoltre per poter coordinare il movimento successivo, che rappresenta il vero obiettivo della maggiore o minore durata della fase aerea.La fase aerea legata a fattori individuali di origine antropometrici e neuro-muscolari.

DURANTE LA FASE AEREA SIAMO SEMPRE IN PRESENZA DI DECELERAZIONE.Video sincronizzato con grafico di accelerazione longitudinale e forze esercitate sul puntapiedi, durante la fase aerea dellatleta A3-M, 1 prova. Pur rimanendo allinterno di una logica decelerazione (-1.72 m/s2), si nota che in questo attimo, subito successivo allestrazione, la decelerazione si fa meno evidente, come mostra la gobba del grafico (freccia gialla). Ci pu essere interpretato in due modi: come riduzione del freno della pala estratta dallacqua, oppure come piccola spinta generata dal cambio di lato di pagaiata. Inoltre in questa fase, notiamo linizio del cambio di spinta fra piede sinistro (34.45 N) e piede destro (83.06 N).

Relazioni che legano il movimento umano (gesto) alla locomozione del mezzo (kayak ), in particolare attraverso i seguenti aspetti:

Individuazione delle caratteristiche fondamentali della pagaiata e dei valori di forze e accelerazioni riferite a canoisti di alto livello.Rapporto fra fase aerea e fase in acqua alle varie frequenze di pagaiata.Asimmetria di pagaiata e analisi dei fenomeni ad essa connessa, quali il rapporto esistente tra le accelerazioni lungo i tre assi e lassetto dellimbarcazione.Efficacia della pagaiata in termini di velocit di avanzamento della canoa ad ogni colpo e le relazioni di questo parametro con laccelerazione longitudinale e laumento della velocit del kayak.Relazione tra la spinta espressa sulla pedaliera e laccelerazione longitudinale del kayak.Determinazione del tempo della fase positiva che pu essere definita come parte del colpo in grado di produrre propulsione quindi accelerazione della canoa (Guazzini e Mori, 2008).

Individuazione delle caratteristiche fondamentali della pagaiata e dei valori di forze e accelerazioni riferiti a canoisti di alto livello.

ATLETAA1-MA2-MA3-M1 prova2 prova3 prova4 prova1 prova4 prova1 provaMEDIAFrequenza di pagaiata al minuto85961021169112782100Media (s/colpi)0,680,600,560,520,650,480,720,60Fase in Aria35%40%33%32%35%37%41%36%Fase in Acqua65%60%67%68%65%62%59%64%Rapporto fase in acqua/ fase in aria.Dati riferiti alla misurazione cinematica degli atleti di sesso maschile e relativa al rapporto passata in acqua/fase aerea.

Osservando la tabella, si evidenzia che allaumentare della velocit di esecuzione dei test, quindi della frequenza di pagaiata, il rapporto % passata in acqua/fase aerea, normalmente varia a favore della durata del tempo in acqua. Rapporto tra durata del colpo e la fase positiva della passataOsservando il rapporto tra la fase positiva della pagaiata misurata con laccelerometro e la durata del colpo misurata cinematicamente evidenziamo che, alla frequenza media delle prove, di 100 colpi al minuto, solo il 42% del ciclo di pagaiata ha un fase positiva sullaccelerazione della canoa.

Dati riferiti alla misurazione cinematica e accelerometrica degli atleti di sesso maschile e relativa al rapporto tra durata del colpo e la fase positiva della passata.

ATLETAA1-MA2-MA3-M1 prova 2 prova3 prova 4 prova1 prova 4 prova1 provaMEDIAFrequenza di pagaiata al minuto85961021169112782100Media (s/colpi)0,680,600,560,520,650,480,720,60Fase Positiva della pagaiata38%45%47%42%41%45%38%42%Rapporto tra la passata in acqua e la fase positiva della passata.Il dato medio della seguente tabella ci aiuta a comprendere che solo una parte della passata in acqua genera un accelerazione del Kayak, pi precisamente ad una frequenza di 100 colpi al minuto il 32% passata in acqua viene disperso nella fase di attacco e svincolo.

ATLETAA1-MA2-MA3-M1 prova 2 prova3 prova 4 prova1 prova 4 prova1 provaMEDIAFrequenza di pagaiata al minuto85961021169112782100Fase in Acqua (s)0,440,360,350,340,420,300,420,38Fase Positiva della pagaiata59%75%75%64%64%73%66%68%Rapporto tra durata del colpo e la fase positiva della passataDati accelerometrici riferiti alla media di quattro prove svolte ad intensit crescente.

RILEVAZIONI PER MEZZO DELLA VIDEOANALISI

Lato sinistroCon la videoanalisi stato possibile rilevare alcune delle caratteristiche tecniche principali della pagaiata. Quali, Rollio, Beccheggio, Velocit angolare e traiettorie della pagaiata.Lato destro

ANALISI DATI: ALTRE RILEVAZIONI CINEMATICHEMisurazione degli angoli di entrata-uscita e del rollio e beccheggioValutazioni delle traiettorie

I filmati elaborati con la videoanalisi sono stati integrati ed approfonditi per mezzo dei dati rilevati dallaccelerometro e dalle solette baropodomertriche. Rapporto significativo tra le accelerazioni longitudinali e laterali (frecce nere) Differenza di forza esercitata e ldurata temporale della pressione dei piedi. Correlazione esistente tra forza espressa sulla pedaliera e rollio dellimbarcazione.

INTEGRAZIONE CON I DATI ACCELEROMETRICI

ASIMMETRIE E CORRELAZIONI ESISTENTI TRA ACCELERAZIONI, ASSETTO DEL KAYAK E LE FORZE ESPRESSE SULLA PEDALIERA.

Anche negli atleti di alto livello sono presenti le asimmetrie.

ASIMMETRIE E CORRELAZIONE ESISTENTE TRA ACCELERAZIONE, ASSETTO DEL KAYAK E LE FORZE ESPRESSE SULLA PEDALIERA.

ASIMMETRIE E CORRELAZIONE ESISTENTE TRA ACCELERAZIONE, ASSETTO DEL KAYAK E LE FORZE ESPRESSE SULLA PEDALIERA.

IL MODELLO DI PAGAIA E LA SUA LUNGHEZZA E LA DISTANZA DELLIMPUGNATURANon esiste un tipo di pagaia una lunghezza e una distanza dellimpugnatura che sia uguale per tutti, infatti, le forze applicate sulla pagaia dipendono dalla struttura dellatleta, dalla forza specifica dellatleta, dalla forma delle pale, dalla lunghezza della pagaia e dalla distanza tra una mano e laltra impugnatura.Pi la distanza fra le due impugnature maggiore, minore sar la distanza dallimpugnatura al centro di portanza della pala in acqua, in questo caso la trazione sar vantaggiosa ma per contro minore sar anche la lunghezza della presa avanti.

IL MODELLO DI PAGAIA E LA SUA LUNGHEZZA E LA DISTANZA DELLIMPUGNATURALa lunghezza della pagaia generalmente negli uomini compresa tra i 216 e 221 cm, la misura dipender:- dalla struttura del canoista - dalla forza specifica per colpo- dal tipo di gara che latleta dovr svolgere- dal tipo di equipaggio,esempio in k4 la pagaia leggermente pi lunga.Nelle donne la lunghezza generalmente compresa tra 212 e 215 cm. Il tecnico per verificare il modello di pagaia la propria lunghezza e la misura dellimpugnatura nella maggior parte dei casi, somministrer dei test di avanzamento per colpo per verificare:- sia la forza espressa per ogni colpo.- sia una corretta e armoniosa frequenza di pagaiata che consenta una propulsione molto pi regolare e fluida

CONSIDERAZIONI SULLA TECNICALobiettivo principale della pagaiata deve essere lavanzamento il pi possibile uniforme ed efficace. Per avere un avanzamento efficace c bisogno di ottimizzare la tecnica, ottenuta grazie allutilizzo di determinati angoli biomeccanici e di una corretta dinamica del colpo.Gli obiettivi tecnici sono:- Maggiore applicazione di forza, legata ad una lunghezza dellefficace propulsiva,- Trasmissione del movimento con una spinta di gambe decisa omogenea. - Una buona sincronizzazione della catena cinetica che inizia dalla spinta del piede e prosegue con il tronco fino al braccio.- Riduzione delle resistenze idrodinamiche.- Velocit di messa in pressione della pala.- Mancanza di anticipo del braccio di spinta rispetto a quello di tirata.- Estrazione veloce. - Rapporto ottimale tra fase aerea e fase in acqua, per consentire allatleta direcuperare la lunghezza efficace del colpo.

60Rilevare gli errori tecnici sicuramente un compito molto complesso.

Rimane pertanto insostituibile lanalisi della pagaiata con videocamera, utilissima anche per poter verificare quali siano i parametri tecnici di efficacia comuni in atleti che mostrano un ottimo rendimento.

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