La reazione vincolare è un principio fisico che descrive la forza esercitata da un vincolo (come il suolo o un attrezzo) in risposta a una forza applicata. La sua manifestazione più nota in biomeccanica è la forza di reazione al suolo (GRF), ossia la risposta del terreno alla pressione esercitata dal corpo.
In biomeccanica, questa reazione costituisce un vettore di forza esterna aggiuntivo e opposto rispetto a quello del carico, che può risultare importante nell’analisi del movimento.
Sebbene la reazione vincolare sia un concetto meno approfondito nella comune biomeccanica dell’allenamento con sovraccarichi, in determinate circostanze la sua considerazione diventa importante per una valutazione completa degli esercizi.
Definizione
Le forze di reazione sono così chiamate perché reagiscono esercitando una forza di uguale entità rispetto alla forza applicata, ma nel verso opposto. Si tratta dell’applicazione della Terza Legge di Newton (Principio di azione e reazione): “ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria” (1,2).
La manifestazione fisica delle forze di reazione tra un corpo e un vincolo prende il nome di reazione vincolare (constraint reaction, o abbreviato in R dal latino reactio): una specifica forma di forza di reazione osservata quando l’azione avviene contro un supporto fisico rigido (il vincolo). Questo fenomeno permette di capire come il corpo interagisce con il vincolo per opporsi al carico.
Per ciò che i muscoli generino una forza contro una resistenza, è necessario farlo fissandosi su un vincolo (come il suolo o un supporto), che restituisce una forza uguale e contraria (1,3). Questa reazione funziona come un “appoggio reattivo”: con il corpo stabilizzato, consente di proiettare il carico nella direzione desiderata.
La reazione vincolare quindi è presente in tutti gli esercizi contro resistenza, poiché richiedono sempre un punto di contatto con un supporto esterno (di solito un punto fisso) per poter essere compiuti. Per assurdo, per ciò che un esercizio sia privo di reazione vincolare, dovrebbe essere svolto fluttuando o in assenza di gravità.
Una linea di resistenza “contraria”
In biomeccanica, la linea della resistenza indica il vettore della forza esterna esercitata dal carico (2). Anche la reazione vincolare è un vettore di forza esterna, solo che si oppone alla linea della resistenza: quest’ultima agisce contro i muscoli; la reazione vincolare agisce a favore. La differenza tra i torque generati da questi due vettori determina il torque esterno netto (risultante) agente sulle articolazioni, che i muscoli devono contrastare (1).
Un’altra differenza fondamentale è che mentre la linea della resistenza passa attraverso un punto mobile (e in movimento, se l’esercizio è dinamico), la reazione vincolare passa attraverso il punto di contatto tra il corpo e il vincolo, agente in opposizione meccanica (orientata in contrasto alla spinta del soggetto sul vincolo).
Centro di pressione
Così come la linea di resistenza passa attraverso un punto, lo stesso vale per la reazione vincolare. Il punto da cui origina la reazione vincolare è detto centro di pressione (CoP) (1). Ad esempio, nello squat e negli stacchi il CoP è di solito collocato al centro del piede, mentre in una panca piana è a livello delle scapole.
A volte, l’origine dei due vettori in opposizione è comune, come nel caso di esercizi a corpo libero quali dip e trazioni, dove il punto di contatto con il supporto funge sia da ingresso del carico sia da vincolo.
In altri esercizi a corpo libero, come i push-up o l’inverted row, la reazione vincolare è invece distribuita su più punti di appoggio (mani e piedi), obbligando il sistema a gestire più vettori di forza reattiva per stabilizzare il centro di massa. Questi molteplici vettori possono essere valutati come risultante o possono esserne considerati solo una parte, a seconda degli scopi dell’analisi.
Frizione statica e ridirezionamento
La reazione vincolare non agisce per forza perpendicolarmente alla superficie di contatto, e per questo sarebbe più corretto parlare di opposizione meccanica piuttosto che di opposizione nel verso opposto. Quando la forza applicata è diagonale rispetto alla superficie, la reazione vincolare si divide in due componenti: una forza cosiddetta normale (perpendicolare) e una forza di frizione statica (parallela) (2).
La forza di attrito statico è la componente della reazione vincolare che si oppone specificamente alle forze di taglio, permettendo a una superficie corporea di rimanere ancorata al vincolo senza scivolamento (se scivola, si chiama forza di frizione dinamica). La presenza di una componente di forza diagonale rispetto alla superficie di appoggio ridireziona così il vettore risultante della reazione vincolare (2).
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2 risposte
Ciao Lorenzo, per quanto riguarda la reazione vincolare ad esempio in una Spinta con bilanciere su panca piana, quella che in realtà interessa le articolazioni è in diretta opposizione al punto di contatto delle mani sul bilanciere.
La reazione vincolare non è solo una questione di interesse articolare, ma in generale di forze che influiscono sulla forza generale nel movimento e sui muscoli coinvolti. Nella panca, la reazione vincolare principale parte dal centro di pressione delle scapole sullo schienale (quindi si, in diretta opposizione alla linea di resistenza, anche se non sempre per forza sulla stessa linea), ma il leg drive è un’altra reazione vincolare del suolo che si ripercuote sulla forza in spinta, come è noto.
Spiego questi e molti altri dettagli nella parte riservata dell’articolo. La parte visibile è molto parziale, ma poi entro nel vivo.