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Il prof. di Prampero spiega la potenza metabolica su cui si basa un metodo di valutazione del costo energetico nelle prestazioni di un calciatore. Questo approccio è alla base del sistema GPEXE realizzato da Exelio.
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Impegno metabolico del calciatore: teorie e realtà
Pietro Enrico di Prampero – Osgnach Cris5an
Milano, 27 maggio 2013
Da5 5pici o?enu5 da Video Match Analysis
• Distanza totale: 10 – 13 km • Spesa energe7ca totale: 1200 – 1500 kcal • Fa7ca: la distanza coperta nei primi 45 minu5 è del 5 -‐ 10 %
maggiore di quella coperta nel secondo tempo • Intensità basata sulle seguen5 categorie di velocità
Walking -‐ Jogging -‐ Running LS -‐ Running HS -‐ Sprin5ng ≈ 70% del tempo totale: Walking, Jogging o Running LS
≈ 28% del tempo totale: Running HS (150-‐250 corse di 15-‐20 m) ≈ 2 % del tempo totale o 5-‐10% della distanza totale:
Sprin5ng (velocità superiori a 19 -‐ 25 km/h)
Queste analisi non prendono in considerazione un elemento cruciale del calcio: le accelerazioni e decelerazioni.
In effe`, il dispendio energe5co totale è o?enuto dal prodo?o della distanza totale
per il costo energe5co della corsa (per unità di distanza).
A sua volta questo è assunto eguale a quello osservato a velocità costante
(≈ 1 kcal/(kg･km)). Tu?avia, nelle fasi di accelerazione, a causa
dell’energia cine5ca necessaria per incrementare la velocità, il costo energe5co
della corsa è superiore che a velocità costante.
Qualche anno fa abbiamo proposto di s5mare il costo energe5co della corsa in accelerazione, sulla base dell’equivalenza tra un sistema di
riferimento accelerato (centrato sul corridore) e il campo gravitazionale terrestre
(P.E. di Prampero et al., J. Exp. Biol, 2005).
Nella fa`specie, la corsa in accelerazione su terreno piano è considerata analoga alla corsa in salita a velocità costante, dove la pendenza è imposta dall’accelerazione antero-‐posteriore,
come segue.
Corsa in accelerazione su terreno piano (A) o in salita a velocità costante (B).
M, massa corporea; af, accelerazione antero-‐poteriore; g, accelerazione di gravità; g’, somma ve?oriale di af e g; T, terreno; H, orizzontale; α, angolo tra
l’asse corporeo medio del sogge?o e T; 90 -‐ α, angolo tra T e H.
La pendenza equivalente (ES, Equivalent Slope) è de9ata dall’angolo 90 – α.
La pendenza equivalente imposta dall’angolo 90 – α è la tangente dell’angolo in ques5one:
ES può quindi essere facilmente determinata purché l’accelerazione antero-‐posteriore sia nota.
A B
Nella corsa in accelerazione, la forza media esercitata dai muscoli è il prodo?o della massa corporea per g’
(F' = peso corporeo equivalente = M･g’)
Al contrario, a velocità costante, la forza media è eguale al peso corporeo
(F = M･g)
Il rapporto F'/F = g'/g è definito ”massa corporea equivalente” e indicato con il simbolo EM:
Il costo energe5co della corsa in salita a velocità costante è ben conosciuto
(Margaria, 1938; Margaria et al., 1963; Mine? et al., 1994; 2002)
Quindi, quando sia nota l’accelerazione antero-‐posteriore è rela5vamente semplice calcolare i
corrisponden5 valori di pendenza (ES) e massa (EM) equivalente,
e di qui risalire al costo energe5co corrispondente.
(i = inclinazione)
(Mine? et al., 2002)
ES = pendenza equivalente EM = massa equivalente
Cr0 = costo energe5co della corsa a velocità costante in piano
Linea orizzontale so`le inferiore: Cr a velocità costante in piano ≈ 4 J/(kg･m)
Area punteggiata: ruolo di ES
Area in nero: ruolo di EM
Potenza metabolica istantanea Pmet (W/kg), data dal prodo?o di Csr (J/(kg･m)) e velocità (m/s)
Pmet = Csr ･ v
20.9 W/kg = 60 ml O2/(kg･min)
Il nostro studio in sintesi
• 50 par5te del Campionato di Serie A 2007-‐2008 • 1,050 analisi su 399 giocatori
• Età 27 ± 4 anni • Massa corporea 75.8 ± 5.0 kg • Statura 1.80 ± 0.06 m
Video Match Analysis (tradizionale)
• Tempo totale: 95 min 5 s ± 1 min 40 s • Distanza totale: 10950 ± 1044 m • Categorie di velocità
T = tempo; D = distanza:
L’approccio tradizionale non 7ene conto di accelerazioni e decelerazioni.
Abbiamo quindi rianalizzato gli stessi da5 s5mando il costo energe5co della corsa,
come descri?o in precedenza (P.E. di Prampero et al., J. Exp. Biol, 2005)
• Abbiamo quindi suddiviso le prestazioni dei giocatori in
categorie di accelerazione, anziché di velocità, e abbiamo s5mato il costo energe5co corrispondente (EC).
• Questo ci ha consen5to di s5mare la potenza metabolica a par5re dal prodo?o del costo energe5co per la velocità. A sua volta, il prodo?o della potenza metabolica per il tempo è la spesa energe5ca totale (EEE)
(NB: 20.9 W/kg = 60 ml O2/(kg･min))
Velocità vs. Potenza Metabolica
6.3% 43.1%
Solo il ≈ 6 % del tempo totale è speso a velocità superiori a 16 km/h; ma ben il ≈ 43 % dell’energia totale è spesa al di sopra
della corrispondente potenza metabolica (20 W/kg).
Potenza metabolica: effe` di velocità e accelerazione
Potenza metabolica: effe` di velocità e accelerazione
0.98 1.96 2.94 3.92 4.90 -‐0.98 -‐1.96 -‐2.94 -‐3.92 -‐4.90
DISTANZA EQUIVALENTE (ED)
E’ la distanza che il giocatore avrebbe coperto con lo stesso dispendio energe5co totale,
ma correndo a velocità costante
10.950 m
13.166 m
1.107 kcal
1.107 kcal
Distanza Equivalente
L’ INDICE DI DISTANZA EQUIVALENTE (EDI)
E’ il rapporto tra la distanza equivalente (ED) e l’effe`va distanza coperta nel periodo
considerato (TD).
10.950 m 13.166 m = 1.20 =
”Indice di Distanza Equivalente”
L’INDICE DI ANAEROBIOSI (AI) E’ il rapporto tra l’energia spesa al di sopra di una soglia
di potenza metabolica (TP), scelta dall’operatore (VO2max o Soglia Anaerobica, o ……) e la spesa
energe5ca totale.
w + W W AI =
L’INDICE DI ANAEROBIOSI (AI)
Infine, ci sembra u5le sul piano pra5co iden5ficare il numero di “even5” al di sopra di una potenza cri5ca predefinita (e.g. 20 W/kg) e cara?erizzarli in termini di durata, distanza e velocità, ciò che nel nostro
lavoro del 2010 non si era fa?o.
15 min allenamento specifico con la palla
Ques7oni aperte
La s5ma della potenza metabolica sulla base dell’equivalenza tra corsa in accelerazione in piano e corsa a velocità costante in salita si basa sulla serie di presuppos5 elenca5 in precedenza. Di ques5, il più discu5bile è probabilmente l’eguaglianza del lavoro
interno nelle due condizioni. In effe`, il lavoro interno dipende dalla frequenza e ampiezza dei movimen5
degli ar5 rispe?o al baricentro corporeo, oltre che dalla massa degli ar5 stessi. E’ quindi verosimile che il lavoro
interno sia maggiore nella corsa in accelerazione, rispe?o a quella in salita, sopra?u?o nelle fasi di
elevata accelerazione e di breve durata.
Che le cose s5ano effe`vamente così è anche suggerito da un recente lavoro
(Buglione, di Prampero, Eur. J. Appl. Physiol. 113: 1535–1543, 2013) in cui si dimostra che la valutazione indire?a del costo energe5co delle corse a nave?a su brevi distanze (≈ 10 m) so?os5ma la misura dire?a, mentre sulla distanze maggiori (≈ 20 m) valutazione indire?a e
misura dire?a coincidono.
Una possibile via d’uscita da questo stato di cose potrebbe essere la correzione dei valori sBmaB sulla base della frequenza dei passi.
“Affaire à suivre”
Va anche so?olineato che solo un’elevata frequenza di
acquisizione e un appropriato filtraggio dei segnali consentono un’adeguata rappresentazione
della “realtà”.
CONCLUSIONI
L’approccio tradizionale, basato solo su
categorie di velocità sottostima
l’impegno metabolico “vero”.
“……….. fa` non foste a viver come bru5
ma per seguir virtude e conoscenza.” (Dante, La Divina Commedia – Inferno XXVI:
119 -120.)
