Impulso di una forza durante l`azione del tiro nel

Impulso di una forza durante l'azione del tiro nel gioco del calcio
Nell’ultima edizione di “Stelle nello sport del 22 – 23 gennaio 2010 molti ragazzi delle scuole
genovesi che hanno visitato lo stand della Scuola dello Sport Coni Liguria, hanno potuto
sperimentare, a scopo ludico, il test di Valente, editato in una versione tecnicamente più avanzata
ma sostanzialmente ancora ispirata alle sue caratteristiche primitive. Queste erano fondate
sull’interpretazione dei fenomeni acustici prodotti da un calcio ad un pallone e dal rumore del suo
rimbalzo contro una superficie dopo un percorso noto. Questo programma era nato poco prima del
1995, per l’amichevole collaborazione con il collega Giacomo Puppo, ordinario di Matematica e
Fisica presso il Liceo L. Lanfranconi di Genova Voltri e, per la prima volta, sperimentava una
scheda per l’acquisizione di tensioni, inserita in un personal computer. L’uso di questo programma
ha permesso di raccogliere interessanti dati, sull’impulso di una forza nel tiro, e la loro
comunicazione è stata oggetto di un intervento durante il 2° convegno nazionale A.I.P.A.C, tenutosi
a Firenze il 24 aprile 1995. L’esigenza di trovare nuove strade si è imposta per superare i limiti di
un sistema di misura che allo stato delle cose, non permetteva di isolare il parametro Forza, ma
consentiva di apprezzarne il valore solamente moltiplicato per l’intervallo di tempo circoscritto al
contatto “piede – palla. Inoltre il nostro impegno, prioritariamente rivolto ad acquisire il dato della
forza specifica espressa nel tiro, era anche rivolto a sviluppare soluzioni che superassero il sistema
di acquisizione su base acustica, per evitare le eventuali fonti di disturbo prodotte da rumori esterni,
che talora potevano inquinare la registrazione dei segnali. Le soluzioni successive alla prima, fino a
quella attuale, sono tutte passate dal coinvolgimento degli ingegneri della Sitem (Software and
Instrumentation for test and Measurement) Andrea e Luca Cambiaso, che con professionalità e
generosità, hanno profuso molte energie per permettermi di dare l’opportunità a molti studenti,
prima dell’I.S.E.F, poi di Scienze Motorie, di sperimentare nelle loro Tesi di laurea, dove svolgevo
la funzione di relatore, facili applicazioni e semplici sistemi per approfondire in modo originale ed
innovativo la valutazione di alcune prestazioni sportive, perfezionando le conoscenze acquisite nel
loro corso di studi. Alcune di queste tesi hanno avuto come argomento quello che oggi stiamo
trattando in questa relazione ed ogni volta, per accompagnare il percorso dei laureandi con le
necessarie novità che danno luce alla loro fatica, abbiamo sperimentato nuove vie e siamo riusciti a
trovare soluzioni utili che perfezionavano, in qualche punto, il sistema di misura precedentemente
adottato. In quest’ultimo anno, la fiducia concessa al nostro progetto dal Coni Liguria e dal suo
braccio operativo, la Scuola dello sport regionale, ci ha particolarmente inorgoglito e abbiamo
avvertito la responsabilità di non voler deludere chi ci aveva dato pieno sostegno e abbiamo
veramente dedicato le nostre energie al raggiungimento dell’obiettivo che ci eravamo prefissati.
Con la stima della forza effettiva sviluppata per imprimere velocità alla palla durante l’azione del
tiro, abbiamo completato la misura delle grandezze che sono alla base del teorema dell’impulso e
precisamente: 1) Forza; 2) tempo di applicazione della forza; 3) massa del corpo sulla quale viene
impressa la forza; 4) velocità acquisita dalla massa del corpo soggetta alla forza. Questo passaggio
è stato particolarmente complicato perché la conoscenza del tempo di contatto, indispensabile per la
stima della forza, era già stata affrontata con il sistema di acquisizione precedente, che prevedeva la
disposizione sulla scarpa di un contatto elettrico, collegato con un circuito che generava una
tensione pari a 5 Vdc fino a quando il piede non entrava in collisione con la palla. Durante il tempo
di contatto il circuito generava 0 Vdc. Sapendo che la scheda di acquisizione rileva 30000 punti in
un secondo, il programma conta quanti sono i punti a zero volt e calcola la durata del tempo in cui
si protrae il contatto. La trasmissione della variazione di tesione era garantita da un collegamento
alla scheda del computer effettuato con fili volanti, che comunque, costituivano un impaccio per chi
eseguiva il test. Perciò, consapevoli delle difficoltà abbiamo stabilito l’obiettivo successivo: il
superamento della trasmissione con fili. Rimando all’intervento dell’Ing. Cambiaso che ha già
descritto, con competenza ed in modo esaustivo, i dati tecnici significativi e le modalità operative
seguite, per predisporre il nuovo sistema di misura e le migliorie ad esso connesse, rispetto ai
prototipi precedenti. Sottolineo invece, ancora una volta, l’assoluta novità nell’acquisizione di
questi dati, prima di affrontare l’ambito, di mia più stretta competenza, per analizzare i dati
registrati e commentarne qualche aspetto che mi sembrerebbe meritevole di attenzione da parte
degli addetti ai lavori e degli studiosi appassionati del movimento.
Per non trasmettere colpevolmente l’illusione che tutto sia andato sempre liscio, confesso subito
che abbiamo dovuto fare i conti con un certo numero di problemi: ad es. di tipo commerciale per
ritardi nell’approvvigionamento del materiale, spesso di provenienza extra europea, con tempi di
trasferimento e spedizione più lunghi del previsto, ma anche la necessità di effettuare un certo
numero di sedute straordinarie per sperimentare le modifiche predisposte ed accertarne l’efficacia
operativa.
Alla fine, comunque, anche se con un po’ di affanno, confortati dai risultati ottenuti nelle prove di
funzionalità del programma, siamo partiti con la somministrazione sul territorio del test di Valente,
raccogliendo in ambiti sportivi e scolastici dati utili per tracciare un primo profilo della popolazione
giovanile che si è sottoposta al test. Mi piace anche ricordare che per problemi di tempo abbiamo
dovuto al momento trascurare alcune richieste di squadre e scuole, alle quali intendiamo
assolutamente dare risposta sia per soddisfare l’esigenza dell’utenza sportiva e aumentare la
consistenza della banca dati relativi al test, sia per approfondire più capillarmente la conoscenza del
territorio, riducendo nel contempo i margini di errore che accompagnano ogni valutazione ed ogni
misura. Tenendo conto che siamo in presenza di una sperimentazione effettuata mediate un singolo
prototipo della strumentazione, necessaria ad effettuare il test e ricordando che per incolpevoli
ritardi abbiamo potuto essere operativi sul campo solo da poco tempo, possiamo ritenerci molto
soddisfatti della campionatura raccolta, del numero di casi valutati, della loro distribuzioni per età e
gruppo di appartenenza. Siamo così pronti a fare le prime stime ed a trarre le indicazioni utili.
profilo impulso giocatore (anni 13)
160,0
valori numerici
140,0
120,0
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
tempo di
contatto
(ms)
tempo di
volo
(ms)
Forza
(kgp)
velocità
(m/s)
velocità
(km/h)
1° tiro
12,0
139,0
55,0
18,0
64,7
2° tiro
12,0
143,0
53,5
17,5
62,9
3° tiro
12,0
137,0
55,8
18,2
65,7
4° tiro
12,0
133,0
57,5
18,8
67,7
medie
12,0
137,4
55,7
18,2
65,5
Grafico 1
Intanto l’osservazione del Grafico 1 ci illustra i dati del test che sono immediatamente fruibili:
- tempo di contatto tra piede e palla in ms;
- tempo di volo palla in ms;
- forza esplosiva in kgp;
- velocità della palla in m/s
- traduzione della velocità palla in km/h.
Questo esempio illustrato nel Grafico 1, è particolarmente equilibrato, e tutti i dati ci consegnano
un profilo molto armonico del giovane giocatore. In altri casi, l’analisi attenta dei dati, permette di
verificare le discrepanze ad es. tra la velocità della palla ed il tempo di contatto; in particolare
bisogna tenere conto che il sensore del tempo di contatto copre una superficie del dorso del piede
ma non la sua totalità; Di fronte ad una tecnica approssimativa la risposta del sensore può essere
incompleta, ma il dato può essere pulito o eliminato se non viene rispettato l’equilibrio fra tempo di
contatto e la velocità della palla. Un lungo tempo di volo, quindi una bassa velocità della palla, non
depongono per un elevato livello di forza e per un tempo di contatto molto piccolo. Essendo il
tempo di contatto confinato nell’ambito del centesimo di secondo con pochissimi millesimi in più o
in meno si deformano notevolmente i valori di forza. Di fronte a questi rilievi che si presentano
disturbanti, se si vogliono utilizzare i dati a fini statistici, è buona norma utilizzare la media dei
valori, dopo averla pulita dalle misure evidentemente non attendibili, per spalmare l’eventuale
errore residuo su più termini, diluendone il potere deformante. Anche il tempo di volo è misurato in
ms, ma le sue dimensioni sono notevolmente superiori rispetto al tempo di contatto e un errore di
qualche ms in + o –
Media dati impulso giocatori anni 13
tempo di
Forza
velocità velocità
tempo di
contatto
(kgp)
(m/s)
(km/h)
volo (ms)
(ms)
12,58611 127,216 58,48721 15,91264 57,28551
Tab. 3
viene tollerato senza apprezzabili conseguenze. Un ricorso all’indice di Pearson, che descrive la
correlazione tra due serie di dati, (per es. tempo di contatto e tempo di volo della palla), dopo aver
verificato i rilievi effettuati automaticamente dal computer, potrà orientare l’allenatore o il
valutatore a confermare o invalidare i tiri non coerenti o, più semplicemente non utili a fini
statistici. Se pensiamo invece alla lettura del dato negativo o non soddisfacente come elemento
discriminante nella tracciatura di un profilo delle doti, anche tecniche, di un giocatore, allora è
fondamentale registrare il numero degli insuccessi e le percentuali negative, perché aiutano ad
interpretare prestazioni che sono spesso altalenanti e difettano di un rendimento costante. La
conoscenza del dato negativo può aiutare ad identificare più specificatamente il problema e
suggerire soluzioni correttive.
Grafico 2
Elaborando i dati, forniti dal test, possiamo costruire il profilo della forza specifica di ogni atleta e
aggiornarlo con un monitoraggio permanente. Il programma può utilizzare i dati registrati in
formato excell e calcolare le medie individuali e di squadra per ognuna delle tipologie di dati
rilevati. Il controllo permanente attraverso dati oggettivi, è da preferire alla sola esperienza
dell’allenatore che deve giudicare l’efficienza di molti ragazzi e nell’insieme può facilmente essere
condizionato da sensazioni soggettive, quasi mai giustificate da parametri misurabili.
Grafico 3
L’analisi dei dati complessivi ottenuti da una squadra nel test di Valente, permette di individuare i
giocatori che fanno registrare prestazioni insufficienti sensibilmente discordi dalla media. Per loro,
l'allenatore può predisporre interventi mirati per migliorarne l’efficacia ed il rendimento.
Grafico 4
La confrontabilità dei dati può essere naturalmente estesa a compagini differenti e può permettere
verifiche incrociate tra età e ruoli . Nelle fasce giovanili questi dati non possono mai dare corso a
giudizi definitivi su un giocatore, in quanto durante l’età dello sviluppo si registrano variazioni
somatiche e comportamentali che sfuggono al determinismo rigido. Il dato va sempre utilizzato per
migliorare la conoscenza dei propri allievi, ai quali bisogna fornire le occasioni di crescita più
appropriate per le loro caratteristiche, aiutandoli a evidenziare il loro talento e a superare le loro
difficoltà, senza esercitare pressioni inadeguate, assolutamente fuori luogo con i soggetti giovani.
Grafico 5
A scopo scientifico e statistico, o più semplicemente, per conoscere capillarmente le risposte di
popolazioni della stessa età, ma di abitudini differenti, è utile, attraverso il test di Valente,
effettuare confronti tra soggetti che praticano attività sportiva con società calcistiche e scolari e/o
studenti che praticano altre discipline o non frequentano abitualmente il mondo dello sport. E’
ormai assodato che una pratica sportiva permanente e ben condotta previene da molte affezioni che
discendono da una condizione di sedentarietà e da abitudini alimentari inadeguate. Una verifica
delle proprie condizioni di forma, misurate dai giovani sedentari sul modello del compagno che
pratica sport, se adeguatamente sostenuta dall’incoraggiamento dell’insegnante, può far modificare
in senso positivo un comportamento viziato dalla pigrizia, orientandolo verso l’azione e l’attività
sportiva.
Grafico 5
La periodica somministrazione bilaterale del test, consente la verifica e la registrazione
dell’equilibrio coordinativo e muscolare fra gli arti inferiori dx e sx di un giocatore. Questo dato,
all’apparenza insignificante, può invece essere la valida spia di uno squilibrio che frequentemente è
all’origine di disturbi muscolari di varia gravità, e sfortunatamente non si evidenzia con le
valutazioni fatte con le tradizionali macchine presenti nelle palestre. Il coinvolgimento del sistema
neuro muscolare, attraverso questi attrezzi, non obbedisce alle stesse condizioni richieste
dall’azione del calciare, e non rispecchia i medesimi schemi spazio temporali. Bisogna educare i
giovani ad evitare, pur nel rispetto dell’affermazione della lateralità, il consolidarsi di squilibri che
si accentuano nel tempo e diventano difficilmente correggibili.
Figura 1
Non va sottovalutata neppure la possibilità di monitorare nel tempo il rapporto tra percentuale di
forza espressa e precisione esecutiva correlata. Le ricerche di Asai et al. (1976) hanno evidenziato
che la maggior precisione di tiro si può ottenere presumibilmente quando la velocità della palla
raggiunge l’80% della velocità massimale. Oggi questo dato risulta più facilmente verificabile
attraverso il test di Valente, che consente di valutare, attraverso una ricerca della precisione nel tiro,
i livelli di forza che possono essere sostenuti senza produrre cali di efficacia o scadimento della
prestazione. Questa indagine può confermare le attitudini specifiche di ogni giocatore in merito alla
sua capacità di mantenere alto il rapporto ”velocità della palla - precisione del tiro” Una
sollecitazione in questa direzione può essere ottenuta modificando progressivamente la distanza del
bersaglio, che diventa più difficile da colpire. Mi preme sottolineare come mi appaia molto
convergente con lo studio della Prof. Vitali la prossima osservazione: nelle fasi conclusive della
rieducazione post traumatica, una modulata e progressiva verifica con il test di Valente, può
certificare al giocatore la riacquistata efficienza fisica, favorendo con questo notevole sostegno
psicologico, il suo positivo reinserimento nel gruppo.
La presentazione del grafico sulle progressive variazioni di forza e velocità della palla in relazione
al variare dell’età nelle fasce comprese dagli 11 ai 18 anni conclude questa relazione che mi auguro
abbia suscitato il vostro!
Grafico 6