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CANOTTAGGIO E PESO VANTAGGI E SVANTAGGI

In questo articolo  ho cercato di sintetizzare la relazione tra il peso di un vogatore, la potenza sviluppata e le prestazioni ottenute. 

I diversi punti chiave affrontati sono:

1. Relazione tra potenza aerobica e massa corporea

Viene esaminata l'ipotesi che la potenza aerobica sia proporzionale alla superficie corporea (massa^(2/3)). Tale ipotesi è certamente una semplificazione eccessiva, poiché altri fattori fisiologici influenzano significativamente il trasporto e l'utilizzo dell'ossigeno (trasporto di ossigeno, densità mitocondriale, densità capillare, concentrazione di emoglobina, volume ed efficienza polmonare, gittata cardiaca, allenamento).

Ma approcciandoci con una revisione critica delle ricerche precedenti sull'ergometria (Concept2, Rowperfect, etc.), considerando la mancanza di metodi standardizzati in passato,è opportuno accettare le semplificazioni proposte per poter sviluppare dei Modelli matematici per la relazione peso-velocità; dagli studi analizzati, vengono esplorate diverse equazioni matematiche che cercano di correlare la velocità (V) con la massa (m) del vogatore.

In biblografia sono proposti diversi esponenti (p=0.22, p=0.25, p=0.33) necessari a correlare la massa corporea alla velocità, a seconda della distanza della gara.

Analizzando il fattore correttivo del peso, utilizzato negli ergometri Concept2, vediamo che la formula presente nell’algoritmo da utilizzare con i dati del PM5 è

KC2 = (m / 122,5)⁰·²²²

Figura 1 Fattore correttivo su ergometro Concept2

 

Quindi il peso di riferimento, con cui si analizzano le prestazioni dei vari atleti di peso diverso è 122,5 kg.

Successivamente grazie allo studio del prof. Anu Dudhia del dipartimento di Fisica dell’Università di Oxford, che ha separato la potenza aerobica e anaerobica, possiamo vedere che, mentre la prima rimane in accordo con le equazioni di cui sopra, la seconda si presume essere direttamente proporzionale alla massa muscolare P_an≈m.

Anche qui ci troviamo difronte ad una semplificazione non condivisa da tutti gli addetti ai lavori; quindi, dovrebbe essere confrontata semplicemente la potenza relativa in Watt/kg   P_r=Pan/m, o la radice cubica delle velocità: v ≈m¹/³≈m⁰·³³³

Poiché la durata della gara sulla distanza standard di 2 km varia da 5,5 a 7,5 minuti e il contributo energetico aerobico varia dal 67 all'84%,avremo che, supponendo che la potenza aerobica contribuisca al 75% dell'energia durante una gara di 2 km a 6,5 minuti, sommando proporzionalmente i fattori 0,222 e 0,333 di cui sopra (relativi alla potenza aerobica ed anaerobica), otterremo

v ≈ m^0,25≈m^1/4.

Per confrontare la teoria con la pratica, sono stati utilizzati i dati dei record mondiali su un ergometro Concept2. La figura 2 mostra i rapporti delle velocità nella categoria “open” rispetto ai pesi leggeri sia negli uomini che nelle donne a varie distanze di gara da 500 m a 10 km.

Figura 2 Rapporto tra le velocità registrate tra categoria Open e PL su ergometro CONCEPT2

 

Supponendo che il peso di un vogatore leggero e di un vogatore pesante maschile siano rispettivamente di 75 e 103 kg, e nelle donne di 60 e 76 kg, il rapporto medio della velocità HW/LW dovrebbe essere del 106,3% con il fattore p=0,22 nell'equazione v ≈m^ᵖ, 107,2% con p=0,25 e 109,7% per p=0,33.

In una gara di 2 km, il rapporto medio reale si attesta al 106,4%, quindi sembra che il fattore 0,22 si adatti meglio ai dati delle prestazioni. Fattori più alti potrebbero essere adatti a distanze più corte: 0,25 potrebbe essere utilizzato in una gara di 1000 m e 0,33 a 500 m, il che riflette un maggiore contributo proveniente dal meccanismo di produzione di energia anaerobica.

A questo punto ci dobbiamo chiedere:

2. “Che relazione possiamo avere tra le prestazioni sull'ergometro e i risultati in acqua nei vogatori di massa corporea diversa?”

Un vogatore più pesante sviluppa più potenza, ma il suo peso maggiore necessità di una spinta idrostatica superiore e pertanto sposta anche più acqua per equilibrare il peso maggiore; maggiore superficie bagnata si traduce in una maggiore resistenza idrodinamica, cosa che non accade sull'ergometro. La resistenza idrodinamica contribuisce all'87% della resistenza totale di un’imbarcazione di canottaggio e il restante 13%, in condizione di vento assente, è dovuta alla resistenza aerodinamica.

La resistenza idrodinamica, nel caso di scafi molto affusolati, è essenzialmente dovuta all’attrito viscoso D_fr, possiamo trascurare  la resistenza di forma e d'onda (vedi https://vincenzotriunfo.blogspot.com/2024/10/potenza-e-velocita-nel-canottaggio-i.html) ; l’attrito viscoso è direttamente proporzionale alla superficie bagnata dello scafo ed è correlata allo spostamento d'acqua e alla massa del sistema come

D_fr≈m^2/3

Da ciò potremmo evincere che se consideriamo solo la resistenza per attrito (le proporzioni inverse di potenza aerobica e resistenza dovrebbero annullarsi a vicenda, V≈m⁰=cost, e i vogatori di qualsiasi massa non dovrebbero avere alcun vantaggio.

Chiaramente sappiamo che un’aliquota della potenza del vogatore proviene anche dalla parte anaerobica e tale potenza da un vantaggio ai vogatori più pesanti  nell’ordine di esponente 1/9 rispetto al peso V_A = kW^1/9.

In vero, è opportuno considerare oltre l'influenza della massa del vogatore sulla resistenza idrodinamica e la relazione con la potenza altri parametri, quali il Peso morto della barca, la Resistenza idrodinamica e quella aerodinamica sono la base per poter definire un’equazione in cui in condizion idi equilibrio

P_atleta= P_idro + P_aero + P_inerz

Confrontando sempre HW/LW, il confronto della velocità media dei vincitori delle regate mondiali negli ultimi 21 anni produce i seguenti numeri: 1,45% di differenza di velocità per il doppio maschile, 1,34% per il quattro senza e 2,38% per il doppio femminile.

Uno studio interessante è stato pubblicato da Nevill, in cui 49 atleti sono stati testati sull'ergometro e in acqua nel singolo. È stato scoperto che l'equazione migliore che metteva in relazione la velocità della barca Vb, la velocità dell'ergometro Ve e la massa dei vogatori m era:

Vb ≈ Ve m^⁻0,23

Supponendo che Ve≈m⁰·²² , come precedentemente visto, avremo che Vb≈m^0,01, il che significa solo uno svantaggio dello 0,25% per i pesi leggeri.

Poiché la velocità V, la potenza P e il D_F sono correlati come V=(P/D_F)¹/³, e da analisi effettuate sulla correlazione tra la resistenza opposto al moto e il peso dell’equipaggio (singolo) troviamo la seguente relazione rispetto alle masse M (EQUIPAGGIO COMPRESO REMI E BARCA) e avremo che la relazione tra v e M sarà

V ≈ (M^0,66 / M^0,50)^0,33≈ M^0,054≈ M^1/18

Questo significa una differenza di velocità dell'1,76% tra i pesi leggeri di 70 kg e i vogatori di 95 kg nel singolo.

Per le barche a due e quattro vogatori V≈M⁰·⁰¹¹≈M¹/⁹⁰, il che significa solo una differenza di velocità dello 0,28%.

Poiché la prima proporzione è la più vicina ai dati osservati dei migliori vogatori del mondo e corrisponde alla teoria di McMahon, utilizzeremo tale equazione come fattore di correzione del peso.

 

In conclusione: per definire le prestazioni in acqua e correlarla alla velocità dell'ergometro, si dovrebbe moltiplicare per il seguente fattore di aggiustamento del peso kw:

 

kw = ((Mst + mb) / (m + mb))^0,054

 

dove m è la massa dell'atleta, Mst - una massa "standard", diciamo 95 kg, mb massa barca + remi - 18 kg.

Si conclude che la relazione tra peso e prestazioni è complessa e multifattoriale. Viene proposta una formula aggiustata per calcolare la velocità in acqua in base alla massa del vogatore e a quella dell'imbarcazione nel suo complesso, tenendo conto sia della potenza aerobica che anaerobica e dei fattori di resistenza dell'acqua. In sintesi, lo studio presenta un'analisi approfondita e sfumata della relazione tra il peso corporeo del vogatore, la potenza e le prestazioni, evidenziando la complessità dei fattori in gioco e offrendo diversi modelli matematici per spiegare queste relazioni. Comunque resta da sottolineare la differenza tra le prove sull'ergometro e le gare reali.

Prossimamente pubblicherò delle tabelle nelle quali poter entrare, per confrontare immediatamente prestazioni su ergometro e in barca per diversi pesi corporei.