Biomeccanica del passo della corsa

By Davide Casiraghi
Apr 15, 2024 |
6 min read
Analisi della biomeccanica del passo della corsa nell'ambito dell'esame di biomeccanica all'Alma Mater di Koper.

Il ciclo dell’andatura della corsa è diverso da quello della camminata. 

Durante il cammino, la deambulazione è caratterizzata dall'alternanza di periodi di appoggio singolo, in cui una gamba è in fase di oscillazione mentre l'altra sostiene singolarmente il peso del corpo, e brevi periodi di appoggio doppio, durante i quali entrambi i piedi sono a contatto con il suolo.

La corsa, al contrario, non ha periodi di doppio appoggio. Invece ha periodi alternati di singolo appoggio, separati da una fase di doppio galleggiamento, o fase di volo, quando entrambi i piedi sono in volo.

Fase di Appoggio
Inizia quando il piede entra in contatto con il suolo e ammortizza il peso del corpo.
In questa fase, i muscoli si contraggono eccentricamente e accumulano energia elastica.
Circa il 30% di questa energia è immagazzinata nelle strutture elastiche dell’arco plantare.

Termina quando il piede che è a contatto con il suolo esercita una forza verso il basso e all’indietro per spingere il corpo in avanti (spinta).

Fase di Oscillazione
Dopo la fase di spinta, la gamba compie un’oscillazione, muovendosi da dietro in avanti, permettendo l’avanzamento e preparandosi per il prossimo appoggio.
L’anca si flette rapidamente per far recuperare la gamba la posizione iniziale, pronta per un’altra falcata. 
L’oscillazione costituisce il 60% del ciclo della corsa. 
La fase di volo è parte della fase di oscillazione.

Fase di volo
Momento in cui entrambi i piedi sono completamente sollevati da terra.
A basse velocità, il tempo di volo e il tempo di appoggio sono simili; con l’aumento della velocità, entrambi si riducono.

Durante la corsa uno degli aspetti più importanti sia per ottenere una buona performance, sia per evitare infortuni è il tipo di falcata, cioè il movimento della gamba del corridore podista da una fase di spinta alla successiva e quindi anche come il piede poggia a terra durante la fase di atterraggio. Dal latino “falcatus” a forma di falce, in inglese questo aspetto viene definito come “foot strike”. 


 

Schemi di appoggio del piede
Ci sono 3 diversi schemi di appoggio del piede usati dai corridori e comprenderli può aiutarle ad ottimizzare la tecnica di corsa.
Rearfoot strike(RFS - Heel strike): il piede atterra prima con il tallone. È una tendenza naturale per molti corridori, ma può portare ad un maggior rischio di infortuni legati all’impatto.
Midfoot strike (MFS): il piede atterra sul metatarso. Questa tecnica distribuisce l'impatto in modo più uniforme.
Forefoot strike (FFS): il piede atterra con la parte frontale.

RFS e Overstriding
Circa il 75-80% dei corridori inizia il contatto con la superficie di corsa sul tallone e quindi ha uno schema di passo RFS. Il restante 20-25% inizialmente tocca il suolo con il piede piatto con un successivo contatto con il tallone (MFS) o sull'avampiede senza contatto con il tallone (FFS). (3)

Overstriding significa il ginocchio non è allineato con il piede durante l’appoggio. Ovvero appoggiare il piede troppo avanti rispetto al centro di massa del corpo. Questo è associato con l’RFS.
Dall’immagine di destra si vede come il piede atterra sul tallone.
Quando il piede atterra troppo lontano dal centro di massa, secondo la 3a legge di Newton, in risposta viene generata, una forza uguale e contraria nella direzione opposta, in questo caso quindi la GRF (ground reaction force) generata sarà opposta alla direzione di corsa, quindi una forza di frenata, che provoca la decelerazione del corridore.


L'appoggio del piede dovrebbe avvenire sotto la proiezione del nostro baricentro, così da ottenere un allineamento tra spalle, anche e caviglia. Quindi durante la fase di atterraggio la caviglia non dovrebbe mai superare il ginocchio.


 

FFS, MFS e Movimento pliometrico
FFS e MFS sfruttano il movimento (eccentrico-concentrico).
Durante la fase di appoggio, viene accumulata forza in due modi: 

  • Nelle parti elastiche del tendine di Achille viene accumulata energia elastica.
  • Muscolo tibiale posteriore, soleo e gastrocnemio, già attivati subiscono una contrazione eccentrica.

Successivamente, durante la contrazione concentrica, questa energia viene restituita, contribuendo al miglioramento delle capacità di salto e sprint.
Quindi i runners che appoggiano di mesopiede o l’avampiede hanno il vantaggio di poter sfruttare l'energia accumulata nel polpaccio e nel tendine d'Achille.

Variazione della forza al suolo
Attraverso le pedane di forza possiamo vedere come varia la forza al suolo durante la corsa.
Il PICCO DI FORZA (in rosso) è molto accentuato e si atterra sul tallone(RFS), sia scalzi che con buone scarpe.
Invece se si appoggia la parte anteriore (FFS e MFS) non c’è questo picco.
Questo picco di forza può portare ad infortuni al tendine di Achille. E dato che si trasferisce anche a ginocchio ed anca, può portare anche ad infortuni su queste articolazioni.


 

Atterraggio vicino al centro di massa
Il centro di massa viene rappresentato in rosso in questa immagine.

  • Prima fase (blu): breaking. 
    Nel contatto iniziale della fase di appoggio, c’è una piccola fase di decelerazione perché la parte anteriore del piede atterra davanti al centro di massa.
  • Seconda fase (verde): propulsione. Spingiamo in avanti il centro di massa.

Importante quindi atterrare con il piede anteriore più vicino al centro di massa per avere meno decelerazione.

Oscillazione del centro di massa
Una riduzione dell’oscillazione verticale del centro di massa, favorisce minore spreco di energia per il movimento verticale a favore di quello frontale.

Due video con ottimi consigli:
https://www.youtube.com/watch?v=U6IBFRL8ThE
https://www.youtube.com/watch?v=MhkBCAQ5u9o 

Conclusioni 
(1) La modifica della tecnica di strike durante la corsa influenza i carichi biomeccanici esperiti su diverse strutture e tessuti.
Correre con una tecnica RFS impone carichi biomeccanici più elevati al momento dell’impatto sul terreno e sulle articolazioni del ginocchio e femoro-rotulea. Mentre con una FFS impone carichi biomeccanici più elevati sull’articolazione della caviglia e sul tendine di Achille. 
(2) Uno studio retrospettivo ha riportato che l’impatto con il tallone (RFS) ha indotto un tasso significativamente più elevato di lesioni da stress rispetto all’impatto con l’avampiede (FFS).

 

Glossario

  • Ciclo del passo (gait cycle) inizia quando un piede tocca il suolo e termina quando lo stesso piede tocca nuovamente il suolo. 
  • Appoggio (stance) termina quando il piede non è più a contatto col suolo.
  • Stacco (toe-off) segna l'inizio della fase di oscillazione del ciclo del passo.
  • Doppio appoggio (double support) – quando entrambi i piedi toccano il suolo, avviene solo con la camminata, non durante la corsa.
  • Doppio volo (double flight) – quando entrambi i piedi sono staccati dal suolo.
  • Forza di reazione al suolo (GRF: Ground Reaction Force): ottenuta dall’impatto del corpo al suolo e impiegata nel passo successivo.
  • Passo (stride): distanza percorsa da un piede all’altro durante un singolo passo espresso in cm.
  • Cadenza (cadence): frequenza del passo. Indica quante volte il tuo piede colpisce il terreno in un minuto.
  • Ritmo (pace): quantità di tempo impiegata per coprire un km. Se corri 1 chilometro in 6 minuti, il tuo ritmo è di 6 minuti per chilometro.

Risorse

  1. Effects of Foot Strike Techniques on Running Biomechanics: A Systematic Review and Meta-analysis (2021).
  2. Daoud AI, Geissler GJ, Wang F, Saretsky J, Daoud YA, Lieberman DE. Foot strike and injury rates in endurance runners: a retrospective study. Med Sci Sports Exerc. 2012;44:1325-1334.
  3. Rearfoot and forefoot footfall patterns: implications for barefoot running.
  4. The Running Gait Cycle. Phisio Pedia
  5. Therapeutic Exercise for Musculoskeletal Injuries 4th Edition (Peggy A. Houglum).
  6. Lieberman, D. E., Warrener, A. G., Wang, J., & Castillo, E. R. (2015). Effects of stride frequency and foot position at landing on braking force, hip torque, impact peak force and the metabolic cost of running in humans. Journal of Experimental Biology, 218(21), 3406-3414.

 

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