Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano

Abbiamo chiesto al Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, nella persona del Prof. Francesco Braghin, di misurare le sollecitazioni a cui è sottoposto un bilanciere olimpico durante i principali esercizi: distensione su panca, stacco, accosciata, strappo e slancio.  L’obbiettivo è estremamente pratico; definire dei coefficienti moltiplicativi, semplici ed utilizzabili, per quanto approssimativi, utili all’atleta nel considerare la sollecitazione dei dischi caricati sul bilanciere rispetto gli esercizi svolti.

Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano

L’attività è consistita nella “sensorizzazione” di 3 diversi modelli di bilancieri olimpici; 9015/4, 9015/5, 9015/9, da parte dei tecnici del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano abilitati all’incollaggio di sensori estensimetrici.

Considerando che le sollecitazioni flessionali sul bilanciere derivano:

  • dalle forze peso alle due estremità, corrispondenti al peso dei manicotti e dei pesi;
  • dalle forze esercitate dalle mani dell’atleta per sollevare il bilanciere

si è ritenuto necessario strumentare la barra in 4 differenti sezioni:

  • due sezioni in corrispondenza dell’estremo del bilanciere, ossia del punto più vicino possibile al manicotto, compatibilmente con le dimensioni dell’estensimetro e delle relative connessioni elettriche; tali sezioni sono quindi tra il manicotto e la presa dell’atleta.
  • due sezioni in corrispondenza del centro del bilanciere e simmetriche rispetto allo stesso, ossia all’interno dei punti di presa dell’atleta; per tutti i bilancieri strumentati, la distanza fra tali sezioni è stata presa pari a 360 mm.
sezioni di misura

Essendo interessati alla sola flessione del bilanciere, è stato possibile realizzare un sistema di misura delle deformazioni utilizzando due ponti estensimetrici completi per ciascuna sezione:

  • N° 1 ponte completo lungo il piano orizzontale (XZ);
  • N° 1 ponte completo lungo il piano verticale (XY).

L’utilizzo di ponti estensimetrici completi, realizzati con due estensimetri ortogonali fra loro posti sulle due generatrici del bilanciere appartenenti ad un piano diametrale, ha permesso di rendere la misura insensibile all’azione assiale e alle variazioni di temperatura. In Figura si riporta lo schema relativo al posizionamento degli estensimetri sulla sezione di misura. Ciascun patch blu in figura contiene la coppia di estensimetri ortogonali sopra descritta.

sensori

In totale, quindi, da ciascun bilanciere si dipartono 8 cavi lunghi 10 metri (in modo da concedere il sufficiente agio all’atleta) corrispondenti agli 8 canali di misura (flessione lungo due direzioni per quattro sezioni di misura).

Per l’azzeramento dei ponti estensimetrici è stato eseguito un semplice test: il bilanciere è stato posto in posizione verticale (ossia la posizione corrispondente a momento flettente nullo su tutte le quattro sezioni di misura), si è misurato l’output dei ponti (offset) e questo valore è stato quindi sottratto da lì in avanti alle misure che verranno effettuate.

Ciascuna prova è stata acquisita ad una frequenza di campionamento pari a 5 kHz, in modo da misurare, oltre alle sollecitazioni dovute ai gesti dell’atleta, anche quelle di carattere impulsivo dovute, ad esempio, alla caduta del bilanciere a terra.

Conclusioni:

Dalle prove effettuate sui tre bilancieri, è stato possibile notare quanto era lecito attendersi: gli esercizi maggiormente dinamici, con accelerazioni maggiori, hanno determinato i più alti valori di sollecitazione. Sollecitazione ovviamente massima ed estesa a tutti i sensori, in caso di caduta del bilanciere, anche se in questo caso i valori massimi di deformazione sono risultati molto diversi fra loro in conseguenza del modo con cui il bilanciere ha urtato il terreno.

senssori2

Per quanto riguarda la definizione dei coefficienti moltiplicativi la prova ha evidenziato:

  • strappo e slancio x 3,0
  • accosciata (squat) x 1,8
  • distensione su panca x 1,7
  • stacco x 1,5

Pertanto, considerando ad esempio l’esercizio di strappo e slancio, 100 kg di dischi caricati sul bilanciere olimpico eserciteranno un peso forza corrispondente a 300 kg.

Attenzione alla caduta dall’alto! Il coefficiente moltiplicativo è risultato pari a x 3,25 ma come abbiamo detto è soggetto a diverse variabili.

Attenzione anche all’esecuzione degli esercizi. Durante la prova ci siamo attenuti ad esecuzioni “standard”, o il più standard possibili.  Squat e stacco, ma anche le distensioni su panca, possono essere eseguiti con elevate accelerazioni, in modo esplosivo, e questo eleva, inevitabilmente, i coefficienti moltiplicativi.

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2 pensieri su “Le sollecitazioni a cui è sottoposto un bilanciere olimpico durante i principali esercizi

  1. Domenico Ianuale dice:

    E’ molto interessante lo studio sulle sollecitazioni a cui e’ sottoposto il bilaciere durante la prova di sforzo, ma cio’ che interessa di piu’ a noi addetti ai lavori sono
    le variazioni del corpo dell’atleta durante l’alzata di potenza , cioe’ conoscere le tempistiche e dove puo’ e fino a dove puo’ arrivare un atleta con una determinata
    morfologia muscolare, applicando gli eletrodi collegati al Computer , predisposto con un particolare software per l’occorrenza.

    • Sidea dice:

      Grazie per il commento Domenico, interessante il suo suggerimento.
      Lo studio descritto nell’articolo riguarda le sollecitazioni a cui è sottoposto un bilanciere olimpico durante i principali esercizi.
      E’ parte di una lavoro più ampio rivolto alla produzione di bilancieri e che ha evidenziato la possibilità di definire dei coefficienti moltiplicativi pratici.
      Lo studio da lei suggerito è cosa diversa, ha come oggetto l’atleta.

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