How important is upper body strength for cycling?

The author of this article is Mattia Michelusi. Decisions concerning use of the work, such as distribution, access, updates, and any use restrictions belong to the author.

Versione in italiano - link: L'importanza della muscolatura della parte superiore nel ciclismo?

How important is upper body strength for cycling?

Good question!

To reply it I always say: have you ever tried to do a maximal sprint without pulling with your arms?

A strong upper body is a fundamental part of bike riding. When you cycle you need to be able to create force from your legs, and transfer it to the pedals through your upper body. It means while the legs do the most work, you need lower back muscles for maintaining posture and stability, upper back muscles for fixing the arms, abdominal muscles for keeping the trunk stable and for diaphragmatic breathing, arms's muscles for transferring the force from the hands on the handlebar.

In order to demonstrate this thesis I tried to do on the field nine maximal standing starts:

• 3 sprints sit on the saddle without pulling with my arms (SWP);
• 3 sprints sit on the saddle pulling with my arms (SP) ;
• 3 sprints out of the saddle pulling with my arms (OP).

I performed these sprints on the same false flat segment road, with always the same gear combination and recording all data with a mobile power meter BePro mounted on my bike (website: www.bepro-favero.com/en/).

In the chart above it's easy to see how I definitely pushed an higher power in the sprints out of the saddle pulling with my arms (OP), whereas the lowest power was during the sprints sit on the saddle without pulling with my arms (SWP).

• Average maximal power for the sprints SWP: 717 Watt (lowest 664 W / highest 744 W)
• Average maximal power for the sprints SP: 806 Watt (lowest 797 W / highest 811 W)
• Average maximal power for the sprints OP: 1076 Watt (lowest 1029 W / highest 1114 W)

Moreover in the sprints out of the saddle pulling with my arms (OP) I was able to reach my maximal power faster than both the sprints sit on the saddle pulling with my arms (SP) and  the sprints sit on the saddle without pulling with my arms (SWP).

Anyway it doesn't mean you can increase your maximal power doing many reps of "Pull-ups" in the gym, and it's not enough to ride out of the saddle for reaching your maximal power, but you need to be able to coordinate three different movements:

• Pushing with your legs;
• Pulling with your arms;
• Maintaining posture and stability with your trunk.

All together it's not so easy! So, for sure it's important core and strength training for your upper body in the gym, but just with practice on your bike you can get it more efficient.

For sure this examination has not a scientific value, because the sprints were just nine and the cyclist just me, but I thing it's a good way to demonstrate on the field that:

STRONGER UPPER BODY IS BETTER..WITH A GOOD COORDINATION!

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Strava's file training:

Dott. Mattia Michelusi

Email: mattia.michelusi@gmail.com

Web: www.coachmichelusi.blogspot.it  

Forza e Potenza: qual'è la correlazione?

Si dichiara che l'autore esclusivo del presente articolo è Michelusi Mattia. A quest'ultimo sono riservati tutti i diritti sull'opera quali l'adattamento totale o parziale, la diffusione e la riproduzione in qualsiasi mezzo in quanto frutto di ricerca e di elaborazioni personali.

Per capire meglio questo nuovo articolo vi consiglio la lettura dei due precedenti posts riguardo la forza:

• Forza - Concetti chiave
• Forza nella pedalata

Negli articoli sopraindicati abbiamo visto che cos'e' la forza, quali sono i fattori che determinano i livelli di forza erogabili e l'applicazione di forza durante la pedalata.

• Ma la potenza che cos'è? 
• E' la stessa cosa parlare di forza o di potenza? 
• Qual'e' la correlazione tra forza e potenza?

Per capire tutto ciò riprendiamo il grafico della partenza da fermo massimale registrata con misuratore di potenza:

In questo caso, oltre all'andamento della cadenza di pedalata e della forza, troviamo anche la potenza. Mentre la forza ha un andamento discendente, si può notare come la potenza sia bassa all’inizio, aumenti in modo progressivo e successivamente cali:

• Il picco di potenza (1198 Watt) viene raggiunto dopo quasi 5” a una cadenza di pedalata di 93 RPM con un livello di forza pari a 703 Newton.
• Il picco di forza (1062 Newton) viene raggiunto nei primissimi secondi a una cadenza di pedata di 40 RPM con una potenza pari a 778Watt.

La forza erogata alla massima potenza e' circa 2/3 della forza a 40 RPM. La massima potenza quindi non coincide con la massima forza assoluta erogabile dall'atleta. La potenza infatti dipende da quanta forza applico e a che cadenza di pedalata:

Potenza = Forza X RPM 

Parlare di forza e di potenza non e' quindi la stessa cosa:

• In una partenza da fermo massimale i livelli più elevati di forza si hanno nelle prime pedalate, mentre i livelli massimi di potenza si raggiungono a RPM più elevate.
• In uno sprint massimale lanciato fatto a basse RPM i livelli di forza saranno più elevati rispetto uno sprint effettuato con un rapporto più agile.
• Erogare 300 Watt a 50 RPM o a 100 RPM non e' la stessa cosa. La potenza e' la stessa, ma non la forza.

                                 300 Watt a 50 RPM - 330 N

                                 300 Watt a 100 RPM - 160 N

In questo caso a 50 RPM la forza applicata è circa il doppio che a 100 RPM.

A conferma di quanto detto, nel grafico seguente è visualizzata la registrazione di una prova di 10' a potenza costante con variazioni della cadenza di pedalata:

• In verde la potenza in Watt
• In blu la cadenza di pedalata
• In giallo la forza applicata.

Sebbene la potenza sia costante, si nota come la forza vari continuamente in maniera inversa alla cadenza di pedalata (forza alta a basse RPM, forza bassa ad alte RPM).

Quello che in apparenza sembrava una ripetuta da 10' a potenza costante è in realtà un lavoro con variazioni di forza.

Mai quindi dimenticarsi di indicare anche la cadenza di pedalata quando si imposta un programma d'allenamento!

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Mattia Michelusi
Email: mattia.michelusi@gmail.com 

Altri articoli riguardo Scienza & Sport nel seguente link: Scienza & Sport

La forza nella pedalata

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Consiglio la lettura dell'articolo "Introduzione alla forza".

Come abbiamo già visto nel precedente articolo ("Introduzione alla forza"), la forza muscolare è quella capacità motoria che permette di vincere una resistenza o di opporvisi tramite lo sviluppo di tensione da parte della muscolatura.

Nel ciclismo la muscolatura maggiormente utilizzata è quella degli arti inferiori ma non dobbiamo dimenticare come la nostra struttura muscolare è caratterizzata da una serie di catene cinetiche che comportano una continua interazione tra i vari segmenti corporei che sinergicamente attivano i vari movimenti. Quindi la forza che noi riusciamo erogare con gli arti inferiori durante la pedalata è condizionata anche da tutta la muscolatura del compartimento superiore (schiena e arti superiori). Provate ad esempio fare una volata tenendo il manubrio con solo due dita e vi renderete conto come la forza che riuscirete erogare sui pedali sia nettamente inferiore. 

In questo articolo comunque ci soffermeremo esclusivamente nell’analizzare la forza risultante che il ciclista applica durante una pedalata.

Per avanzare il ciclista deve applicare una forza sui pedali. Questa forza viene chiamata Coppia di forza (N.m),  cioè una Forza (N) applicata a una leva (m), la pedivella.
La quantità di forza che il ciclista sprigiona sui pedali (Coppia di Forza - N.m) dipende quindi da quanta forza viene applicata sul pedale e dalla lunghezza della pedivella. Quindi se ad esempio un ciclista applica nel pedale una forza equivalente a 250 Newton con una pedivella lunga 170mm, la coppia risultante è pari a 42,5 Nm.

Per capire il concetto di Coppia di Forza vi rimando agli studi di uno dei più grandi scienziati e matematici della storia: Archimede. Secondo una leggenda avrebbe detto: "datemi una leva e vi solleverò il mondo". Utilizzando leve vantaggiose, infatti, è possibile sollevare carichi pesanti con una piccola forza d'applicazione.

Immagine ricavata da Wikipedia

Quindi, ritornando al nostro ciclista, utilizzando una pedivella più lunga e applicando la stessa Forza (N) e' possibile erogare una Coppia di Forza (N.m) superiore. Questo comunque non significa che utilizzando pedivelle più lunghe l'atleta andrà più forte.

Variazione della Coppia di Forza aumentando la lunghezza della pedivella

Questa forza nell’arco dei 360° di una pedalata viene distribuita in maniera diversa con un picco compreso tra i 40°-60° e 230°-250° a tutte le velocità di pedalata, con qualche differenza di distribuzione meno spiccata per le RPM più basse (da Colli R. www.laltrametodologia.com)

Analisi andamento della forza durante un'intera pedalata a varie RPM (da Colli R. www.laltrametodologia.com)

Esistono strumenti da laboratorio che offrono la possibilità di analizzare i 360 gradi di una pedalata. Uno dei più conosciuti e' l'SRM Torque Analysis. Date un'occhiata al seguente link se interessati ad avere maggiori informazioni: SRM Torque Analysis.

In questo grafico c'e' un altro particolare fondamentale che non bisogna trascurare quando parliamo di forza. Si nota infatti come i picchi di forza nella prova massimale a una bassa cadenza di pedalata sono nettamente superiori rispetto i picchi di forza ad alte RPM:

• 76 RPM: 1200 Newton
• 118 RPM: 900 Newton
• 150 RPM: 700 Newton

Quindi, quando si pedala effettua una prova massimale ad alte RPM la forza assoluta che si applica è nettamente più bassa che a basse RPM.

Forza massimale erogata a varie RPM. Grafico ricavato da un Test Potenza-Cadenza (Michelusi)

Logicamente la forza applicabile all'aumentare delle RPM non e' uguale per tutti. Quanta forza e come cala dipende:

• dalla componente genetica (tipo di fibre muscolari)
• dalle caratteristiche del corridore (velocista, scalatore, passista ecc)
• dalla tipologia di allenamento effettuato

I massimi livelli di forza erogabili a varie RPM si possono valutare con un apposito test di valutazione chiamato Test Forza/Velocità o Test Potenza/Cadenza (Articolo "Test Potenza - Cadenza").

Analizzando una partenza da fermo massimale su pista, della durata di circa 11 secondi, si può vedere come all’aumentare delle RPM (e quindi della velocità), il picco di forza cala da 1062 newton a 40 RPM, fino ad arrivare, dopo circa 8 secondi, a 470 newton con una cadenza di pedalata pari a 110 RPM (dati ricavati nell'estate 2012 in occasione di un allenamento su pista registrato con misuratore di potenza SRM).

Sinora abbiamo parlato solo di forza, ma sappiamo bene come tutt'ora in commercio non esistono strumenti che ci permettono di impostare l'allenamento monitorando la Forza.

Quindi la potenza che cos'è? E' la stessa cosa parlare di forza o di potenza?
Continuate a seguire il blog e lo scoprirete con i prossimi articoli.

Si dichiara che l'autore esclusivo del presente articolo è Michelusi Mattia. A quest'ultimo sono riservati tutti i diritti sull'opera quali l'adattamento totale o parziale, la diffusione e la riproduzione in qualsiasi mezzo in quanto frutto di ricerca e di elaborazioni personali.

Mattia Michelusi
Email: mattia.michelusi@gmail.com

Introduzione alla forza

Ecco voi alcuni concetti chiave da sapere quando si parla di FORZA.

La forza muscolare è quella capacità motoria che permette di vincere una resistenza o di opporvisi tramite lo sviluppo di tensione da parte della muscolatura.

I livelli di forza erogabili da un atleta dipendono principalmente da tre fattori:

• Sezione traversa del muscolo - Dimensione del muscolo
• Coordinazione intramuscolare - Coordinazione delle varie fibre che compongono un muscolo
• Coordinazione intermuscolare - Coordinazione dei muscoli che entrano in azione per effettuare un gesto motorio

Come e' possibile vedere dall'immagine seguente la componente nervosa (coordinazione intramuscolare e coordinazione intermuscolare) concorre a dare miglioramenti immediati nei livelli di forza erogabili, mentre l'aumento di massa avviene in tempi più lunghi. 

Grafico ricavato da W. McArdle–E. Katch–V. Katch : Fisiologia applicata allo sport– C.E.Ambrosiana -2000

Infatti il fatto che il principiante al secondo allenamento in palestra alle macchine sollevi i carichi con maggiore facilità rispetto al primo allenamento, è dovuto proprio ad un miglioramento delle capacità di coordinazione muscolare, non certo della massa.

I livelli di forza erogabili dipendono inoltre dalla tipologie delle fibre muscolari attivate:

• Fibre lente - Tipo 1
• Fibre veloci - Tipo 2A e Tipo 2B

Immagine ricavata da W. McArdle–E. Katch–V. Katch : Fisiologia applicata allo sport– C.E.Ambrosiana -2000

Le varie tipologie di fibre rispondono infatti in maniera differente alle scosse motorie inviate dai motoneuroni. Le fibre rapide infatti con una singola scossa erogano livelli di forza più elevati e più velocemente rispetto alle fibre lente.

Le fibre lente, meglio conosciute come fibre rosse, erogano dei livelli di forza più bassi ma sono anche più resistenti alla fatica rispetto le fibre veloci (fibre bianche) in quanto hanno un maggior contenuto di enzimi aerobici.

Immagine ricavata da "Manuale di condizionamento fisico e di allenamento della forza" - a cura di Baechle e Earle

Nelle metodiche di allenamento per gli sport di endurance l’allenamento metabolico ha erroneamente sempre riservato un ruolo molto più importante rispetto all’allenamento della FORZA.

Diversi studi hanno dimostrato come l'allenamento della forza porta dei benefici nella prestazioni di endurance, nella figura a sinistra si può infatti vedere i risultati di uno studio dove viene messa a confronto la media del consumo d'ossigeno durante alcuni minuti di corsa alla velocità submassimale di 4,17m/s in un gruppo E sperimentale che per nove settima ha affrontato un allenamento simultaneo di forza esplosiva ed endurance e in un gruppo C di controllo che per nove settimane ha lavorato esclusivamente sulla componente metabolica (Paavollainen et al. 1999). Si può facilmente notare come alla stessa velocità il gruppo E dopo nove settimane ha un netto miglioramento del consumo energetico.

Prossimamente qualche articolo interessante riguardo la forza applicata nel ciclismo. Link: Forza nella pedalata.

Mattia Michelusi

Email: mattia.michelusi@gmail.com