SPORT E COSTO ENERGETICO: NUOTO E CICLISMO

Consulenza scientifica

IL COSTO ENERGETICO DEL NUOTO

Il nuoto è la forma di locomozione umana più lenta, e ciò fa si che sia quella con il costo energetico più alto. Questo dipende dal fatto che la resistenza che si oppone all’avanzamento è circa 800 volte superiore in acqua che in aria (la densità dell’acqua è altrettante volte maggiore di quella dell’aria). Inoltre, il rendimento energetico complessivo del nuoto (la parte di energia spesa che è realmente usata per lo spostamento) è notevolmente inferiore a quello delle altre forme di locomozione come la marcia, la corsa o il ciclismo: esso ammonta al massimo al 10% contro il 20-25%. Questi due fattori determinano che la quantità di energia necessaria per coprire una certa distanza nuotando sia maggiore di quella che serve per coprire lo stesso tratto a piedi o in bicicletta. Quindi, a parità di potenza muscolare fornita, la velocità di spostamento sarà minore.

IL COSTO ENERGETICO DEL NUOTO DIPENDE DA TANTI FATTORI

In primo luogo, esiste una notevole variabilità individuale del costo del nuoto: in funzione della tecnica può variare anche più del 300%, per esempio paragonando un nuotatore di livello mondiale e un nuotatore amatoriale che ha imparato a nuotare da adulto (ed ha una tecnica modesta). Inoltre, il costo cambia a seconda dello stile. Il crawl è lo stile più economico e il dorso è poco più dispendioso del crawl. La rana e soprattutto il delfino sono gli stili meno economici, essi hanno un costo energetico che può essere quasi doppio rispetto al crawl. Tuttavia, nei nuotatori dotati di ottima tecnica, il costo del nuoto a delfino si riduce molto e lo stile a rana diventa il meno economico di tutti (dipende dal fatto che è di gran lunga il più lento). Infine, nelle donne, il costo del nuoto a crawl è del 30% circa inferiore a quello degli uomini a parità di velocità. Questo fatto, noto già dagli anni 20 del secolo scorso, dipende da un miglior galleggiamento degli arti inferiori legato a una maggiore quantità di grasso nella parte inferiore del corpo. Ciò riduce la spesa energetica per mantenere il corpo nella posizione idrodinamica più vantaggiosa per l’avanzamento.

IL COSTO ENERGETICO DEL NUOTO È INDIVIDUALE

Tutto questo rende inaffidabile il calcolo individuale del costo del nuoto secondo tabelle generali di riferimento. Solo a titolo di esempio, esso può variare a seconda dello stile, del genere, della velocità e del livello tecnico da meno di 0,5 a oltre 2 kJ per metro percorso (nel nuoto il costo non viene normalizzato per la massa corporea). Ciò equivale a dire che il costo può variare da meno di 120 kcal per km percorso (in una nuotatrice di altissimo livello che nuoti a crawl a andature lente), a oltre 500 kcal per km per un amatore di livello tecnico modesto che si impegni nei quattro stili a intensità elevata. Quindi, un quadretto di cioccolato fondente contiene energia per nuotare più di un km nel primo caso e di neanche 300 metri nel secondo.

E IL COSTO ENERGETICO DEL CICLISMO?

Nel ciclismo, grazie alla sella che sostiene il corpo e al meccanismo dei pedali che trasferisce in modo continuo alla ruota l’azione alternata dei muscoli, la quantità di energia spesa contro la forza di gravità e le forze inerziali, in pianura e a velocità costante, è trascurabile. Questo significa che, pedalando in tali condizioni, l’energia metabolica del ciclista è spesa principalmente per vincere le resistenze aerodinamiche (e in parte per gli attriti del sistema di trasmissione e delle ruote sul terreno). Ciò determina che il ciclismo sia la forma di locomozione con il costo più basso (e quindi la più veloce a parità di potenza metabolica) di tutte le altre forme di locomozione.

Tipo di bicicletta	Formula	Costo (in kJ/kg/km) a 30 km/h
Mountain bike	0,81 + 0,019 * v2	2,13
Tradizionale (con il busto eretto)	0,33 + 0,019 * v2	1,65
Da corsa	0,16 + 0,011 * v2	0,92
Da corsa (con il busto abbassato)	0,16 + 0,009 * v2	0.79

Nella tabella, sono indicati le equazioni di calcolo per stimare l’energia (in kJ per kg di massa corporea per km percorso) necessaria per pedalare in piano, su terreno compatto, in assenza di vento (il primo termine dell’equazione indica l’energia spesa contro l’attrito volvente, il secondo quella necessaria per vincere la resistenza aerodinamica). Anche qui, giusto per dare un’idea, una persona di 70 kg, pedalando a 30 km/h e tenendo il busto eretto su una bicicletta tradizionale, spende circa 28 kcal (115 kJ) per ogni km che percorre. Con il nostro quadretto di cioccolata, in questo modo, si percorrono quindi circa 5 km. La stessa persona, pedalando a 50 km/h con una bicicletta da corsa in posizione aerodinamica (con il busto completamente abbassato) spenderebbe poco meno della metà (circa 13 kcal pari a 55 kJ per km percorso) e potrebbe fare oltre 10 km con la stessa quantità di cioccolato. Ovviamente, come nel nuoto, anche per il ciclismo non è possibile stimare con buona approssimazione il costo energetico in condizioni reali solamente attraverso formule generali (cioè senza misurare parametri metabolici durante lo sforzo), dato che le variabili sono troppe (velocità, tipo di bicicletta e posizione su di essa, altimetria del percorso, vento, eccetera).

BIBLIOGRAFIA

1. Pietro Enrico di Prampero. La locomozione umana su terra, in acqua, in aria. Fatti e teorie. Edi-ermes, Milano, 2015
2. Bonifazi M, Marugo L, Armentano N, Camillieri G, Colombo G, Crescenzi S, Felici A, Mattiotti S, Melchiorri G, Giombini A, Sardella F, Benelli P, Gatta G, Zamparo P, Saini G. Gli sport natatori. Med Sport, 62:335-77, 2009

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