La fisica del piano inclinato

ANGOLO DI INCIDENZA BASTONE-TERRENO OVVERO LA “FISICA DEL PIANO INCLINATO”

Sul bastoncino di Nordic Walking il camminatore, ad ogni passo-spinta, applica una “forza” che è naturalmente soggetta alle seguenti due leggi della fisica:

  1. 3° Principio della Dinamica: Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria
  2. Principio del piano inclinato: Una forza applicata su un piano inclinato viene scomposta nelle sue componenti ortogonali.

Senza entrare in dettagli e spiegazioni fisiche, ciò che risulta da questi due principi della “Dinamica” è questo:

  1. La “forza” applicata sul bastoncino viene restituita totalmente (o comunque in gran parte, se teniamo conto di eventuali “dispersioni”) sotto forma di “reazione”, quindi in modo “uguale” (come intensità) e “contrario” (come direzione).
  2. La “forza” applicata al bastoncino (il nostro piano inclinato) viene restituita scomposta nelle 2 componenti: una “orizzontale”, parallela al terreno e l’altra “verticale”, perpendicolare allo stesso.

Dalla figura sopra possiamo anche dedurre come si calcolano le due forze risultanti:

  1. La forza parallela al terreno, che in pratica è quella che ci aiuta ad avanzare, si calcola moltiplicando la forza applicata al bastoncino per il coseno dell’angolo di incidenza del bastoncino sul terreno.
  2. La forza perpendicolare al terreno, che invece è quella che ci “degravita” (o alleggerisce o solleva, chiamatela come volete), si calcola moltiplicando la forza applicata al bastoncino per il seno dello stesso angolo.

Sapendo che il coseno di un angolo assume valori compresi tra 0 (per angoli di 90°) e 1 (per angoli di 0°) ed il seno è il suo opposto [sin=cos(x-π/2) dove π/2 rappresenta l’angolo retto di 90°] possiamo facilmente comprendere che più l’angolo di incidenza bastoncino-terreno è acuto, tanto più il risultato della spinta è favorevole. Dobbiamo però tener presente che la “reazione” può avvenire solo se il supporto su cui la forza viene applicata è sufficientemente resistente da non “sfondare”, altrimenti la reazione non può avvenire. Quindi, se incliniamo troppo il bastone, questo non farà più sufficiente presa sul terreno e tenderà a scivolare senza provocare nessuna reazione contraria.

In pratica avviene quanto segue:

  1. Appoggiando il bastone al terreno con un angolo di incidenza di 90° (perpendicolare) non avremo reazione “orizzontale” ma totalmente “verticale” (cos 90°=0; sin 90°=1).
  2. Appoggiando il bastone con angolo di 60° avremo una reazione “orizzontale” pari al 50% della forza impressa (cos 60°=0,5), di conseguenza anche la reazione “verticale” sarà del 50%.
  3. Appoggiando il bastone con angolo di 45° avremo una reazione “orizzontale” di un valore di poco superiore al 70% della forza impressa (cos 45°=0,070710678) e di conseguenza la reazione “verticale” sarà di poco inferiore al 30%.
Esempio bastone a 45° Esempio bastone a 60°

Angoli minori di 45° sono di difficile applicazione se si vuole avere una “camminata naturale” ma qualcosa si riesce a migliorare utilizzando bastoni “non dritti”.

Una volta chiaro questo concetto chiediamoci: qual è la forza che imprimiamo sul bastone? Le risposte sono essenzialmente 2:

  1. La forza muscolare di braccia e spalle: bracheoradiali, bicipiti, tricipiti, deltoidi, trapezi ecc…
  2. La “forza peso” o, più correttamente, una parte di essa.

Ora, mentre la prima richiede l’utilizzo di energia biochimica del nostro organismo (ATP) necessaria per far funzionare i muscoli, la seconda è “a costo zero” perché è data dalla “gravità” terrestre.

Se ne deduce che, qualora si riesca a scaricare sul bastoncino una parte della nostra “forza peso”, una percentuale compresa tra il 50 ed il 70% di questa (in ragione dell’angolo di incidenza del bastone sul terreno) ci verrà restituita come “energia cinetica” utile al moto. Ma anche l’altra forza, quella “verticale”, non verrà sprecata poiché servirà ad alleggerire (degravitare, spingere verso l’alto) la nostra massa e, come possiamo facilmente immaginare, soprattutto in salita questo può voler dire molto in termini di affaticamento generale.

Consiglio: Soprattutto in salita scaricare il peso sul bastoncino (che vuol dire “appoggiarsi” ad esso pur mantenendo la corretta tecnica) può aiutare notevolmente il camminatore!

 

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