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Distillato di Cinologia n. 54
Ground Reaction Forces (GRF)

  22 maggio 2020 Banner GRF

Distillato cinologiaGround Reaction Forces (GRF)

Una «pillola» di Funzionalità e, più precisamente, di biomeccanica. Sul tema delle forse di reazione sul terreno (GRF).

 

Le zampe di un cane, quando sono sul terreno, producono la forza che fa sì che il cane si muova in una direzione. Perciò, uno studio di quando, dove e come una zampa distribuisca questa forza sul terreno è di vitale importanza nello studio dell’efficienza nelle andature.

 

Si possono dare risposte a questioni del tipo: quale sia la lunghezza ottimale di una falcata o quale sia la posizione in cui la zampa eroga la sua forza massima.

 

In anni recenti sono state effettuate significative scoperte in questa materia mediante l’uso di lastre a pressione.

 

Lastre a pressione

 

Un meccanismo con distorsori piezoelettrici, chiamato «lastra a pressione» (pressure plate), è stato sviluppato allo scopo di misurare forze applicate da un piede in ogni direzione e in ogni istante di tempo. Invece di congetturare dove e quando una zampa fornisca la sua spinta massima, possiamo ora usare la lastra a pressione per dire esattamente quando, dove e quanto. Neanche a dirlo, alcune delle credenze su come o quando una zampa fornisca un’efficace spinta in avanti sono risultate errate.

 

Il disegno in testata illustra come sono realizzate delle lastre a pressione. Una lastra viene collocata sul pavimento e collegata a molle che la tengono in sede disposte tutt’intorno e al di sotto della lastra stessa. Quando una zampa si appoggia sulla lastra, le molle vengono compresse e il grado di compressione fornisce una misura della forza o della spinta generata dalla zampa, sia in avanti (orizzontalmente; O), sia all’indietro, lateralmente o verso il basso (verticalmente; V). Siccome le molle tendono ad rimbalzare su e giù (oscillazione) subito dopo che la zampa è stata appoggiata sulla lastra, il sistema all’inizio non era molto soddisfacente. Su modelli successivi (non illustrati), le molle furono sostituite con distorsori piezoelettrici (a wafer) che erano in grado di alterare il flusso di corrente elettrica proporzionalmente all’aumento o alla diminuzione di pressione esercitata su di loro. Per misurare la forza generata da una zampa in ciascun momento, è stato misurato il flusso di corrente elettrica attraverso ciascun wafer per un certo periodo e convertito matematicamente la sua variazione nelle forze di corrispondente entità generatesi. I risultati sono riportati secondo il sistema metrico, dove 100 Newton corrispondono a circa 10 chilogrammi di forza.

 

I dettagli tecnici di come lavori una lastra a pressione non sono di grande interesse per l’espositore medio di cani. Tuttavia i risultati dei test eseguiti sulla lastra a pressione sono di grande importanza. Si dà comunque una breve descrizione della procedura.

 

Se un cane è in movimento e se un piede è messo su una lastra a pressione, l’intensità e la direzione della forza applicata è misurata in ogni istante in cui il piede è sulla lastra. Supponiamo che un cane stia attraversando al trotto una stanza dove è installata una lastra a pressione e supponiamo che un piede sia messo su una lastra a pressione. Dal momento che il piede è sulla lastra al momento in cui il piede abbandona la lastra, viene fatta una registrazione continua delle forze applicate dal piede in avanti, all’indietro, verticalmente e lateralmente.

 

Delle cinque forze registrate, la spinta anteriore (orizzontale) oppure quella all’indietro (spinta) sono le più importanti perché sono le forze che muovono il cane sia in avanti che indietro.

 

Per esempio, nel momento in cui una zampa anteriore viene messa su una lastra, la zampa può agire in modo da rallentare la velocità del cane (decelerarlo). In questo caso la forza registrata dalla lastra a pressione sarà negativa (significando che il piede sta agendo in maniera da rallentare la velocità del cane).

 

Se la forza applicata dal piede sta producendo un aumento della velocità in avanti del cane, come quando un piede sta generando una spinta in avanti, la forza registrata dalla lastra a pressione sarà positiva. Così i risultati del test mostrano entrambe le spinte del piede, positiva (in avanti o accelerazione) e negativa (rallentamento o decelerazione).

 

Le forze laterali, destra o sinistra, come rilevato, dovrebbero essere piccole, e se diseguali il cane è probabilmente zoppo oppure ha ossa o articolazioni malformate. Se le forze laterali sono grandi ma eguali per ogni lato il cane ha instabilità laterale (quelle forze che causano un rollìo del posteriore del cane da un lato all’altro, desiderabile nel Bulldog e poche altre razze bull).

 

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[Bertram, John E.A. et al. Understandig Mammalian Locomotion. Concepts and Applications. Hoboken: John Wiley and Sons Inc., 2016 – Canton, Mario. Princìpi di Locomozione. Porto Viro: Antonio Crepaldi Editore, 2013]

 

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Saluti a tutti e a rileggerci presto.