The Force Velocity Myth

The force-velocity curve is one of the most badly understood concepts in Strength and Conditioning.

Firstly, in classical mechanics there is no instantaneous force and instantaneous velocity. Many strength and conditioning coach assume there is. There is a universal relationship between instantaneous force and acceleration. This is Newton’s 2nd law: F=ma: force is directly proportional to acceleration. The existence of a relationship between force and velocity is a property of muscle – ie the FV relationship commonly talked about applies just to muscle. It is a large leap to assume that a relationship that is seen in individual muscle fibers will also be seen in the movement of the whole organism. But this is an assumption that is very common in strength and conditioning. This is especially strange as there are a number of bodily structures which can mitigate the FV relationship. For instance, the biarticular muscles can permit large joint excursions without experiencing much change in length. This means tension in them can be high even if the joints are changing angle quite fast. Similarly, muscle tissue is just one component of a muscle-tendon unit. Tendons can stretch even if the muscle doesn’t change length. This can allow both force and velocity to be high when considering the whole muscle-tendon unit. So that’s the theory, but does the body actually exhibit a force velocity relationship in different movements? It’s a really common to see graphs like this, showing where different exercises lie on the FV curve. But there are a few problems with this graph.

Dpi1BTbX4AADA7D

For instance, this graph says that force is higher during squatting than weightlifting. Is this true? Peak forces are pretty high during weightlifting. Similarly, peak forces are pretty high in maximal sprinting, and are just for one foot. It’s pretty easy to imagine that an elite sprinter has a peak Ground Force during sprinting that is much greater than half of their peak force in squatting. The graph should really be labeled as the load/velocity curve and then would make more sense. This is a classic mechanical misunderstanding – confusing load and force – they are not the same thing. When people talk about the force velocity relationship, they normally suggest that we should train at all points on the curve. But do we need to invoke this curve to give this training guideline? Can’t we express the same guideline by saying that athletes should train across a range of velocities or a range of external loads? I appreciate is doesn’t sound as pretty. So it is very difficult to answer our original question if we compare different movements. If we look at just one movement though, is there a force velocity – relationship? First, let’s remind ourselves of the force relationship in muscle – a hyperbolic relationship.

Dps3_VdW4AAijOn

In squatting? A linear relationship (note differences in methods and populations account for different locations on lines).

Dps7aHJWkAApBeS

In a power clean? Maybe no relationship.

Dps9p2DXcAAckre

What is important here is that in whole body movements force can still be substantial at higher velocities. The force – velocity relationship of muscle is mitigated by other factors.

So where are we?

1. A hyperbolic FV relationship is a property of muscle not movement.

2. Often a particular movement will also display a FV relationship but this relationship can be very different to that in isolated muscle fiber.

3. It is hard to establish where different exercises lie relative to each other on a FV curve. If it is possible the relationship is higly unlikely to be a curve.

4. Is peak force in squatting really greater that in weightlifting which is in turn greater than sprinting?

5. Do we really need to classify exercises on a FV curve to establish a training guideline around at a range of velocities or loads?

Which Factors Contribute to Force Production? (Part 3 and 4)

3. Neural Factors

3.1. Motor Unit Recruitment

size-principle

Motor Units (MUs) are generally recruited in a orderly fashion: Slow MUs to Fast MUs. This is stated by the Henneman Principle. If a task does not require all MUs to be recruited, low threshold MUs will be called into action. However, if slow/low threshold MUs are not enough to complete a task, fast/high threshold MUs need to be recruited. Obviously, this mechanism takes time to be performed, and the time needed to recruit high threshold MUs appears to be modifiable up to a certain point depending on training strategies.

3.2. Firing Frequency

2011-0073_physiology_practical

In order to have a muscle action, electrical impulses need to be sent to muscle fibers. The mechanism behind this process is the ALL OR NOTHING law. It states that a single twitch is always sent at its maximum capacity. What changes the degree or intensity of a muscle action is the frequency of those twitches are sent. When firing frequency is high, a state of tetanus occur, resulting in maximal activation of MUs. Firing Frequency can be increased through strength/power training, resulting is increases in Rate of Force Development (RFD).

3.3. Motor Unit Synchronization

E6171_504802_ebook_Main

As we saw before, within the same muscle there are different fiber types. Additionally, there are also dozens to thousands of different MUs within each individual muscle (intramuscular). As we saw with Hennrman Principle, MUs are recruited according to the task demands and MUs threshold. The synchtonization of MUs enables in more coordinated MUs activation for a certain muscle, resulting in more efficient muscle action with greater potential to produce force.

3.4. Intermuscular Coordination

96mech6-1

3.4.1 .Activation of Synergists

As we saw with intramuscular coordination and MUs synchronization, the ability to synchronize synergistic muscles is crucial for performance, and it is a result of motor learning.

3.4.2. Co-Activation of Antagonists

Activation of antagonist muscles have a negative effect over concentric ballistic performance. Untrained subjects show a higher co-activation of antagonists, and one of the most pronounced intermuscular adaptations after ballistic training is its decrease, resulting in performance enhancement.

4. Muscle Environment

17589Tired

Fatigue, Muscle Temperature and Hormonal Concentrations can negatively affect muscle force production

Which Factors Contribute to Force Production? (Part 2)

2. Morphological factors

2.1 Muscle Fiber Type

fiber type

There are differences in muscle fiber distribution, both intra and inter individual. Different athletes show different % of slow vs fast fibers. Additionally, different muscles within the same athlete have different fiber type distribution. Even further, within a muscle there are different fiber types. This distribution is dependent both on genetic factors and training history.

6603718_orig

Depending on the fiber type dominance, force production potential can be affected.

2.2 Muscle Architecture

architecture.jpg

2,2,1 Cross – Sectional Area

cross sectional area

—Physiological CSA  —Anatomical CSA

Generally, the greater the PCSA the greater the force production potential. In other words, if a muscle has more sarcomeres in parallel. it has the ability to produce more force. That can be achieved both through an increase of number of sarcomeres and/or an increase in pennation angle, as we will see next.

2.2.2 Pennation Angle

800px-Pennation_angle_of_fibers_in_pennate_muscle.png

An increase in pennation angle is associated with greater potential to produce force. This is due to an increase in sarcomeres in parallel, increasing therefore PSCA, resulting in greater ability to produce force. An increase in pennation angle in a typical adaptation after training with heavy loads. On the other hand, a decrease in pennation angle is associated with greater potential to higher contraction velocities, and as we saw before this reduces the potential to produce force. This is due to more sarcomeres in series and greater fascicle length, as we will see next.

2.2.3 Fascicle Length

fig-1-full.png

An increase in fascicle length is a result of more sacromeres in series (longitudinal). Since a decrease in pennation angle results in a decrease of PSCA, it is associated with reduced force production potential. However, it allows for greater contraction velocities, which is a common adaptation after ballistic and speed training.

2.3 Tendon Properties

F2.large.jpg

Tendon or muscel tendon unit (MTU) has two distinct properties: stiffness and compliance. Particularly, tendon stiffness has important implications for performance since it allows for a more efficient storage and utilization of elastic energy, which drives greater force production as we saw before.

Γιατί πρέπει να βάλεις προτεραιότητα την προσωπική σου ανάπτυξη

Όσο περισσότερο κάνεις κάτι, τόσο καλύτερος γίνεσαι. Το ίδιο ισχύει και για την προσωπική ανάπτυξη.

Τον τελευταίο καιρό περνάω πολύ χρόνο σ’ αυτόν τον τομέα σε σχέση με τα προηγούμενα χρόνια. Απέκτησα εμπιστοσύνη, θάρρος, συναισθηματική νοημοσύνη και ικανότητα να ακούω. Ένα από τα κλειδιά για να αναπτύξω αυτές τις ικανότητες ήταν να αφιερώσω χρόνο κάθε μέρα στην προσωπική μου ανάπτυξη. Για μένα αυτό είναι το πρωινό μόλις ξυπνάω.

Άρχισα να καταλαβαίνω πόσο σημαντικό είναι να δημιουργείς χρόνο για πράγματα που πραγματικά μετράνε για μένα. Έχοντας υπόψη αυτό, αν το να αναπτυχτείς μετράει για σένα, βρίσκεις χρόνο να το πραγματοποιήσεις;

Αν πέρασες μαζί μου κάποιο σημαντικό διάστημα τα τελευταία 2 χρόνια, τότε θα κατάλαβες πόσο έχει αλλάξει ο τρόπος με τον οποίο σκέφτομαι και λειτουργώ είτε στην προσωπική μου είτε στην επαγγελματική μου ζωή. Προκάλεσα τον εαυτό μου να έχω μια δύσκολη συζήτηση, να αποδεχτό τα λάθη μου και να δω τις αποτυχίες σαν προετοιμασία.

Πιο ειδικά, πως το να βρω χρόνο να αναπτυχτώ βελτίωσε την ποιότητα της ζωής μου;

1.Βλέπω καταστάσεις από διαφορετικές γωνίες. Έγινα πιο αντικειμενικός στις κρίσεις μου και βλέπω πράγματα από άλλη οπτική. Είναι εντάξει να συμφωνείς ότι διαφωνείς.
2. Τώρα έχω πιο πολύ θάρρος από πότε. Όταν λέω ότι θα κάνω κάτι, το κάνω. Έχω εμπιστοσύνη στις ικανότητες και τα ταλέντα μου.
3. Πίστη. Κατάλαβα ότι η πίστη μου ήταν η μοναδική άγκυρα στα ήθη μου, τα πιστεύω μου και στην λήψη των αποφάσεων μου.
4. Ευτυχία. Μπορώ να παλέψω τα άγχη μου, να επικεντρωθώ στους στόχους μου, να υποστηρίζω τις απόψεις μου και να ρωτάω τον εαυτό μου δύσκολες ερωτήσεις. Ποτέ δεν ένιωσα ότι έφτασα στο προκαθορισμένο τέρμα και βλέπω τις καθημερινές προκλήσεις σαν μια διδακτική εμπειρία. Έτσι, έχω λιγότερο άγχος και καλύτερη ποιότητα ζωής.
5. Ανθρώπινες σχέσεις. Δημιουργώντας ανθρώπινες σχέσεις, ακούγοντας και γνωρίζοντας τους άλλους βοηθούν στην ανάπτυξη του συναισθηματικοί IQ.

Το να περνάω χρόνο για να επικεντρωθώ στους στόχους μου και αυτά που θέλω με κάνουν να θέλω να δουλέψω πιο σκληρά και από ένα σημείο και μετά πιο έξυπνα.

Έτσι αν θέλεις να κρατήσεις το κεφάλι σου έξω από το νερό, σκέψου να αρχίσεις να κόβεις δραστηρίοτητες που δεν είναι απολυτά απαραίτητες. Σας προκαλώ να βρίσκετε χρόνο κάθε μέρα να ευχαριστείτε για αυτά που έχετε και να αγωνίζεστε για να μια καλλιεργούμενη νοοτροπία.

personal-development-image

Οδηγός Αθλητών για να επιβιώσουν στις γιορτές

Οι γιορτές είναι υπέροχες. Παίρνεις δώρα, βλέπεις την οικογένεια σου, τους φίλους σου, κάνεις όμορφες δραστηριότητες μαζί τους, τρως καλό φαγητό και έχεις χρόνο να χαλαρώσεις. Όλοι λατρεύουν τις γιορτές. Αλλά πως μπορεί ένας αθλητής να βρει ισορροπία με την προπόνηση και της διατροφή κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου; Είναι μια δύσκολη ερώτηση, αλλά ταυτόχρονα ένα σημαντικό θέμα (αθλητές και προπονητές ενδιαφέρονται να μεγιστοποιήσουν τις προσαρμογές από την προπόνηση και δεν θέλουν να χάσουν καμία προπόνηση). Οι αθλητές που θα αγωνιστούν σε αγώνες της χειμερινής περιόδου είναι πιο πιθανόν να είναι παράλληλα πολύ επικεντρωμένοι στην προπόνηση αλλά και με πολύ άγχος για να μην χάσουν όπως πιστεύουν καμία σημαντική προπόνηση και να μείνουν πίσω σε σχέση με τους υπόλοιπους αθλητές. Πώς μπορούν οι αθλητές και οι προπονητές να βρουν ισορροπία μεταξύ των αυξημένων κοινωνικών υποχρεώσεων χωρίς να πάει χαμένη όλη η μέχρι τώρα σκληρή τους δουλειά;

Η πρώτη ερώτηση που πρέπει να λάβουμε υπόψη είναι αν πρέπει ή όχι να προπονηθούν την ημέρα των Χριστουγέννων και της Πρωτοχρονιάς; Φέτος τα Χριστούγεννα και η Πρωτοχρονιά πέφτουν Τρίτη και για τους περισσότερους ανθρώπους η Τρίτη είναι μέρα προπόνησης. Η λογική λέει ότι θα πρέπει να προπονηθούν. Υπάρχουν πάρα πολλοί αθλητές που δηλώνουν ότι πρέπει οπωσδήποτε να προπονηθούν. Βλέπουν τους εαυτούς τους σας πειθαρχημένους. Άλλοι πιστεύουν ότι είναι μέρες που τους διαχωρίζουν πολύ από τους αντιπάλους τους που δεν θα κάνουν προπόνηση αυτές τις μέρες. Και τα δυο αυτά επιχειρήματα ξεπερνούν τη λογική. Η προπόνηση τα Χριστούγεννα και την Πρωτοχρονιά δεν σε κάνει πιο πειθαρχημένο. Υπάρχουν 365 μέρες σε ένα χρόνο και η πειθαρχία στην προπόνηση τις υπόλοιπες είναι πολύ πιο σημαντική από αυτής της 25ης Δεκεμβρίου ή της 1ης Ιανουαρίου. Παρόμοια, νομίζοντας ότι κάνοντας προπόνηση αυτές τις μέρες τους φέρνει πιο μπροστά από τους αντιπάλους τους είναι κακή φιλοσοφία σκέψης. Μία δύο προπονήσεις δεν τους κάνει Παγκόσμιους πρωταθλητές ή Ολυμπιονίκες. Η προπόνηση είναι μια διαδικασία, με το άθροισμα τους να είναι πολύ καλύτερο από το κάθε μέρος που την αποτελεί. Η ανάγκη για αποκατάσταση ειναι σημαντική τόσο σωματική αλλά και ψυχολογική. Η προπόνηση εκείνες τις μέρες μπορεί να είναι αγχωτική, γιατί ψάχνεις να βρεις κάπου να προπονηθείς όπως επίσης να βρεις και χρόνο μέσα σ’ αυτές τις μέρες. Αυτό το αυξημένο άγχος μάλλον τελικά δεν αξίζει. Δεν λέω ότι οι αθλητές δεν μπορούν να κάνουν προπόνηση. Αν κάποιος για κάποιο λόγο πιστεύει ότι είναι κάτι που έχει συνηθίσει να κάνει, ή το απολαμβάνει ή απλά θέλει να το κάνει, είναι ελεύθερος να το δοκιμάσει. Αυτό που λέω είναι η προπόνηση αυτές τις μέρες δεν είναι κάτι υποχρεωτικά απαραίτητο και μπορεί να είναι περισσότερο επιβλαβές από ότι ωφέλιμο. Συνυπολογίζοντας ότι η περίοδος των γιορτών πέφτει στο τέλος τριών μηνών σκληρής προπόνησης, μερικές επιπλέον μέρες ξεκούρασης αυτή την περίοδο μπορεί να είναι πολύ ωφέλιμες.

Αν επιλέξεις να κάνεις προπόνηση, σε παρακαλώ μην κάνει post σε όλα τα μέσα κοινωνικής δικτύωσης για να δείξεις πόσο αφοσιωμένος είσαι στην προπόνηση. Είναι ενοχλητικό και πιθανόν υπάρχουν άλλοι άνθρωποι που είναι πιο αφοσιωμένοι όλο τον υπόλοιπο χρόνο.

Το κλειδί για επιτυχημένη προπόνηση κατά την περίοδο των εορτών είναι να γίνει καλός προγραμματισμός. Θα υπάρξουν περιορισμοί στην χρήση εγκαταστάσεων, οπότε φρόντισε να ελέγξεις τα ωράρια πριν ξεκινήσεις. Αν δεν θέλεις να έχεις 3-4 συνεχόμενες μέρες ξεκούρασης, μπορείς πάντα να βρεις διαφορετική τοποθεσία να προπονηθείς.

Το επόμενο που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι αν χρειαστεί να ταξιδέψεις κάπου για τις γιορτές.  Οργανώσου κατάλληλα ώστε να έχεις τον απαραίτητο ρουχισμό ή οτιδήποτε άλλο εξοπλισμό θα σε βοηθήσει στην προπόνηση ή αποκατάσταση σου.

Τέλος, όταν τα έχεις οργανώσει όλα αυτά, κάθισε μαζί με τον προπονητή σου και βγάλε ένα πλάνο και πρόγραμμα γι αυτές τις μέρες. Αν θέλεις να προπονηθείς εκείνες τις μέρες και ψάχνεις εναλλακτικές λύσεις μπορείς να πας να τρέξεις σε κάποιο πάρκο ή να κάνεις κυκλική προπόνηση με το σωματικό βάρος στο σπίτι. Πρέπει να είσαι προετοιμασμένος να κάνεις υποχωρήσεις.

Έχοντας όλους αυτούς τους περιορισμούς που αναφέρθηκαν, θα πιστεύεις ότι είναι καλύτερο να παρακάμψεις την προπόνηση εκείνες τις μέρες και να ξεκουραστείς. Είμαι μαζί σου σ’ αυτό. Αξίζει να κάνεις μια λειτουργική αποκατάσταση αυτές τις μέρες. Αυτό κάνει την περίοδο των εορτών πολύ θετική και να κάνει ένα αθλητή να δεχτεί πιο εύκολα από ψυχολογικής άποψης τον μειωμένο όγκο προπόνησης.

Παρόμοια, οι αθλητές έχουν μία τάση να ανησυχούν (μερικές φορές  χωρίς λόγο) για την διατροφή τους. Αυτό γίνεται πιο δύσκολο την περίοδο των γιορτών όταν τριγύρω σου υπάρχουν παντού γλυκά. Μερικές μέρες πριν τις γιορτές καλό είναι να είσαι πιο προσεκτικός ώστε να μπορούν να χαλαρώσουν ψυχολογικά αυτές τις μέρες όσον αφορά την διατροφή.  Αντί να έχεις όλες αυτές τις αρνητικές σκέψεις, θα είναι καλύτερο να χτίσεις ένα καλό υπόβαθρο στις μέρες που οδηγούν στα Χριστούγεννα ώστε να απολαύσεις αυτές τις μέρες.  Μια δυο μέρες όχι και τόσο ιδανικής διατροφής δεν θα σου καταστρέψουν ότι έχεις χτίσει μέχρι τώρα. Δυο βδομάδες όμως από γλυκά και αλκοόλ θα το κάνουν.  Μερικές φορές η λήψη περισσότερων θερμίδων μπορεί να είναι ωφέλιμες για σένα ειδικά αν έχει υπολογίσει καλά τα θρεπτικά συστατικά που θα φας ώστε να ρυθμιστεί ο μεταβολισμός σου και να νιώθεις πολύ καλύτερα. Το να έχεις μια μέρα που μπορείς να χαλαρώσεις και να φας ότι σου αρέσει θα είναι καλό και από ψυχολογικής άποψης ώστε να μην το χαλάσεις με τις μέρες που οδηγούν στην Πρωτοχρονιά.

Το φαγητό τα Χριστούγεννα δεν σημαίνει ότι είναι κακό. Θα υπάρχει πολύ διαθέσιμη πρωτεΐνη στην μορφή της γαλοπούλας ή χοιρινού ή βοδινού κρέατος. Έτσι αυξάνεται ο κορεσμός και μπορείς να αντιμετωπίσεις την πείνα που θα νιώσεις στο υπόλοιπο της μέρας. Φρόντισε να τρως πρωτεΐνη σε κάθε γεύμα, συμπεριλαμβανομένου του πρωινού μετά από το βραδινό γιορτινό τραπέζι.

Θα υπάρχουν επίσης πολλά λαχανικά στο Χριστουγεννιάτικο τραπέζι. Γεμίζοντας το πιάτο σου με λαχανικά σου δίνει τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά όπως και πολλές φυτικές ίνες.  Έτσι θα γεμίσει το στομάχι σου και θα σε αποτρέψουν από το να φας ολόκληρη την τούρτα από την πόρτα του ψυγείου.

Τα Χριστούγεννα είναι επίσης μια καλή περίοδος για να φας καλά λιπαρά. Το κρέας περιλαμβάνει καλές ποσότητες λίπους, συνήθως με καλές ποσότητες βιταμινών και άλλων ιχνοστοιχείων, ώστε να φας όσο χρειάζεσαι. Επίσης θα υπάρχουν πολλοί ξηροί καρποί τριγύρω ώστε να έχει καλές ιδέες για σνακ. Η μαύρη σοκολάτα μπορεί επίσης να είναι χρήσιμη και περιέχει πολλά αντιοξειδωτικά και πολυφαινόλες.

Τι να αποφύγεις; Σαν αθλητής θα πρέπει να ρυθμίσεις τις ποσότητες αλκοόλ που θα πιεις. Το αλκοόλ έχει υψηλές θερμίδες χωρίς θρεπτικά συστατικά, καθώς επίσης αυξάνει τις πιθανότητες να παραφάς.

Ελπίζω, ότι σας έδωσα καλές ιδέες ώστε η περίοδος των εορτών να μην καταστρέψει την προπόνηση και την διατροφή σας. Ο κύριος στόχος είναι να φτιάξεις ένα πλάνο ώστε να μπορέσεις να απολαύσεις αυτές τις μέρες. Τα Χριστούγεννα είναι μια τόσο μικρή περίοδος όπου το να χάσεις προπόνηση ή να κλέψεις μερικά γεύματα δεν έχουν νόημα. Αντίθετα, χρησιμοποίησε αυτό το χρόνο να περάσεις καλά αυτές τις λίγες μέρες! Καλές Γιορτές!Bicep-Curl