La biomeccanica di Getting Over It, può il corpo umano fare simili sforzi?

Un tizio  mezzo nudo dentro un pentolone che si deve arrampicare usando un martello, scopriamo se ciò sia possibile.

Seriamente, alzi la mano chi non ha veramente mai visto anche solo un gameplay di questo gioco.

C’è stato un periodo in cui era più scontato di un attacco degli U.S.A. ad una qualsiasi nazione non sotto la loro influenza diretta dove è stato trovato il petrolio.

Tutti i grandi gamer ci hanno fatto almeno un episodio, da Favij a Zeb89.

Interroghiamoci però su una cosa su cui l’autore non avrebbe mai pensato ci saremmo mai fatto delle domande (a parte la lore, che diamo per scontato non esista in questo titolo): Un essere umano potrebbe mai salire attraverso gole ripide e montagne di oggetti randomici usando un martello come leva incastrato in un pentolone?

 

Premesse fisiche:

Consideriamo:

1)una persona media che pesa 75 kg.

2)Un calderone di ghisa usato come pentolone ( approssimiamo a quelli che si trovano su ebay per semplicità in quanto se no dovremmo calcolare degli integrali definiti brutti e fare dei calcoli osceni per il solido di rotazione) di ghisa da circa 6Kg.

3) Il martello ha una massa di circa 5 Kg e consideriamo la testa del martello puntiforme e lungo braccio del tizio + martello = 65 cm+ 130 cm= 195 cm

4) consideriamo le forze non conservative trascurabili (attrito aria e radente della punta del martello sulla superficie di appoggio).

5) si considera il salto tipico una rotazione di 180° in 0,75 secondi.

Partiamo col dire che è necessario calcolare l’energia cinetica rotazionale che serve per compiere un movimento rotazionale di slancio col martello tipico del personaggio, a braccia distese.

Per calcolarla ci serve il momento di inerzia del sistema.

Si consideri il sistema calderone + uomo puntiforme agganciato ad una estremità del martello, il che contribuisce al calcolo del momento di inerzia totale Ml² (M è la massa del sistema calderone + uomo ed l è la distanza dal fulcro di rotazione dove si applica il momento).

L’altra estremità del martello è il fulcro della rotazione.

Il solo martello ha un momento di inerzia applicato a questo fulcro di 1/3(ml²), dove m è la massa del martello.

Il momento di inerzia totale è dunque: 1/3(ml²)+Ml² che per semplicità chiameremo I più avanti.

L’energia cinetica rotazionale è quindi data dall’espressione: K= 1/2 I ω² dove ω è la velocità angolare

Sviluppando i calcoli K = 1/2 I ω² = 1/2 (1/3(ml²)+Ml²) ω² = l²ω²(m/6+M/2).

 

L’energia cinetica sviluppata è pari a 2890 J circa, ovvero quello che servirebbe a sollevare 330kg da terra circa.

 

Per intenderci cosa significa sollevare 330kg da terra, ecco qui a destra uno stacco sumo da 330kg.

 

Questioni di fisiologia:

Un gesto (nel senso pesistico del termine) simile rientra tra quelli che sono classificati come movimenti esplosivi. A livello istologico il tessuto che si occupa di questo movimento è il muscolo striato.

La fibra muscolare è un ” unico cellulone” allungato con capacità contrattili, caratterizzate visivamente inoltre dal fatto di essere polinucleate, ossia evre più di un nucleo. La membrana delle cellule  muscolari è detta sarcolemma, mentre il citoplasma viene detto sarcoplasma.

La principale struttura intracellulare è rappresentata dalla miofibrilla, ossia un fascio di proteine contrattili ed elastiche altamente organizzate, responsabili della contrazione.

Una struttura essenziale è il reticolo sarcoplasmatico, ossia una tipologia di reticolo endoplasmatico specializzato, capace di rilasciare ioni Ca2+ ed avvolge completamente la miofibrilla.

Il reticolo sarcoplasmatico è costituito da tubuli longitudinali detti cisterne terminali.

Il reticolo sarcoplasmatico concentra e sequestra Ca2+ con l’ausilio di una Ca2+ATPasi della membrana del reticolo sarcoplasmatico.

Il calcio rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico  genera segnali calcio che svolgono un ruolo fondamentale nella contrazione di tutti i muscoli.

Strettamente associato alle cisterne terminali c’è una rete ramificata di tubuli trasversi chiamati tubuli T che formano con in rapporto Due cisterne+ un tubulo una triade.

I tubuli T permettono ai potenziali di azione di propagarsi rapidamente sulla superficie cellulare verso l’interno della fibra in modo da raggiungere le cisterne terminali praticamente nello stesso momento e rilasciare Ca2+.

La contrazione:

Il fenomeno della contrazione è basato sul ruolo della miosina la proteina che ha il compito di fare da motore per la contrazione.

Le varie isoforme di miosina caratterizzano i vari tipi istologici di muscolo, in quanto ne deriva una differenza importante nella velocità di contrazione.

Ogni molecola di miosina è costituita da due catene proteiche che si intrecciano a formare una lunga coda e due teste globulari. La coda a forma di bastoncino è rigida, mentre le teste che hanno una regione mobile che fa da cardine nel punto di unione con la coda.

E’ questa regione cardine che permette la rotazione delle teste intorno al loro punto di attacco. Ogni testa possiede due catene proteiche, una leggera ed una pesante.

Il vero motore è quella pesante, infatti lega l’ATP e usa l’energia del legame fosfato per creare il movimento. La testa della miosina potremmo dire che a tutti gli effetti è un enzima, in quanto si comporta come una ATP-asi, di conseguenza la chiamiamo Miosina-ATPasi.

Inoltre la catena pesante contiene un secondo importante sito, ossia il sito di legame per l’actina.

Nel muscolo striato, quello che interessa a noi in questa situazione, circa 250 unità di miosina si uniscono a formare un filamento spesso, che è organizzato in modo da avere tutte le teste raggruppate all’estremità, mentre abbiamo un fascio di code al centro.

Quanto alle actine, si tratta del filamento sottile della struttura della fibra muscolare.

Diciamo che il filamento sottile è un polimero simile ad una doppia elica di perle che si avvitano attorno al filamento interno di nebulina, una molecola filiforme resistentissima ed inestensibile. Le “perle” che formano il filamento sottile sono monomeri globulari di quella piccola molecola che è la G-actina.

Il così detto “power stroke”, ossia il colpo di fora che fa contrarre la struttura del muscolo deriva dall’attacco della testa di miosina all’actina, che viene trascinata via.

Cosa centra in tutto ciò il Ca2+?

Se il calcio non venisse rilasciato il sito in cui l’actina viene legata dalla miosina rimarrebbe ostruito da una molecola detta troponina, che finchè non giunge il calcio a legarla non si smuoverebbe, impedendo di netto il legame tra le due. Da questo punto di vista possiamo dire quindi che affinchè avvenga il movimento servono due molecole che diano il via libera, ossia il Ca2+ per sbarazzarsi della troponina, e dell’ATP che si scinda in ADP+Pi affinché la reanzione tra actina e miosina sia favorita ed avvenga.

Il rilascio del calcio avviene quando il segnale elettrico proveniente dal sistema nervoso, ossia il potenziale d’azione, che si propaga lungo la membrana e lungo i tubuli T provocano il rilascio dal reticolo sarcoplasmatico.

I canali di rilascio del calcio del reticolo sarcoplasmatico sono detti recettori per la rianodina. Quando il segnale elettrico depolarizzante arriva a livello dei recettori per i canali voltaggio-dipendenti per il calcio (DHP), il recettore cambia conformazione. la nuova conformazione fa aprire i canali dei recettori per la rianodina al fine di causare il rilascio del calcio dal reticolo sarcoplasmatico. Il calcio accumulato nelle cisterne e nel reticolo si diffonde banalmente secondo gradiente e raggiunge il citoplasma dove poi avviene la contrazione.

Ma a livello macroscopico come è strutturato un muscolo?

I miofilamenti di actina e miosina, che costituiscono le miofibrille, presentano una disposizione particolare, responsabile dell’immagine striata delle fibre
muscolari scheletriche. Esaminando una sezione longitudinale delle miofibrille, possiamo notare, al microscopio a luce polarizzata, l’alternarsi di bande scure o bande A (Anisotrope) e bande I (Isotrope) più chiare; le bande I sono divise a metà da una linea scura, la linea o stria Z, mentre una banda più chiara, banda H, divide a metà la banda scura A. Il tratto di miofibrilla compreso tra miofibrilla risulterà perciò costituita da una successione di sarcomeri.


Il sarcomero è l’unità funzionale elementare della miofibrilla e, di conseguenza, del muscolo scheletrico.
Al microscopico elettronico possiamo vedere come sono disposti i miofilamenti all’interno del sarcomero: i filamenti spessi (di miosina) sono disposti parallelamente tra loro, nella porzionecentrale del sarcomero (banda A); i filamenti sottili (di actina) decorrono tra
quelli spessi (ogni filamento spesso è circondato da 6 sottili) e si ancorano con una estremità alla linea Z.

La banda I è costituita solo da filamenti sottili; la banda H solo da filamenti spessi (poiché i filamenti sottili nel muscolo a riposo non raggiungono il centro del sarcomero); nella banda A, infine, si ha la sovrapposizione dei filamenti spessi e sottili. La miosina presenta dei prolungamenti (teste) che formano dei ponti trasversali che la collegano ai filamenti di actina.

A livello di questi ponti trasversali hanno luogo le reazioni biochimiche che permettono lo scorrimento dei filamenti di actina su
quelli di miosina; si ritrova qui, infatti, un enzima, l’ATPasi, che scinde l’ATP, liberando l’energia necessaria per avviare questo processo.

 

 

 

 

 

Conclusioni:

Considerando gli aspetti biomeccanici,  la fisiologia dei gruppi muscolari chiamati in gioco (tutti i dorsali, il tricipite ed a tratti addome e trapezi ) ed il tipo di carico estremamente pesante per muscoli che nel complesso sono forti ma che non hanno speranza nel gestire una spinta che metterebbe in difficoltà sistemi di gruppi muscolari ben più possenti ( come le gambe) (ovviamente in un fisico natural), possiamo concludere il il gioco “Getting over it” non è per nulla realistico, e per fare i movimenti più comuni richiederebbe una forza sovrumana.

 

 

Si ringrazia Tommaso Ruscitti per il supporto matematico fornito.

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