Modifica delle strutture muscolo-tendinee - parte I
Esistono due principali tipi di modifiche strutturali che si verificano a seguito dell’azione di una forza esterna: modificazioni elastiche e modificazioni plastiche. Queste ultime possono presentare una componente viscosa.
Il cambio di conformazione macroscopico a seguito di una forza non risulta evidente quando il corpo resiste a tale sollecitazione. In realtà, dal punto di vista microscopico, l’assorbimento della tensione esterna si traduce sempre in una variazione di tensione interna del materiale presente tra le molecole e gli atomi che la compongono, evidentemente non percettibile dall’occhio umano.
Le strutture che vanno incontro a modificazioni elastiche restituiscono l’intera energia impressa su di esse nella stessa forma di partenza perché la variazione delle dimensioni è in rapporto lineare con l’entità del carico secondo la relazione: F = -K • ΔL (Fig. 3A). Quest’ultima, se integrata per ogni lunghezza infinitesima, genera il lavoro dipendente a sua volta dalla variazione di lunghezza: L = ½ • K • ΔL2.
La costante elastica (K) è propria di ogni materiale elastico e rappresenta la resistenza con cui esso si oppone all’allungamento.
Un muscolo, in quanto tessuto biologico dotato di capacità visco-elastiche, è in grado di subire questo tipo di deformazione grazie alla propria componente elastica.
Questa è fornita principalmente dalle strutture passive (fasce muscolari fibrose e tendini) ma anche da strutture attive, le più delicate, come i filamenti di Titina che fissano gli spessi filamenti di Miosina ai dischi Z che a loro volta congiungono i sarcomeri in serie. In questo modo, a seguito di un allungamento muscolare oltre la lunghezza di riposo, i sarcomeri e quindi la fibra muscolare può facilmente tornare nella posizione di partenza.
Le strutture che vanno incontro a modificazioni plastiche, al contrario, restituiscono l’intera energia impressa su di esse in una forma diversa da quella di partenza.
Nel comportamento plastico (Fig.3B) il materiale resiste alla forza fino a che questa raggiunge un livello critico (C); a questo punto la variazione delle dimensioni progredisce per tutta la durata di applicazione della forza (d) e la deformazione si mantiene poi costante dopo la cessazione del carico.
FIGURE 3A, 3B – COMPORTAMENTO DI UN MATERIALE ALLA TENSIONE: 3A ELASTICO, 3B PLASTICO. (K): COSTANTE ELASTICA.
Per queste due modificazioni strutturali il tempo di azione della sollecitazione non influisce sulla deformazione, cioè esse avvengono in teoria istantaneamente. Le deformazioni plastiche di alcuni materiali sottoposti ad un carico costante presentano un comportamento viscoso, per cui la deformazione dipende, oltre che dall’entità della forza applicata, anche dal tempo di applicazione.
FIGURA 3.1- COMPORTAMENTO VISCOSO DI UN MATERIALE SOTTO L’AZIONE DI DUE DIVERSE FORZE.