Quando si parla di velocità umana, si pensa immediatamente allo sprint. Usain Bolt ha raggiunto un picco vicino ai 44 km/h nel suo record dei 100 metri in 9,58 secondi. Questo numero impressiona, ma racconta solo una parte della storia. La velocità massima del corpo umano dipende da ciò che si misura: la corsa, la tolleranza alle accelerazioni in veicolo, o ancora la caduta libera. Ogni situazione mette in gioco vincoli fisiologici molto diversi.
Tempo di contatto con il suolo: il vero limite dello sprint
Si immagina spesso che correre più veloce significhi spingere più forte nel suolo. La ricerca recente in biomeccanica mostra altro. Negli sprinter di livello mondiale, la velocità di punta è legata a un tempo di contatto con il suolo inferiore a 0,09 secondi, con forze verticali dell’ordine di tre a cinque volte il peso del corpo.
Gli studi di Weyand et al. (Journal of Applied Physiology, 2010) hanno stabilito che il limite di velocità non deriva dalla forza massima delle gambe, ma dalla rapidità di applicazione di questa forza durante un tempo di contatto estremamente breve. Qui si raggiunge un collo di bottiglia neuromuscolare: il sistema nervoso non può reclutare le fibre muscolari molto più rapidamente.
I migliori sprinter raggiungono una velocità orizzontale vicina a 12,2-12,4 m/s. Per esplorare in dettaglio la velocità massima del corpo umano, è necessario comprendere che i margini di progresso futuri riguarderanno aggiustamenti minimi del tempo di contatto e della fase di oscillazione della gamba libera, non un balzo spettacolare di potenza bruta.
Velocità di punta nella corsa: record e margine di progresso
Il record di Usain Bolt rimane il riferimento assoluto dello sprint umano. Il suo picco di velocità è stato misurato tra il 60° e l’80° metro della sua corsa, dove l’accelerazione cede il posto al mantenimento della velocità massima.
Ciò che colpisce quando si guarda l’evoluzione dei record dei 100 metri nel corso di diverse decadi è il rallentamento dei guadagni. Ora si guadagnano centesimi di secondo, non decimi. Diversi biomeccanici stimano che il margine di progresso del record mondiale sia diventato molto ridotto, dell’ordine di pochi centesimi al massimo.
Perché questo limite? I fattori limitanti si accumulano:
- Il tempo di contatto con il suolo non può scendere al di sotto di una soglia fisiologica senza che il piede perda ogni capacità di trasmettere la forza al suolo.
- La fase di “swing” (ritorno della gamba libera in avanti) è vincolata dalla lunghezza dei segmenti ossei e dalla velocità di contrazione dei flessori dell’anca.
- La rigidità tendinea, in particolare del tendine d’Achille, gioca un ruolo di molla la cui elasticità ha un limite meccanico.
Non si parla quindi di un muro assoluto, ma di un rendimento decrescente dove ogni guadagno richiede un’ottimizzazione sproporzionata.
Accelerazione e forza G: ciò che il corpo sopporta al di fuori della corsa
La velocità bruta, di per sé, non pone alcun problema al corpo umano. Gli astronauti della ISS orbitano a quasi 28.000 km/h senza avvertire il minimo disagio. Ciò che ferisce o uccide, non è la velocità, è il cambiamento di velocità: l’accelerazione o la decelerazione.
Si misura questa costrizione in G (multipli dell’accelerazione gravitazionale terrestre). I piloti di caccia subiscono regolarmente accelerazioni di diversi G durante manovre serrate. I test condotti alla centrifuga di Johnsville, in Pennsylvania, durante la preparazione del programma Apollo, hanno permesso di stabilire soglie di tolleranza umana in diverse orientazioni del corpo.
La tolleranza ai G dipende dall’asse di applicazione e dalla durata. Un’accelerazione breve petto-schiena è molto meglio tollerata rispetto a un’accelerazione testa-piedi prolungata, che provoca un velo nero e poi una perdita di coscienza per drenaggio del sangue dal cervello.
Decelerazione brusca: lo scenario più pericoloso
In un incidente stradale o in una caduta, è la decelerazione a causare lesioni. Gli organi interni continuano a muoversi alla velocità iniziale mentre la gabbia toracica si ferma. Il cervello colpisce la scatola cranica, il fegato si lacera a livello dei suoi legamenti di sospensione.
I resoconti variano sul limite esatto di decelerazione mortale, poiché dipende dalla durata dell’esposizione, dall’asse e dalla protezione indossata. Si sa che alcuni piloti sono sopravvissuti a picchi di decelerazione molto elevati per frazioni di secondo, mentre accelerazioni moderate ma prolungate sono sufficienti a provocare lesioni gravi.
Caduta libera e velocità terminale: un caso a parte
La caduta libera illustra un altro aspetto della velocità umana. Un corpo in posizione ventrale raggiunge una velocità terminale di circa 200 km/h nell’atmosfera standard, frenato dalla resistenza dell’aria. In posizione a testa in giù, braccia lungo il corpo, questa velocità aumenta sensibilmente grazie alla riduzione della superficie frontale.
Durante il salto in caduta libera dalla stratosfera effettuato da Felix Baumgartner nel 2012, la velocità ha superato Mach 1 (cioè oltre 1.200 km/h) a causa della bassissima densità dell’aria in altitudine. Il corpo umano ha superato il muro del suono senza danni, perché l’accelerazione era progressiva e la pressione dinamica rimaneva gestibile a quell’altitudine.
Questo caso dimostra che la velocità assoluta non ha un limite biologico in sé. Un umano potrebbe teoricamente viaggiare a qualsiasi velocità, inclusa una frazione significativa della velocità della luce, a condizione che le fasi di accelerazione e decelerazione rimangano nei limiti tollerabili dall’organismo.
Ciò che definisce il limite reale del corpo umano di fronte alla velocità, non è mai il contatore in km/h. È la brutalità del cambiamento. Un sprinter si scontra con la capacità dei suoi muscoli di colpire il suolo in meno di un decimo di secondo. Un pilota si scontra con il drenaggio sanguigno provocato dai G. Un passeggero di un incidente si scontra con la decelerazione istantanea. Ogni contesto impone il proprio limite, e nessuno di essi è davvero una questione di pura velocità.