The Case of the Squat Part I

Whether you want more booty or quads, being a mechanic can alter your squat perception.

One of the most misunderstood and abused exercises that I see in the gym is the squat. While being an amazing total body exercise (placing emphasis in the lower body of course) technique can make it one of the worst, with serious consequences. In this first part I’m going to show you how different body positions can alter things.

3 main variations of the squat:

High bar squat, low bar squat and the front squat. Most people when they think about squatting think quads. With a little knowledge of biomechanics though, you will realise how the above variations place emphasis on different musculature! I’ll try not to bore you with too much science. Here goes:

Rotation

In any given exercise there are points of rotation (POR) or fulcrums. In our discussion the ones of interest are the hip and the knee joint. When you come up from the bottom position of a squat, you perform extension at both of these joints (POR). Hip extensors are the glutes and hamstrings aka the “posterior chain”. Knee extensors are the quadriceps. In order to do that, you need to overcome some external resistance be that your bodyweight or some form of extra resistance (barbell).

Levers

A moment arm is the distance between a POR (hips, knee) and the point at which the rotational force is applied (in this case the barbell or to be precise gravity acting on the barbell), measured at 90 degrees from the point of force application (Fig.1)

Untitled1
Figure 1

The moment force is expressed in M= F (force applied to the bar) x d (length of moment arm). The magnitude of M tells us how much the object (knee, hips) is striving to turn. Shit that was boring! Bear with me….

From the equation we realize that the greater the distance of the rotational force from the fulcrum the greater the moment arm (that’s what we want!) Just imagine having a small ass wrench opposed to a big ol’ one to try and screw a bolt. I’ll take the big one any day!!

 Length Tension

For muscle to contract, crossbridges must be formed between the myofilaments. Crossbridge formation is prevented either by excessive lengthening or shortening of the sarcomere. Maximum tension and therefore force can be achieved when muscle is slightly lengthened or about 120% of its resting length. In layman’s terms you need to slightly stretch a muscle that you want to maximally activate.

I can hear you snoring already. Ok, ok I’ll shut up. Trust me, this is more info than you’ll ever need! That’s all for your plumbing course…err…. biomechanics I meant!

We got wrenches we got bolts! Let’s put theory into practice and make something happen!

As mentioned earlier we have 3 squat variations:

 

1 2
Figure 2

 

Low-bar

IMG_5061
Pic. 1

The name refers to the fact that the bar sits low on the back. How low? The lowest safest position is right below the spine of the scapula (Pic 1). Any lower than that and the bar would be difficult to handle with appreciable weight loaded on it. So let’s apply the aforementioned knowledge on this type of squat. It is obvious that in order not to fall backward and to keep our base of support over the midfoot (that’s were it should always be when squatting) you will need to lean more forward. What this does:

  1. The back  can be more horizontal relative to the floor, which means that there is a better lever relative to the hips, so the posterior chain does the work. Think hamstrings and glutes. Back gets a beating too, especially the lower part.
  2. The hamstrings are a biarticular (crosses two joints) muscle, which cross the hips and the knees. On the bottom position of the squat we can see that they are shortened at the knee joint. Therefore, in order to maximize hamstring involvement we need to at least stretch them at the hip end. Bending more forward accomplishes just that. Glutes get a better stretch as well.

 

LowBar
Figure 3

 High-bar

IMG_5063
Pic. 2

High bar is the style that you will see more often in the gym. For a novice it feels a little more natural and it’s not as tricky in the execution. In this type of squat the bar sits higher on the upper traps (pic. 2). In order for the lifter to balance and not fall face forward, (as much as it would be tempting to watch) he/she is forced to stay more upright. The result:

  1. The back is more vertical; therefore the lever is more advantageous to the knee. This type of squat places more emphasis in the anterior chain (or the quads).
  2. Because of the fact that the athlete stays more upright, the knee angle is more closed therefore we get a slight stretch on the quads, whereas the hip angle is more open therefore less activation of the hamstrings and glutes.
HighBar
Figure 4

Front Squat

IMG_5089
Pic. 3

The front squat puts the lifter in an even more upright position than the other two variations. What this does, it lessens the torque (forward lean), compression (high spinal loads) and flexion. A recent study (5) also shows that the front squat works the quads harder with less stress on the knees. It is also shown to be more effective at activating the vastus lateralis and the rectus femoris. An excellent variation is the goblet squat, which I am going to analyze on the second instalment of the squat series.

  1. Back is as vertical as possible to compensate for the weight that rests in front of the body so the base of support can be kept over midfoot. That makes the moment arm of the knee more favorable.
  2. Knee angle is even more closed and hip angle remains relatively open. This activates the quads maximally.

 

FrontSquat
Figure 5

But wait. What do I do?

One variation does not cancel the other. It all depends on:

  1. Who your client is
  2. His/her needs
  3. What limitations he/she has (joint health, mobility, muscle imbalances, technical proficiency)
  4. Goals (sports, general fitness etc)

Powerlifters mainly use low bar squats. It increases forward leaning, puts more emphasis on the posterior chain and a greater stress on the back muscles. Glutes are the most powerful muscle in the body (hint: want more booty? Stick with low bar!). This type of squat is probably going to allow you to push the most weight.

Actually in order of difficulty (not technical necessarily) it goes like this: Low bar, high bar, front (easier to harder). If your goal is physic enhancement or transference to Oly lifts I would stick to the high bar and especially front squats.

My advice? Unless your client is an athlete of a specific sport that would benefit strictly from the use of one, I would use them all to activate as much muscle fibers as possible while taking the following under consideration:

For a client that has poor glute and/or posterior chain activation I would probably stick with a low bar squat. On the other hand, if low back pain was a problem and technique was an issue I would stay away from them (low bar). As mentioned earlier biomechanical analysis indicates that the front squat places less compressive forces on the knees. Therefore an athlete/client with knee problems/sensitivity should probably stick to a more upright squat.

Coming up: Squat myths and how to solve squat technique problems. See you soon!

References

1. Baechle TR and Earle R. Essentials of Strength and Conditioning (2nd ed). Champaign: Human Kinetics, 2000. Print.

2. Rippetoe, Mark and Stef Bradford. Starting Strength Basic Barbell Training 3rd Edition. Wichita Falls, Texas: The Aasgaard Company, 2011. Kindle.

3. Wirhed, Rolf. Athletic Ability and the Anatomy of Motion. Orebro, Sweden: Harpoon Publications AB, 1984. Print.

4. Thompson, Walter R. ACSM’S Resources for the Personal Trainer. Baltimore, MD: Lippincott Williams & Wilkings, 2010. Print.

5. Gullett JC, Tillman MD, Gutierrez GM, Chow JW. A biomechanical comparison of back and front squats in healthy trained individuals. Journal of Strength and Conditioning Research. 2009 Jan;23(1):284-92.

6. Boyle, Michael. Advances in Functional Training: Training techniques for Coaches, Personal Trainers and Athletes. Santa Cruz, California: On Target Publications, December 2011. Kindle.

Η Περίπτωση του Squat Mέρος Πρώτο

Είτε θες καλύτερο κώλο είτε πόδια, το να είσαι μηχανικός θα σου αλλάξει άποψη.

To squat πρέπει να είναι μια από τις πιο παρεξηγημένες και κακο-εκτελεσμένες ασκήσεις. Ενώ είναι μια φανταστική άσκηση για όλο το σώμα (με έμφαση φυσικά στο κάτω μέρος του σώματος) με φοβερά λειτουργικά αποτελέσματα, η λάθος τεχνική μπορεί να την μετατρέψει σε εφιάλτη για τον αθλούμενο και παράδεισο για ορθοπεδικούς/φυσικοθεραπευτές!! Η τεχνική στο επόμενο άρθρο. Σε αυτό το πρώτο μέρος θέλω να αναλύσω πως η διαφορετική θέση της μπάρας ως προς το που την κρατάμε μπορεί να αλλάξει δραστικά τα πράγματα.

3 βασικές παραλλαγές:

Squat με τη μπάρα ψηλά (high bar), squat με τη μπάρα χαμηλά (low bar) και τέλος το front squat στο οποίο η μπάρα βρίσκεται μπροστά. Με λίγη γνώση βιομηχανικής θα δείς πως αυτές οι παραλλαγές μπορούν να ενεργοποιήσουν διαφορετικές μυικές ομάδες περισσότερο! Θα προσπαθήσω να κρατήσω την θεωρία στο ελάχιστο. Εχουμε και λέμε:

Περιστροφή

Σε οποιαδήποτε άσκηση υπάρχουν σημεία περιστροφής (ΣΠ) ή υπομόχλια. Στην συγκεκριμένη περίπτωση αύτα που μας ενδιαφέρουν είναι οι αρθρώσεις το ισχύου και του γονάτου. Στην μυομετρική φάση του squat (απο κάτω προς όρθια θέση) εκτελείς έκταση και στα 2 αυτά σημεία (ΣΠ). Οι εκτείνοντες του ισχύου είναι οι γλουτοί και οι οπίσθιοι μηριαίοι ή αλλιώς η «πίσω κινητική αλυσίδα». Ο εκτείνον του γονάτου είναι ο τετρακέφαλος.

Μοχλοί

Βραχίονας ροπής ονομάζεται η απόσταση μεταξύ το ΣΠ (ισχύο, γόνατο) και το σημείο στο οποίο ασκείται η περιστροφική δύναμη (στην περίπτωση μας η μπάρα η για να είμαστε πιο ακριβείς η βαρύτητα που ενεργεί πάνω στη μπάρα) μετρημένη σε 90 μοίρες απο το σημείο εφαρμογής της δύναμης (Fig. 1).

Untitled1
Figure 1

Η δύναμη ροπής M εκφράζεται απο τον τύπο M = F (η δύναμη που ασκείται στη μπάρα) x d (το μήκος του βραχίονα ροπής). Το μέγεθος του M μας λέει πόσο το αντικείμενο (γόνατο, ισχύο) προσπαθεί να στρέψει. Αν διαβάζεις ακόμα σε θαυμάζω!! Μέχρι κι εγώ βαρέθηκα! Λίγο ακόμα…

Απο την εξίσωση καταλαβαίνει κανείς οτι όσο μεγαλύτερη η απόσταση της περιστροφικής δύναμης απο το υπομόχλιο τόσο μεγαλύτερος ο βραχίονας ροπής (ακριβώς αυτό που θέλουμε). Φαντάσου να έχεις ενα μικρούλι κοντό κατσαβιδάκι να προσπαθείς να βιδώσεις αντί για ενα μακρύ! Καλή τύχη!!

Ένταση Μήκους

Για να μπορέσει ο μυς να κάνει σύσπαση, εγκάρσιες γέφυρες πρέπει να σχηματιστούν μεταξύ των μυονηματίων. Ο σχηματισμός αυτός εμποδίζεται είτε απο υπερβολική διάταση ή σύσπαση του σαρκομερίου. Μέγιστη ένταση και κατά επέκταση δύναμη στον μυ μπορεί να επιτευχθεί όταν ο μυς είναι ελαφρός διατειμένος η περίπου 120% του μήκους του εν ηρεμία.

Με απλά λόγια: Πρέπει ελαφρώς να διατείνεις τον μυ που θες να δουλέψεις περισσότερο!

Εντάξη σε ακούω να ροχαλίζεις, θα σταματήσω να μιλάω (πες το αυτο στους μαθητές μου να δεις τι θα σου πουν). Ετσι κι αλλιώς σου έχω δώσει περισσότερες πληροφορίες απ ότι θα χρειαστείς. Τέλος λοιπόν το μάθημα σου στα υδραυλικά..εεεεε….στη βιομηχανική εννοώ!

Εχουμε κατσαβίδια, βίδες, ας τα βάλουμε όλα κατω να δούμε τι μπορούμε να φτιάξουμε.

Όπως είπαμε πριν έχουμε 3 βασικές παραλλαγές στο squat:

1 2
Figure 2

Μπάρα Χαμηλά

IMG_5061
Pic. 1

Το όνομα αναφέρεται στο γεγονός οτι η μπάρα «κάθεται» σχετικά χαμηλά στην πλάτη. Πόσο χαμηλά; Το πιο ασφαλές σημείο ειναι ακριβώς κάτω απο την άκανθα της ωμοπλάτης (Pic 1). Οτιδήποτε πιο κάτω θα ήταν δύσκολο ως αδύνατο να την στηρίξεις με εύλογα κιλά πάνω της. Ας εφαρμόσουμε την θεωρία σε αυτή την παραλλαγή. Είναι ξεκάθαρο οτι για να ισορροπήσουμε και να μην πέσουμε προς τα πίσω θα πρέπει να σκύψουμε μπροστά περισσότερο και να κρατήσουμε τις κνήμες σχετικά κάθετες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα:

Α. Οσο πιο οριζόντια είναι η πλάτη ως προς το πάτωμα, τόσο πιο αποτελεσματικός ο μοχλός ως προς το ισχύο που σημαίνει οτι ενεργοποιείς την πίσω κινητική αλυσίδα περισσότερο. Σκέψου γλουτούς και οπίσθιους μηριαίους. Η πλάτη επίσης (χαμηλά) δουλεύει αρκετά.

 

LowBar
Figure 3

Β. Οι οπίσθιοι μηριαίοι ειναι διαρθρικοί (κροσάρουν 2 αρθρώσεις – ισχύο και γόνατο) μύες. Κατά την εκτέλεση του squat στη χαμηλή θέση (Fig 3), είναι βραχγυμένοι στο γόνατο. Οπότε για να τους ενεργοποίησουμε όσο περισσότερο μπορούμε πρέπει να σκύψουμε πιο μπροστά κλείνωντας την γωνία στο ισχύο(διατειρώντας φυσικά την φυσική λόρδωση της σπονδυλικής. Θα επεκταθώ στη τεχνική του squat στο επόμενο άρθρο). Κατ’ αυτό τον τρόπο ενεργοποιείται περισσότερο και ο γλουτός.

Μπάρα Ψηλά

IMG_5063
Pic. 2

Το κλασικό στύλ squat που θα δεις το 90% να κάνει στο γυμναστήριο. Για κάποιον αρχάριο είναι καλύτερη επιλογή μιας και είναι λίγο πιο φυσική κίνηση και ως εκ τούτου πιο εύκολη στην εκτέλεση. Σε αυτή τη παραλλαγή η μπάρα «κάθεται» ψηλά στον άνω τραπεζοειδή (Pic 2). Για να μη πέσεις και φας τα μούτρα σου (όσο κι αν θα ήθελα να το δω ;-0) πρέπει να μείνεις πιο όρθιος κατά την εκτέλεση. Ως αποτέλεσμα:

Α. Η πλάτη είναι πιο κάθετη, οπότε ο μοχλός είναι πιο πλεονεκτικός ως προς το γόνατο. Αν θες να ενεργοποιήσεις περισσότερο τετρακέφαλο επέλεξε αυτή την παραλλαγή.

HighBar
Figure 4

Β. Επειδή πρέπει να στέκεσαι πιο όρθιος εδώ, η γωνία στο γόνατο είναι πιο κλειστή οπότε ο τετρακέφαλος θα έχει και την επιθυμιτή «ελαφρά διάταση» ενώ η γωνία στο ισχύο παραμένει πιο ανοιχτή με αποτέλεσμα να μην ενεργοποιείται μέγιστα η πίσω κινητική αλυσίδα.

Front Squat

IMG_5089
Pic. 3

Το όνομα front squat (μπροστινό squat) αναφέρεται στο γεγονός ότι η μπάρα βρίσκεται μπροστά απο το σώμα και κάθεται πάνω στο δελτοειδή (Pic 3). Εχοντας αντίβαρο (την μπάρα) ο αθλητής μπορεί να κάτσει σχεδόν κάθετος. Αυτό μειώνει τη ροπή (σκύψιμο μπροστά), συμπίεση (υψηλά φορτία στη σπονδυλική) και την κάμψη. Επιπλέον πρόσφατη έρευνα (5) δείχνει ότι το front squat γυμνάζει τον τετρακέφαλο περισσότερο (λες και δεν το είχες καταλάβει μέχρι τώρα!) με λιγότερη επιβάρυνση στα γόνατα (αυτό όμως;). Μια παραλλαγή και μια απο τις αγαπημένες μου ασκήσεις είναι το goblet squat. Θα το αναλύσουμε στο επόμενο blog post. Σημεία που μας ενδιαφέρουν:

Α. Η πλάτη είναι όσο κάθετη θα μπορούσε να είναι μιάς και μπορείς να ισορροπήσεις έτσι με το βάρος να βρίσκεται μπροστά. Ο μοχλός ροπής ευνοεί την άρθρωση του γονάτου εδώ.

FrontSquat
Figure 5

Β. Η γωνία στο γόνατο ακόμα πιο κλειστή ενώ ανοίγει στο ισχύο. Ως αποτέλεσμα ο τετρακέφαλος είναι μέγιστα ενεργοποιημένος.

Οκ καλά όλα αυτά αλλά πιο απ’όλα να κάνω;;

Η απάντηση: ΟΛΑ. Το ένα δεν αναιρεί το άλλο. Ολα εξαρτώνται απο:

  1. Ποιός είναι ο πελάτης σου
  2. Τι ανάγκες έχει
  3. Τι περιορισμούς έχει (υγεία συγκεκριμένης άρθρωσης, κινητικότητα, μυικές ανισορροπίες, τεχνικό επίπεδο)
  4. Τι στόχους έχει (αθλητισμός, απλό fitness κλπ)

Παράδειγμα: Οι powerlifters επί το πλείστον εκτελούν low bar squat. Είδαμε οτι το συγκεκριμένο στύλ ενεργοποιεί την πίσω κινητική αλυσίδα. Οι γλουτοί είναι η μεγαλύτερη και πιο δυνατή μυική ομάδα τους σώματος. Αυτό το στύλ squat πιθανόν θα σου επιτρέψει να σηκώσεις τα περισσότερα κιλά.

Αν ο στόχος σου είναι η αθλητική επίδοση, απλά η σωματική διάπλαση ή θες να έχεις μεταφορά απόδοσης σε κάτι άλλο πχ ολυμπιακού στύλ άρση βαρών ή crossfit θα σε συμβούλευα να εκτελείς high bar και ακόμα περισσότερο front squats.

Χρησιμοποίησε όλες τις παραλλαγές ώστε να ενεργοποιείς όσες περισσότερες μυικές ομάδες/μονάδες μπορείς!

Τώρα, για ένα πελάτη ο οποίος δεν ενεργοποιεί καλά τους γλουτούς η γενικά την πίσω κινητική αλυσίδα θα έδινα έμφαση σε low bar. Από την άλλη αν η μέση ήταν πρόβλημα ή η τεχνική είχε θέμα δεν θα ήταν ότι καλύτερο. Επίσης όπως προαναφέραμε, βιομηχανική ανάλυση έχει δείξει ότι τα front squats είναι πιο φιλικά στα γόνατα. Ετσι, αν ο αθλητής/πελάτης σου παρουσιάζει πρόβλημα η ευαισθησία εκεί θα ήταν προτιμότερο να εκτελεί ακριβώς αυτο το στύλ (front).

Στο δεύτερο μέρος – μερικοί μύθοι του squat, προβλήματα στην τεχνική και πως να τα λύσεις.

Τα λέμε σύντομα!!

 Βιβλιογραφία

1. Baechle TR and Earle R. Essentials of Strength and Conditioning (2nd ed). Champaign: Human Kinetics, 2000. Print.

 2. Rippetoe, Mark and Stef Bradford. Starting Strength Basic Barbell Training 3rd Edition. Wichita Falls, Texas: The Aasgaard Company, 2011. Kindle.

3. Wirhed, Rolf. Athletic Ability and the Anatomy of Motion. Orebro, Sweden: Harpoon Publications AB, 1984. Print.

4. Thompson, Walter R. ACSM’S Resources for the Personal Trainer. Baltimore, MD: Lippincott Williams & Wilkings, 2010. Print.

5. Gullett JC, Tillman MD, Gutierrez GM, Chow JW. A biomechanical comparison of back and front squats in healthy trained individuals. Journal of Strength and Conditioning Research. 2009 Jan;23(1):284-92.

6. Boyle, Michael. Advances in Functional Training: Training techniques for Coaches, Personal Trainers and Athletes. Santa Cruz, California: On Target Publications, December 2011. Kindle.