Los tres principios fundamentales del entrenamiento físico son:

1. Sobrecarga
2. Especificidad
3. Reversibilidad

1. SOBRECARGA
Se puede ejercitar un sistema ( p. ejem, el cardiovascular) o un tejido (p. ejem, el músculo esquelético) en un nivel superior al habitual para que el efecto del entrenamiento sea superior al de un entrenamiento normal sin sobrecarga. El sistema o el tejido se adapta gradualmente a esta sobrecarga. El método consiste en aumentar progresiva y sistemáticamente la carga a medida que se manifiestan las adaptaciones. Al cabo de cierto tiempo se genera una mejora de las funciones del sistema o del tejido entrenado por sobrecarga. 
Las variaciones más eficaces sobre las que se aplica la sobrecarga son: la intensidad (ritmo), la duración de la sesión y la frecuencia (días por semana) de entrenamientos.

2. ESPECIFICIDAD
El principio de la especificidad, se refiere al efecto específico que el entrenamiento tiene sobre los músculos que intervienen en la actividad, los tipos de fibras activados, el principal sistema energético que interviene (aerobio o anaerobio), la velocidad y el tipo de contracción muscular (excéntrica, concéntrica o isométrica). Es evidente que nadie espera que mediante la realización de un programa de carrera continua se desarrolle la musculatura de los brazos. Tampoco se puede esperar que entrenando carreras de larga distancia a ritmo lento (que solicitan de las fibras lentas y aeróbicas de tipo I) desarrollen las fibras musculares de contracción rápida (fibras tipo II que solicitan fibras musculares menos aerobicas). Esto significa que si una persona participa en un programa de carrera de media o larga distancia a ritmo lento, en el que se utilizan las fibras musculares de contracción lenta, el entrenamiento tendrá poco o ningún efecto en las fibras de contracción rápida del mismo músculo. 
Si un músculo participa en ejercicios de resistencia, las principales adaptaciones se producirán en el número de capilares y de mitocondrias, que aumentan la capacidad del músculo de producir energía aerobiamente. Por el contrario, si este músculo interviene en un programa de entrenamiento intenso de fuerza (HIIT), la principal adaptación será un aumento de la cantidad de proteínas contráctiles potentes y rápidas (fibras tipo II), mientras que la densidad de mitocondrias y de capilares incluso podría disminuir.

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3. REVERSIBILIDAD

Según este principio, las mejoras de la condición física logradas por medio de entrenamientos con sobrecarga se pierden rápidamente cuando cesa y se deja de actuar con sobrecargas.

RESUMEN:

1. El principio de sobrecarga establece que, para que el entrenamiento surta efecto, un sistema o tejido debe ser forzado en cuanto a intensidad, duración o frecuencia del ejercicio que se este entrenando. Con el tiempo, el tejido o el sistema se adapta a esta carga. El principio de reversabilidad es una consecuencia del de sobrecarga. 
2. El principio de especificidad indica que el efecto del entrenamiento está limitado a las fibras musculares implicadas en la actividad. Así mismo, la fibra muscular se adapta específicamente al tipo de actividad: adaptaciones mitocondriales y de los capilares con un entrenamiento de resistencia, y de la proteína contráctil con un entrenamiento de fuerza con pesas.