Bases Biomecánicas del Movimiento | Parte 1

El entrenamiento aplicado a cualquier área de trabajo debe contener bases solidas del conocimiento, pudiendo de esta forma achicar la extensa brecha entre lo que creemos que va a pasar (Teoría) y lo que pasara realmente (Practica). De esta forma les traigo un pequeño aporte sobre las Bases Biomecánicas del Movimiento, el cual dividiré en 3 entregas con el fin de desarrollar los contenidos de forma progresiva. Es mi intención sea de utilidad para todo aquel lector con intenciones de aprendizaje.

CONCEPTUALIZACION E HISTORIA DE LA BIOMECANICA DEPORTIVA 1.1 La actividad deportiva como objeto de estudio de las perspectivas científicas básicas El estudio científico de la actividad deportiva supone la participación de diferentes áreas o disciplinas científicas que intentan describir, explicar y controlar las variables intervinientes en el complejo proceso del gesto deportivo: · Fisiología y neurofisiología: estudian tanto los procesos energéticos como los relacionados con la coordinación intrínseca del movimiento · Comportamiento motor: en esta área científica se estudia el movimiento humano desde una perspectiva psicológica. Ya sean los mecanismos básicos de movimiento, mediante el control motor, los procesos de adquisición y eliminación de conductas a través del aprendizaje motor, o la tecnología de entrenamiento psicológico para mejorar la eficiencia del rendimiento competitivo del deportista mediante la psicología del deporte tanto en los procesos cognitivos (atención) y de activación (emocionales) · Biomecánica: El cuerpo humano se puede entender como un sistema biológico sujeto a leyes físicas. Si consideramos que un gesto deportivo implica movimiento, se puede tratar utilizando las leyes de la Mecánica. La concepción mecánica del movimiento humano, ha hecho que se desarrolle la biomecánica de la actividad física y deporte. La fisiología adquiere una especial relevancia cuando se tratan actividades deportivas en las cuales el factor energético es un criterio de eficacia determinante para el resultado (fondo, ciclismo). Por el contrario la biomecánica adquiere su importancia cuando el factor técnico es determinante con respecto al resultado (gimnasia). Para que las dos perspectivas puedan transferir sus resultados al ámbito del entrenamiento, es necesario dar respuesta a cómo aplicar los conocimientos. El comportamiento motor recoge desde los principios de la motricidad (control motor) las pautas de intervención (aprendizaje motor) y los estudios de evolución en las etapas de crecimiento (desarrollo motor). Estas tres están en constante interacción para posibilitarle a la biomecánica el desarrollo; en base a estas tres perspectivas científicas es posible organizar el aprendizaje deportivo. 1.2 La biomecánica deportiva como una perspectiva científica en el análisis del movimiento deportivo La biomecánica comenzó con un nivel cualitativo y ha ido ascendiendo a niveles cuantitativos a medida que crecen las tecnologías y metodologías de investigación. Lo que caracteriza a una disciplina científica y por la tanto a la biomecánica deportiva es la utilización del método científico, es decir la forma de llevar a cabo una acción de manera estructurada (procedimiento para alcanza objetivo) La biomecánica deportiva tratara de analizar o dar explicación a los movimientos deportivos desde la perspectiva científica de la física, lo que implica pasar de la mera formulación verbal de los hechos a utilizar un lenguaje matemático, para explicación de las relaciones causales que relacionan la eficacia del movimiento deportivo. Es complejo dar una explicación concreta y fiable del gesto deportivo en su globalidad. Cuando se pretenden aplicar las leyes de la mecánica a os estos técnicos que realizan los deportistas, nos encontramos con diversas dificultades: · Interferencias de las técnicas de registro en la realización del esto: la utilización de técnicas de registros que requieren de unos captadores situados en contacto con el cuerpo del deportista o situaciones fuera del contexto de competición interfieren en la ejecución del gesto. La solución es la utilización de registros captadores externos al deportista y la elección de situaciones donde la motivación sea máxima y el incentivo genere un grado de activación máximo · Características cinantropometricas y musculares de los deportistas: es difícil entender que dos deportistas realicen un mismo gesto técnico, por el contrario las diferencias individuales hacen que se personalice el gesto deportivo. El control de la técnica debe basarse en un análisis individualizado, razonado y teniendo en cuenta las peculiaridades de cada atleta · Tipo de gesto: a la biomecánica se le atribuyo una dificultad insalvable cuando se trata de gestos sujetos a referencias externas y que se producen en deportes de equipo. En estos la técnica es la consecuencia de una intención táctica y no un fin en sí mismo, por lo que el análisis biomecánica se ve restringido a comprenderlas causas físicas y a desarrollar teorías del movimiento que permitan establecer estrategias de aprendizaje y condición física adecuada. · Proceso de aprendizaje: aquellos gestos que están en el periodo inicial de aprendizaje no poseen el programa motor adecuado, no poseen estabilidad. Se considera que se está desarrollando un ajuste de factores por lo que debido a la variabilidad que posee el gesto, la cuantificación de dichos factores no tendría sentido. Si en deportistas de alto nivel. EL ANALISIS BIOMECANICO, queda restringido a unos deportes concretos y en condiciones muy especiales. Lo cierto es que la mayoría de los problemas se pueden resolver con un desarrollo tecnológico adecuando y dando un carácter interdisciplinar a la investigación. 10 posibles temas a tratar para optimizar el rendimiento deportivo: · Aplicación de la fuerza: para analizar el deporte y definir las necesidades · Saltos: para lograr mayor altura o longitud través del análisis de los factores que condicionan el salto · Equipamiento: para garantizar la seguridad de la práctica deportiva, ejemplo colchón de salto y para economizar el movimiento del gesto técnico. Ej. zapatillas terreno · Gesto técnico: a través de su análisis economizar movimiento por ejemplo la postura en un velocista o los ángulos en una técnica deportiva · Centro de gravedad: para analizar los desplazamientos · Prótesis: que pueda ocupar el lugar de un miembro faltante · Mecánica muscular: para conocer cómo actúan los músculos y prevenir lesiones · Instrumentos de evaluación: para resultados más exactos · Evaluación antropométrica: para determinar el posible triunfo deportivo en un deportista · Condiciones externas: determina la influencia de factores externos en posibles ventajas y desventajas de un deporte. Ej. viento 1.3 Definición y aplicación de la Biomecánica. La biomecánica es una ciencia interdisciplinaria, nueva (50 años). Surge en los 60. Necesita de otras ciencias: anatomía, fisiología, física. Debe poyarse en el aprendizaje y desarrollo motor. Etimológicamente la BIOMECANICA es un término formado por la combinación de las palabras BIOLOGIA y MECANICA por lo tanto dirigido a establecer los principios y métodos de la aplicación mecánica al estudio de las estructuras y fundamentos de los sistemas biológicos. Algunos autores considerando a la biología como el estudio de los seres vivos, han señalado que el termino biomecánica debería incluir el estudio de plantas y animales. No obstante la mayoría de las publicaciones sobre biomecánica se han dirigido al estudio del hombre en movimiento y su interacción con los instrumentos e implementos que suele utilizar. Por otro lado la mecánica es la parte de la física que trata sobre el movimiento de los cuerpos y de sus respuestas a las fuerzas. La física es la ciencia de la medida. Newton es el principal referente. La mecánica se divide en ramas (estática- equilibrio, cinemática - movimiento, dinámica – casusas del movimiento, hidrostática - fluidos, hidrodinámica - fluidos en movimiento). Campos de aplicación · El médico analizando y estableciendo tanto los patrones de normalidad como las patologías y proponiendo soluciones que mejoren la calidad de vida de los pacientes. Un ejemplo típico es el estudio de la Marcha Humana · El deportivo analizando la práctica deportiva para optimizar el rendimiento, así como diseñando equipamiento y técnicas de entrenamiento · El ocupacional analizando las interacciones del hombre en los distintos ambientes, buscando crear y adecuar productos y entornos de acuerdo a sus necesidades y capacidades · El aeroespacial analizando las respuestas del cuerpo humano en un ambiente aeroespacial, sometida a diferente gravedad, así como diseñando equipamiento especifico Existen una gran variedad de métodos de análisis biomecánica: Goniometría (ángulos), Ultrasonido, Videos (analizar cuadros a partir de secuencias de movimiento), Medición, Antropometría, Plataforma de Marcha y de fuerzas (registran valor de las fuerzas que actúan en la marcha), Electromiografía (detecta actividad muscular mediante electrodos). Breve recorrido histórico La biomecánica se ha desarrollado gracias a su aplicación en diferentes áreas, no es una tecnología, al igual que las ciencias básicas utiliza el método científico, y se nutre de unas técnicas. Surge del dominio de un país sobre otro. Se conforma a partir de investigaciones con otro destino. Los científicos dicen que no es una ciencia porque no realiza estudios científicos. Pero tiene métodos científicos, utiliza tecnología y produce más. Es una ciencia aplicable al estudio del movimiento humano. - Se puede considerar como uno de los pioneros de la biomecánica a Da Vinci al cual se le acredita como el primero en realizar una observación sistemática de los principios mecánicos aplicados al hombre en movimiento. - No obstante se puede considerar que el desarrollo de las tecnologías adecuadas para poder aplicar un método objetivo en el análisis del movimiento no comienza hasta finales del siglo XIX. Después de la PGM se realizaron numerosos estudios biomecánicos, fundamentalmente en Francia y Alemania orientados a la mejora de las prótesis y los problemas relacionados con su implantación en el hombre. - En Europa, GB y Alemania, la reconstrucción de la industria después de la guerra supone el desarrollo de una biomecánica aplicada al mundo del trabajo, que dio lugar a la ergonomía. - En Norteamérica la investigación biomecánica comenzó a principios de 1930 aplicada al estudio de la locomoción en algunas actividades deportivas y desarrollándose también la biomecánica aplicada a la ortopedia - La segunda guerra termina en los 50. El crecimiento de la biomecánica surge en 1950 en base a su utilización como ciencia aplicada a la industria de la automoción, aviación y proyectos militares, médicos o espaciales. Otra es el hombre a la luna, se pica ciencia. - 1.4 La cinesiología como disciplina próxima a la biomecánica En 1970 el termino biomecánica comenzó a sustituir al de cinesiología en la mayoría de las publicaciones que trataban de hacer una descripción del estudio del movimiento, particularmente cuando era aplicado al mov humano. Se llego a la conclusión de que solo existen pequeñas diferencias BIOMECANICACINESIOLOGIABio: biología. Mecánica: movimientoKinesi: movimiento Logos: tratadoFísicaAnatomía y FisiologíaMecánica física Mecánica bioestructuralMov básicos: marcha, carrera, saltos, golpeos, natación, lanzamientosPrótesis, ortopedia, dep adaptadosGran desarrollo en los últimos añosMenos desarrollo en literatura actual Relación de la Biomecánica con el especialista de la actividad física y el deporte Biomecánica deportiva Surge en los 80 en Europa (difusión de deportes cerrados). Estudia los movimientos del hombre en el proceso de los ejercicios físicos. Tiene por finalidad medir, registrar, cuantificar y analizar el cuerpo del atleta, los gestos deportivos y los elementos que utiliza, considerando las leyes de la mecánica y las características del aparato locomotor, para mejor el rendimiento. La relación entre la biomecánica y el deporte es que el hombre se mueve y la biomecánica estudia el movimiento. Los estudios pueden ser cuantitativos o cualitativos. · Biomecánica cualitativa: toma una variable y le pone un numero – fuerza, resistencia (cantidad de repeticiones) · Biomecánica cualitativa: observación del gesto técnico con referencia mental incorporada, modelo técnico. Las etapas son: descripción de la destreza, división en fases y subfases, análisis anatómico, análisis mecánico, recomendaciones para mejorar la ejecución. Campos de aplicación - El equipamiento deportivo - La educación y reeducación física no patológica: vivimos en una sociedad sedentaria lo que puede suponer en la persona una serie de desequilibrios corporales. La biomecánica tendrá que orientarse hacia la incidencia social sobre los desequilibrios físicos en el hombre. Con respecto a la reeducación en el ámbito deportivo, parte de las lesiones en deportistas están ocasionadas por sobrecarga que producen ejercicios que por sus características biomecánicas no deberían realizar - La metodología del aprendizaje: entendiendo al aprendizaje de la actividad deportiva como una mejora que acompaña la práctica. Es la psicología y el aprendizaje motor el que trate este campo - El rendimiento deportivo: se hacen investigaciones para conseguir una mejora en el atleta que le permita alcanzar grandes resultados deportivos. La relación con la biomecánica consiste en la necesidad de perfeccionar l técnica deportiva tanto por medio de entrenamiento como por el de la enseñanza - BASES MATEMATICAS Y FISICAS PARA EL ANALISIS DEL MOVIMIENTO La física se esfuerza en dar una explicación clara y precisa de los hechos, acercándose a la medida precisa o a los niveles cuantitativos, tratando de convertir la formulación verbal de los hechos en un lenguaje matemático. Por eso se la nombra ciencia de la medida. 2.1 La medida · Se puede considerar como los atributos que se le asignan a las personas, las cosas o el efecto que ellas producen y que nos permite explicar los hechos de una forma precisa · Traducir un fenómeno en números · Establecer un valor numérico de personas o cosas · Atribuir un valor numérico a un sistema de estudio o a los efectos que este produce sobre otro · Lo que se mide son magnitudes TIPOAMBITOSITUACIONCOSTOALCANZESENSILLASEscuela Ed. físicaBajo Alto / masivoCOMPLEJASLaboratorio Alto rendimientoAlto Bajo Para obtener la medida en biomecánica se requieren una serie de técnicas instrumentales. Clasificación: 1era CATEGORIA: Grado de interferencia – cuanto interfiere (origen de registros) · Medidas externas al sistema biológico: se obtiene mediante instrumentación situada fuera del sistema biológico de estudio. La medida es la consecuencia del efecto que produce el sistema sobre otros elementos externos a él. Ejemplo: cinematografía computarizada, pesarse. · Medidas internas al sistema biológico: la medida se obtiene mediante instrumental implícito en el sistema de estudio. Es la consecuencia directa de lo que está ocurriendo dentro del sistema. Ejemplo: sensores, hemograma. En el análisis del movimiento humano la tendencia es conseguir que su registro sea externo para que no interfiera la movimiento, mientras que la medida interna suele ser apropiada cando se construye el modelo físico y se pretende estudiar una parte de la conducta motora del sujeto o a aislar algún factor implícito en el estudio 2da CATEGORIA: Grado de automatización en el registro de la medida – que tan rápido se obtiene resultados · Medida directa: aquellas que no requieren proceso intermedio alguno para su estudio y pueden registrarse o visualizarse de forma simultánea a la realización de la actividad. Puede ser automatizada con gran facilidad. La mayoría de estas medidas se caracterizan por ser internas. La ventaja es el conocimiento inmediato. Ejemplo pulsaciones, talla · Medida indirecta: nos permiten obtener la medida de ciertos parámetros mediante la realización de un proceso de cálculo previo a su registro. El inconveniente es el excesivo tiempo de proceso y la manipulación de los datos. Las técnicas computarizadas han permitido que el tiempo sea pequeño (indirectas). Ej. análisis de sangre, velocidad 2.2 Unidades de medida Para expresar la medida se requieren magnitudes físicas las cuales están formadas por un valor numérico más la unidad correspondiente. Magnitud: todo aquello que puede ser medido. Son variables que pueden cuantificarse, es decir que se le puede atribuir un valor numérico, y que se utilizan para determinar de manera numérica el comportamiento de un fenómeno. Se las puede clasificar en: · FUNDAMENTALES: tienen patrón de medida propio. Ejemplo: longitud, masa, tiempo. Las magnitudes deben expresarse respetando una unidad de medida. La selección de unidades las determina lo que se llama SISTEMAS DE UNIDADES. El sistema universalmente es llamado Sistema Internacional en el cual los patrones son:

- *Sistema MKS Longitud: metro (m) - Tiempo: segundo (s) - Masa: kilogramo (kg) - Corriente: amperio (a) - Temperatura: kelvin (k) - Sustancia: mol (mol)

- Unidad de fuerza: Newton (N)

*Otro sistema es el CGS (cegesimal): Centímetro (cm), gramo (g), segundo (s). También está el técnico Ingles.

En Argentina se llama SIMELA (sistema métrico legal argentino) desde 1972

· DERIVADAS: no tienen patrón de medida propio. El patrón debemos construirlo y ese es el resultado de la combinación de otras magnitudes fundamentales. Se expresan a través de formulas matemáticas o ecuaciones dimensionales. Ej. K+M+S= N , M/S=VELOCIDAD, V/T= ACELERACION

· ESCALARES: si quedan plenamente definidas por su unidad de medida y valor numérico. Ejemplo temperatura, masa, volumen, densidad, energía

· VECTORIALES: no es suficiente su unidad de medida y valor numérico. Necesitan de un vector (herramienta grafica) o segmento que tiene un sentido, dirección y su origen coincide con su punto de aplicación. Ejemplo: fuerza (ejercida contra el suelo), velocidad, aceleración.

La magnitud escalar o el modulo de un vector se representa acotada por barras de valor absoluto

Vectores

Geométricamente, podemos decir que un vector es un segmento orientado que se caracteriza por tener:

· Origen: es el punto de aplicación sobre el cuerpo u objeto (donde parte el vector)

· Dirección: es la recta a la que pertenece el vector. Longitudinal, oblicua, horizontal

· Sentido: indica hacia dónde va a apuntar el vector, cualidad que queda determinada intercambiando origen y extremo del vector. Hacia dónde va: Izquierda derecha arriba abajo.

· Modulo: también se denomina intensidad o valor. Nos indica cuando vale el vector. Es la medida del vector en escala real (cuanto se quiere mostrar, cuanto ocupa, la cantidad de fuerza que se aplica)

Los vectores son nombrados con una letra y una flecha arriba. Para referirnos al modulo del vector lo haremos colocando al vector entre barras verticales o sin la flecha de vector (pero puede confundir)

Si consideramos el punto de aplicación de los vectores estos pueden ser:

§ FIJOS: cuando su punto de aplicación esta perfectamente definido en el espacio, como el peso de un objeto

§ DESLIZANTES: cuando su punto de aplicación es un punto cualquiera de la recta que determina la dirección del vector, como la fuerza aplicada sobre una mesa cuando pretendemos desplazarla en una dirección determinada

§ LIBRES: cuando su punto de aplicación es un punto cualquiera del espacio, ejemplo la velocidad de la luz en el vacio

Operaciones con vectores: Composición (suma) y Descomposición (resta). Implica hallar la resultante que equivalga en todas las partes de un vector a los vectores analizados

Suma grafica de vectores

· Método del paralelogramo: se trata de construir un paralelogramo a partir de dos vectores y luego se traza la diagonal mayor, con orientación desde el origen al vértice opuesto. Esta última es el vector suma.

· Método de la poligonal: consiste en graficar todos los vectores, uno a continuación del otro a partir de un punto O y respetando modulo dirección y sentido. Cuando se dibuja el último vector se debe unir el punto de origen con el extremo del último vector y este sea el vector suma. Quedando graficado un polígono (es necesario transportado regla escuadra)

Si se suma dos vectores de igual valor y sentidos opuestos: 0 (cero)

Sistemas vectoriales

- Resultante: sumatoria de fuerzas que se aplican en un momento determinado, en un mismo sistema (objeto de estudio, lo que estamos estudiando)

- Centro de gravedad: resultante de varias fuerzas que se aplican. Cambia según donde se aplique. Da un nuevo vector

- Se pueden organizar en:

PLANO

ESPACIO

Pares de coordenadas

Triadas, un eje más que me da profundidad

Movimiento: digital (filmación)

Movimiento: deporte

Sistemas: Lineales - Paralelas – Concurrentes- Generales

Sistemas: Son más comunes los Concurrentes -Generales

Tipos de vectores

· Generales: no coinciden en nada. Método del polígono (mas de dos concurrentes también). La resultante del origen al final del último vector. Ejemplo: tomando los segmentos corporales (brazos y piernas) de un lanzamiento suspendido de hándbol los puntos de aplicación son distintos, los sentidos y las direcciones.

· Concurrentes: tienen el mismo punto de aplicación. Comparten origen. Método del paralelogramo. La resultante va del origen al sentido de los dos. Ejemplo: dos jugadores que disputan una pelota, barra hacia mi, agarrarnos (diferente sentido tienen el mismo punto de aplicación)

· Lineales: forman parte de la misma recta, no tienen el mismo punto de aplicación

- = sentido Se suma 2+2+2= 6. Ejemplo: cinchada del mismo equipo

- Dif sentido Se resta 5-3=2. Ejemplo: cinchada

Ejemplo: me pasan la pelota y la pateo, choque que se da entre la patada y la pelota.

· Paralelos: Misma dirección. Cuando no se cruzan aunque los proyectemos infinitamente.

- =sentid, =modulo Ejemplo: extensiones de brazo, prensa

- = sentido, dif modulo Ejemplo: press de banca con diferente fuerza, sentadilla a un pie

- dif sentido, dif modulo Ejemplo: pelota

- dif sentido, =modulo Ejemplo: mortal. Una soga que pasa por un caño y tracciono con los brazos en forma alternada

Se llama a este cupla o par de fuerzas: son fuerzas paralelas con distinto sentido que generan un sentido rotatorio.

(El modulo es la sumatoria de ambos módulos, la resultante es la sumatoria de las fuerzas y es perpendicular al plano, el punto de aplicación es el centro geométrico del sistema. Brazo del par: distancia perpendicular. Resultante: momento del par ¿?)

Producto de un vector por un escalar

Se llama escalar a cualquier número real, cuando se multiplica un vector por un numero se modifica su modulo sin cambiar su dirección. Si el escalar es negativo, se cambia el sentido.

· Analíticamente: el producto de un vector por un escalar, se realiza multiplicando cada coordenada por el escalar. Ej:

k (escalar). v = k. (a, b) = (ka, kb) // 3. V= 3. (2,1) = (6,3)

· Gráficamente: simplemente se dibuja el vector hallado analíticamente (6,3)

Producto entre vectores: 2 tipos

· Producto escalar: este da como resultado un numero

· Producto vectorial: este da como resultado otro vector, perpendicular a los dos primeros

2.4 Representación geométrica de las magnitudes

· Representación unidimensional (línea): Para poder representar sobre una recta X una magnitud escalar o un numero real (unidimensional D) necesitamos fijar dos puntos: un origen (o) donde se representa el numero 0, y otro punto U o punto unidad, representado por el numero uno.

· Representación bidimensional (plano): cuando se pretenden representar las magnitudes en un plano (bidimensional, 2D) es necesario considerar que dichas magnitudes deben definirse por pares de coordenadas de números reales. Para su correcta representación es necesario distinguir:

- 2 rectas perpendiculares entre sí (x1 x2)

- Un punto O de intersección entre las rectas (o vector nulo, 0;0) y servirá como punto de origen de ambas

- Dos puntos unidad U1 y U2 sobre las rectas X1 y X2 las cuales distan igual con respecto a O y representan la unidad desde el origen

· Representación tridimensional (espacio): cuando se pretenden representar las magnitudes en el espacio (representación tridimensional 3d) es necesario considerar que dichas magnitudes deben definirse por ternas de coordenadas. Para su correcta representación es necesario distinguir los siguientes elementos:

- Tres rectas perpendiculares entre sí (x1 x2 x3)

- Un origen O de intersección entre las rectas, el cual está definido por la terna de coordenadas (0,0,0) y servirá como punto de origen de las tres rectas

- Tres puntos unidad U1 U2 U3 sobre las rectas X1 X2 X3, las cuales distan igual con respecto O y representan la unidad. Biomecánica Deportiva: Bases para el Análisis, Marcos Gutierrez Davila, Editorial Sintesis, Año1998.

Biomecánica y Bases Neuromusculares de la Actividad Física y el Deporte, Mikel Izquierdo, Editorial Panamericana, Año 2008.

Lic. Polverigiani Martin Leonel

Sport Scientist & Data Analyst

Especialista en Rendimiento

Docente en Cs. Actividad Física y el Esfuerzo

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