Biomecánica básica. Pedro Perez Soriano
la rodilla.
Figura 2. Desaceleración violenta del centro de gravedad de la persona al llegar al suelo en la caída de un salto vertical. La desaceleración que muestra la gráfica no ha sido debida a una excesiva altura de caída sino a una mala técnica de amortiguación. Cuando contactan los talones en el suelo, en ocasiones como ésta se puede llegar a superar desaceleraciones de 100 m/s2.
La unidad de medida en el SI de los ángulos es el radián (rad). Un radián es el ángulo plano entre dos radios de un círculo cuyo arco tiene la misma longitud que los radios. En el SI, el radián se considera una unidad derivada, sin dimensión. A partir del radián se define el grado, que sin ser una unidad del SI, ni siquiera submúltiplo decimal, se usa a menudo en combinación con sus unidades. Un grado equivale a π/180 rad, o lo que es lo mismo, 1 rad = 57,3º.
PUNTO CLAVE
El Sistema Internacional de unidades usa el radián (rad) como unidad de medida de los ángulos. Esta unidad equivale a 57,3º.
La velocidad angular (ω) es la relación entre el ángulo cubierto y el tiempo en el que se realiza (ω =Δθ/Δ t). En el SI se expresan en radianes por segundo (rad/s). La figura 4 muestra cómo al realizar extensión con las rodillas, al incrementar la carga que se maneja disminuye la velocidad angular que se logra. Mientras en una patada de fútbol la rodilla puede alcanzar velocidades instantáneas de extensión de 35 rad/s, en la extensión de las extremidades inferiores durante un salto vertical alcanzará velocidades de 14 rad/s, y si progresivamente se va realizando el salto incorporando cada vez más carga, la velocidad de extensión irá disminuyendo hasta llegar a la mínima expresión cuando se haga una extensión de rodillas con la máxima carga posible, en lo que se llama 1RM. Y si añadiéramos, a partir de ahí, un mínimo incremento en la carga manejada en la 1 RM, llegaríamos a la máxima fuerza isométrica que se es capaz de ejercer con ese grado de flexión de rodillas.
Figura 3. Si no se dice lo contrario, la posición denominada “anatómica” se considera como de referencia cuando se quiere dar cualquier posición de una articulación, como por ejemplo la rodilla. Así, en la figura B, la rodilla tendrá 70º de flexión.
La aceleración angular (α) es la variación de la velocidad angular con el incremento de tiempo (α=Δω/Δ t). En el SI se mide en rad/s2. Cuando se realiza un movimiento angular rápidamente, se logra un pico de velocidad angular con un determinado ángulo. Hasta llegar a ese ángulo la articulación realiza una aceleración angular, y una vez alcanzado el pico de velocidad, desacelera, antes de llegar al final del recorrido angular. Se sabe que determinados programas de entrenamiento logran cambiar ese período de aceleración de manera que se puede modificar el ángulo en el que se obtiene el pico de velocidad (además del valor de esa velocidad). También se sabe que, en función de que el ejercicio que se realice acabe con un lanzamiento o acabe sin liberar la carga, se logra prolongar el curso de la aceleración angular o recortarlo, respectivamente.
3.3. Inercia y cantidad de movimiento lineales
La inercia es la dificultad para cambiar el estado de reposo o de movimiento que tenga un cuerpo. A esa menor o mayor dificultad la podríamos catalogar como de pereza que tienen los cuerpos a modificar su quietud o su movimiento a velocidad constante. En el movimiento lineal equivale a su cantidad de materia, o lo que es lo mismo, a su masa. Cuanta más masa tenga un cuerpo, más costará cambiar su quietud, si estaba en reposo. También cuanta más masa, más costará cambiar la velocidad de movimiento, si el cuerpo se estaba moviendo a una velocidad constante. La inercia de los movimientos lineales se mide en el SI en kilogramos de masa (kg). Una persona que pese 70 kilogramos de fuerza (70 kilopondios o kp) tendrá exactamente 70 kg de masa en el SI.
Figura 4. Velocidades máximas instantáneas de extensión de rodillas logradas en diferentes ejercicios, con diferente carga.
PUNTO CLAVE
La inercia expresa la mayor o menor dificultad para cambiar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo y se mide en el Sistema Internacional de unidades mediante el kilogramo de masa (kg).
La cantidad de movimiento lineal (M) (también llamada momentum o momento lineal) muestra lo que costaría parar totalmente a un cuerpo que se mueve a una determinada velocidad. O también lo que costaría poner en movimiento, hasta una determinada velocidad, a un cuerpo que está parado. Comparando dos cuerpos que se muevan a la misma velocidad, el que tenga más masa tendrá mayor cantidad de movimiento, y por eso costará más pararlo o modificarle su velocidad (figura 5). También si se comparan dos cuerpos que tengan la misma masa, el que lleve mayor velocidad tendrá mayor cantidad de movimiento, y costaría más llegar a pararlo totalmente o modificarle su velocidad en, por ejemplo, 5 m/s. Así, la cantidad de movimiento es el producto de la inercia lineal (la masa) por los cambios en la velocidad de un cuerpo (M= m.Δv). La cantidad de movimiento se usa para explicar que su módulo se conserva mientras no aparezcan otras fuerzas, como por ejemplo el rozamiento o la resistencia. También se puede transferir la cantidad de movimiento, como sucede cuando choca una bola de billar contra otra a la que le pasa su cantidad de movimiento y sale despedida mientras la primera se queda parada. En otro ejemplo, la cantidad de movimiento que tiene el palo de golf justo antes de golpear la bola se transfiere en parte a la bola, en el instante posterior al golpeo. En ese instante posterior, la cantidad de movimiento que tenía el palo se habrá separado en la que le queda al palo y la de la bola. O lo que es lo mismo, la que ha perdido el palo la ha transferido a la bola, y como ésta tiene muy poca masa, adquiere velocidades relativamente altas. En el SI la cantidad de movimiento se mide en kilogramos multiplicados por metro, por segundo (kg.m/s).
Figura 5. Si hubiera que parar en seco a dos corredores que llevan la misma velocidad (5 m/s), costaría más hacerlo con el de mayor masa (80 kg el corredor A, frente a 60 kg el corredor B) por su mayor cantidad de movimiento (400 kg·m/s el corredor A, frente a 300 kg·m/s el corredor B).
3.4. Inercia y cantidad de movimiento angulares
La inercia angular (I), también llamada momento de inercia, no sólo depende de la masa, como sucede en los movimientos lineales, sino también de cómo está distribuida respecto al eje de giro, con un menor o mayor radio de distancia (I = mr2). Se trata del mismo concepto de dificultad para cambiar su estado de reposo o de velocidad constante, pero en el movimiento angular. Por otro lado, todos los cuerpos cuando giran durante el vuelo (en fase aérea) lo hacen por el centro de gravedad. Así lo hace un martillo, una maza de malabares, una pelota de golf y también el hombre. A diferencia de una pelota, el hombre no es simétrico en la distribución de su masa, y por eso en los giros que puede hacer en sus ejes (longitudinal, transversal y anteroposterior) no tiene agrupada por igual su masa. En función de ese agrupamiento o de la lejanía de la masa respecto al eje de giro que pasa por el centro de gravedad, el cuerpo humano presenta diferentes inercias angulares. El cuerpo del hombre o la mujer tiene menos inercia si gira respecto a un eje vertical o longitudinal. Si gira respecto a un eje transversal tiene más inercia, y aún más si lo hace respecto a un eje anteroposterior. Analizando por separado cualquiera de estos tres ejes podemos cambiar la inercia agrupándonos (para disminuirla) o extendiéndonos (para aumentarla) (figura 6). En el SI la inercia angular se