Biomecánica básica. Pedro Perez Soriano
MAGNITUDES PROPIAS
Hay multitud de magnitudes propias de las ciencias del deporte. Los profesores de educación física y los entrenadores definen muchas de ellas, con las que después realizan test o diseñan ejercicios y programas de entrenamiento. Entre estas magnitudes estarían, por ejemplo, las flexiones colgados de una barra o los abdominales. Una vez nombrada la magnitud, hay que delimitar la unidad de medida, que en los ejemplos anteriores serían, respectivamente, una flexión en la barra y un abdominal, respectivamente. Para ello se tendrá que describir la posición de partida y la posición final de cada unidad, así como otros aspectos del ejercicio como la posibilidad de rebotes o ejecuciones continuas o la necesidad de esperar un tiempo antes de emprender el siguiente. También se tendrá que describir cualquier aspecto sobre la colocación de los miembros superiores e inferiores que influya en la realización del ejercicio.
6.1. Ciclos y frecuencia de ciclos
Las actividades cíclicas son aquellas que tienen una estructura básica de movimientos, que no es más que un determinado encadenamiento de movimientos, que se va repitiendo rítmicamente a lo largo del tiempo, siempre de la misma forma. Por ejemplo, la marcha, la carrera, el ciclismo, el esquí de fondo, el patinaje y la natación son actividades cíclicas. En éstas se cuenta el número de ciclos enteros realizados, así como de partes de un ciclo. La zancada, la vuelta de pedal o la brazada son nombres que atañen a estas estructuras de movimiento encadenadas, que se repiten rítmicamente a lo largo de la marcha, la carrera o el ciclismo. Los ciclos a su vez se dividen en partes o fases, como por ejemplo, las fases aéreas, los apoyos o las fases acuáticas. En estas actividades se cuenta la frecuencia de ciclos, simplemente dividiendo el número de ciclos realizados entre el tiempo que se ha tardado en realizarlos. Si se ha medido la velocidad media del desplazamiento, en un tramo suficientemente largo para que sea representativo, se puede despejar la amplitud media de cada paso, zancada o brazada (amplitud media = velocidad media/frecuencia de ciclos). Por ejemplo, los podómetros y acelerómetros usan el contador de pasos para, una vez introducida la amplitud media del paso, darnos la velocidad de carrera, y a partir de ahí saber el tiempo que se lleva corriendo, darnos la distancia cubierta.
Figura 11. La figura muestra el vector de fuerza resultante (FR) de las fuerzas de reacción del suelo, durante la fase de impulsión de la carrera, entre la fuerza vertical (FV) y la anteroposterior (FA-P).
PUNTO CLAVE
El paso, la zancada, la vuelta de pedal y la brazada son unidades de medida de actividades o deportes cíclicos.
En biomecánica se considera un paso a lo que sucede desde el primer instante de contacto del pie en el suelo hasta que el siguiente pie se encuentre justo a punto de tocar el suelo. Esto es así tanto cuando se camina como cuando se corre. Por otro lado, al conjunto de dos pasos consecutivos se le llama zancada (figura 12). Hay que tener en cuenta estas consideraciones porque los entrenadores usan frecuentemente el término zancada para referirse a lo que en biomecánica se considera un paso.
7. MAGNITUDES ADIMENSIONALES QUE PROVIENEN DE LA FÍSICA
Las llamadas magnitudes adimensionales no tienen patrón de medida, y cuando se expresan sus valores, se da sólo un número. Suelen ser coeficientes, que provienen de divisiones entre magnitudes con la misma unidad de medida. Para referirnos a los coeficientes solemos usar letras griegas, como por ejemplo el coeficiente de rozamiento (μ), y otras veces se usa la primera letra de la palabra coeficiente junto a un subíndice, como en el caso de coeficiente de sustentación (CL) en el que la L proviene del inglés (lift) o el coeficiente aerodinámico de forma o penetrabilidad, que en Europa se conoce como CX y en Estados Unidos como CD, en el que la D proviene del inglés drag, que significa resistencia.
Figura 12. Tanto durante la marcha como durante la carrera (que muestra esta figura), los biomecánicos consideran un paso a lo que sucede desde el inicio de un apoyo hasta el instante previo del siguiente apoyo, mientras que la zancada o ciclo es el conjunto de dos pasos consecutivos.
8. NORMALIZACIÓN DE UNIDADES EN BIOMECÁNICA
En biomecánica usamos muchas veces magnitudes que llamamos normalizadas. La razón es muy parecida a la que lleva a la física a usar magnitudes adimensionales o coeficientes. Por ejemplo, el CX evalúa la mejor o peor penetrabilidad de un perfil sin tener en cuenta su tamaño, sólo a partir de su forma. Esto nos permite estudiar cuáles son las mejores formas, de manera separada al tamaño de los perfiles.
Algo parecido buscamos cuando damos la altura de un salto como un porcentaje de la estatura de un atleta. Y es que una persona que tenga más estatura tendrá segmentos corporales más largos (muslos, piernas y pies, entre ellos) y, en principio, mayor facilidad para saltar más alto. También sucede cuando damos la potencia mecánica dividida por la masa, o cuando expresamos una fuerza en veces el peso corporal. Normalizar nos permite estudiar de forma aislada ciertas características de las personas y con ello poder estudiar conjuntamente los registros de personas que tengan pesos, masas, estaturas u otras dimensiones corporales diferentes. A continuación se ponen ejemplos de algunas unidades normalizadas de uso frecuente en biomecánica.
8.1. Dividir con la masa de la persona
La potencia mecánica se suele normalizar con los kilogramos de masa de la persona. Así, alguien que logre un pico de potencia de 5.000 W en un test de salto, si su masa es de 80 kg, podremos expresar el resultado normalizado como 62,5 W/kg.
8.2. Veces el peso corporal
La fuerza que realiza o que recibe una persona se suele normalizar respecto al peso corporal; de ahí se extrae el coeficiente llamado veces el peso corporal. Internacionalmente se usa la abreviación BW (body weight). Una persona de 700 N de peso que reciba en el pico de frenado de la fuerza vertical durante la carrera 1.400 N estará recibiendo, si lo expresamos de forma normalizada, 2 BW.
8.3. Veces la gravedad
Las aceleraciones y desaceleraciones se miden con el patrón de la aceleración de la gravedad. Así, por ejemplo, 2 g significa una aceleración de 2 veces la de la gravedad, o lo que es lo mismo 19,62 m.s-2.
8.4. Veces el ensayo de mejor resultado
A menudo se busca, primero, el valor máximo que es capaz de obtener una determinada persona, y después, el valor de cualquier ensayo posterior se expresa en porcentajes respecto al valor máximo obtenido. Así, cuando se registra electromiografía (EMG) es habitual empezar pidiendo una contracción isométrica máxima, por ejemplo, en la extensión de la rodilla, y se registra la activación electromiográfica con los electrodos de superficie colocados en el vasto lateral de cuádriceps. A continuación, se realiza un salto vertical, o un cambio de sentido en carrera o un chute de un balón de fútbol (o cualquier otro movimiento o técnica deportiva) y se expresa la activación del mismo vientre muscular, pero en vez de usar microvoltios, se da en porcentajes respecto al resultado del test inicial.
8.5. Veces la estatura
Las distancias se pueden normalizar respecto a la estatura de la persona y se expresan en ese caso en porcentajes de la estatura, por ejemplo, las distancias de un salto vertical, de un salto horizontal o de un paso. Así podemos ver que Usain Bolt no sólo es capaz de dar pasos muy largos, pues mide 1,96 m, sino que además sigue dándolos muy largos también en relación con su estatura. En la final del hectómetro del Campeonato