Biomecánica básica. Pedro Perez Soriano
pérdidas debidas a la resistencia del aire.
Figura 5. Durante la batida de un salto vertical con contramovimiento, la velocidad vertical registra oscilaciones. Tiene un pico máximo de velocidad negativa durante el descenso. Al final del descenso tiene valor 0 y poco antes del despegue del suelo adquiere un pico de velocidad positiva. Junto a la velocidad se ha representado también el recorrido del centro de gravedad durante la batida.
En una gráfica de recorrido/tiempo se pueden obtener las velocidades medias y las instantáneas. Para obtener las velocidades medias bastará con unir en la gráfica las posiciones espaciales en los instantes inicial (t0) y final (t1) del período temporal considerado (figura 6). La mayor o menor inclinación de la línea que se obtenga mostrará la mayor o menor velocidad en dicho incremento temporal. De hecho, la velocidad equivaldrá matemáticamente a la tangente del ángulo de esa línea. Si la línea fuera plana, la velocidad media en ese período sería 0, y si la línea saliera inclinada hacia abajo, la velocidad sería negativa, y cuanto más inclinada hacia abajo, más negativa. Para obtener la velocidad instantánea en cualquier punto de la gráfica de recorrido/tiempo bastará con trazar una línea que intente cortar la gráfica únicamente por ese punto (línea tangente) (figura 6). La mayor o menor inclinación de esa línea será el reflejo de la mayor o menor velocidad instantánea en ese instante temporal que se analiza. Para calcular sobre gráficas las aceleraciones medias e instantáneas se procederá de la misma forma que se ha explicado para la velocidad, pero sobre gráficas de velocidad/tiempo (figura 6).
Salvo los ejercicios realizados con una máquina isocinética, los movimientos angulares que hacemos, con cualquier articulación, en la vida cotidiana y cuando practicamos actividad física o deportes, son realizados con velocidades angulares variables. Así por ejemplo, los movimientos de extensión de las rodillas, cuando hacemos un salto vertical o cuando chutamos un balón, son realizados con velocidades angulares variables. En estos dos ejemplos se pueden llegar a alcanzar velocidades punta de 800°/s en el salto vertical y 2.000°/s en un chute de un balón. Y algo parecido sucederá, por ejemplo, en un lanzamiento. En el caso de un pitch de béisbol se han llegado a medir velocidades punta superiores a 7.000°/s en el movimiento angular de la rotación interna de hombro durante el lanzamiento. En todos estos movimientos, tras una trayectoria en la que se gana velocidad angular, se llega a un instante de velocidad punta, tras el cual empieza el frenado en la velocidad.
Figura 6. Sobre gráficas espacio/tiempo se pueden calcular velocidades medias (uniendo dos puntos de la gráfica) e instantáneas (sobre un punto) trazando una línea tangente. Y sobre gráficas de velocidad/tiempo se pueden calcular aceleraciones medias e instantáneas. Las dos gráficas de la figura pertenecen a la misma batida de un salto vertical con contramovimiento. Se han dibujado en los mismos instantes temporales (1, 2, 3, 4, 5 y 6) líneas tangentes a las gráficas. En la gráfica de altura que recorre el centro de gravedad a lo largo del tiempo (figura A), la inclinación de estas líneas (la tangente del ángulo) nos da la velocidad instantánea en esos puntos. En la gráfica de velocidad vertical del centro de gravedad a lo largo del tiempo (figura B), la inclinación de estas líneas (la tangente del ángulo) nos da la aceleración instantánea en esos puntos.
4.3. Aceleración y desaceleración constantes
Es fácil obtener movimientos de aceleración constante si dejamos actuar a la gravedad como motor de ganancia o pérdida de velocidad durante una fase aérea. Así, si dejamos caer una pelota desde cierta altura, irá ganando velocidad desde que la soltamos hasta llegar al suelo. Lo hará con una aceleración constante, de 9,81 m/s2, que es la aceleración de la gravedad. A este tipo de movimientos se les denomina de aceleración constante.
PUNTO CLAVE
Los mejores ejemplos de movimientos con aceleración y con desaceleración constante provienen de la acción de la gravedad en el eje vertical sobre los cuerpos que han sido chutados, lanzados o dejados caer. También se produce en el cuerpo humano mientras está en el aire en un salto vertical.
La mejor forma de ver cuándo empieza a caer la pelota que soltamos desde determinada altura, para poder hacer cálculos, es haciéndola rodar previamente por una mesa. La altura de caída es la que hay, en vertical, entre la mesa y el suelo. Si grabamos la caída con una cámara de vídeo y hemos hecho rodar la pelota por la mesa a una cierta velocidad, conseguiremos ver bien cuál es el primer fotograma de la caída. En él la pelota se habrá separado de la mesa. No hay que preocuparse de la velocidad horizontal que adquiera la pelota ya que ésta no modifica en nada el tiempo que tardará en llegar al suelo desde que empiece a caer, como explicaremos con más detalle al hablar de los movimientos de caída libre. Lo único que cambia, por tener velocidad de avance horizontal durante la caída, es que la pelota tocará el suelo a cierta distancia de separación horizontal de la mesa. Grabarí-amos la caída en vídeo, en visión lateral para identificar bien el primer fotograma de la caída. La cámara deberíamos colocarla fija sobre un trípode o una superficie cercana al suelo para poder identificar bien los últimos fotogramas de la caída. Si la mesa tuviera 1 m de altura, una vez identificado el primer fotograma de la caída, en el que se la ve separada ya de la mesa, a partir de ahí veremos 21 fotogramas más del vuelo. Así, en total tendremos 22 fotogramas de vuelo y en el fotograma 23 tocará el suelo (figura 7). Esto será así siempre que los fotogramas sean campos o frames. Si trabajáramos con imágenes, se produciría justo a la mitad; en la imagen 11 tendríamos la última posición de vuelo de la pelota y en la 12 se la vería ya en el suelo.
El vídeo es buen contador de tiempo, ya que los campos (mitad de las líneas del fotograma, que se obtienen “desentrelazando” las imágenes) y las imágenes (fotogramas enteros) se generan a intervalos constantes de tiempo. El tiempo transcurre, por un lado, dentro de cada campo, ya que hay un tiempo de obturación durante el cual el obturador está abierto y se está recogiendo la información del campo, y por otro lado, el tiempo transcurre entre los campos sucesivos. Para contar el tiempo se pueden simplificar las cosas y asumir que todo el transcurso temporal se produce entre los campos (“saltos” de un campo a otro). Así, primero deberemos contar el número de saltos de campo entre los dos eventos seleccionados, cuyo tiempo transcurrido queremos conocer. Posteriormente, este número se multiplica por el tiempo que pasa en cada uno de esos “saltos”. Ese tiempo será de 0,02 s en el sistema europeo PAL y de 0,0167 s en el sistema americano NTSC, siempre que previamente se haya desentrelazado las imágenes, para conseguir líneas impares y pares por separado (campos). Si se usaran imágenes enteras, los tiempos transcurridos entre dos imágenes serían de 0,04 s en el sistema PAL y de 0,0333 s en el NTSC. El desentrelazado se puede hacer con muchos programas de visionado y edición de vídeo. El sistema de vídeo con el que hemos grabado la secuencia lo sabremos por la cámara que usemos y también porque el editor con el que lo vayamos a reproducir nos lo dirá. Y para saber si el editor de vídeo que estamos usando nos está avanzando de campo en campo o lo hace de imagen en imagen, lo mejor es insertar un código de tiempos y ver cuánto tiempo pasa entre 2 fotogramas o cuántos avances (saltos) hay que dar para que contabilice 1 s. También podríamos usar, como método alternativo, la caída de la pelota desde una altura conocida, que hemos descrito, para saber si estamos trabajando con campos o con imágenes.
Hoy en día existen programas informáticos que se pueden descargar sin coste con los que se pueden desentrelazar los fotogramas, añadir contadores de fotogramas, contadores de tiempo, marcar eventos, calcular ángulos, velocidades, aceleraciones, trayectorias, seleccionar fotogramas representativos y