Biomecánica básica. Pedro Perez Soriano
que pueden ser lanzados.
7. MOVIMIENTOS DE “CAÍDA LIBRE”
Los movimientos de caída libre son aquellos que se dan, o que se estudian, sólo en el eje vertical. Ya sea sólo ascendiendo, sólo descendiendo, o también ascendiendo primero y luego descendiendo. De esa manera, cuando dejamos caer una bola desde la altura a la que la sujetamos, será sólo un movimiento de descenso, pero también podemos estudiar el ascenso de una pelota de tenis que lanzamos al aire para sacar, o el ascenso y posterior descenso de un aro de rítmica que lanzamos al aire y luego recogemos tras caer. En estos movimientos se cumplirán unas características que se van a describir, independientemente de que pueda haber al mismo tiempo una componente de avance horizontal. Estas características aparecen por la permanente (en el tiempo) y constante (en su valor) acción de la gravedad.
PUNTO CLAVE
En los movimientos de “caída libre” estudiamos lo que sucede en el eje vertical cuando no existe contacto con el suelo. Aunque usemos el nombre “caída”, no sólo contemplamos los movimientos de descenso sino también los de ascenso.
1 - Todos los cuerpos tardan lo mismo en caer
Esto es algo que se conoce bien, desde hace mucho, en la física. Pero muchas personas son reacias a admitirlo hasta que no se les explica con diferentes ejemplos. Hay que recordar, primero, que estos principios se explican para cumplirse en una hipotética atmósfera sin aire (sin resistencia ni otras fuerzas aerodinámicas), pero con la gravedad de la tierra. Por ello, lo que dice el principio es que si dos cuerpos se dejan caer, partiendo con la misma velocidad inicial (que puede ser 0 u otra), desde la misma altura, llegarán al suelo después de cubrir el mismo tiempo de vuelo. Es decir, si dejáramos caer en el vacío (vacío de aire) una hoja de papel y una bola de acero de lanzamiento de peso masculino (de 7,26 kp de peso) ambas llegarían al suelo a la vez (figura 9).
El principio dice que el tiempo en caer, y por tanto la velocidad que se logrará en la caída, no depende del peso de los cuerpos, si no interviniera la resistencia del aire. Por tanto, en el vacío, lo que nos sorprendería es la velocidad con la que caerían al suelo las hojas de papel, o las plumas, o las hojas de los árboles, ya que lo harían a plomo. Esto es así porque la acción de la gravedad actúa igual con todos los cuerpos, independientemente de su peso. Pero en la atmósfera real, la bola de acero adquirirá mayor velocidad y llegará antes al suelo. La explicación es por el mayor freno que provoca la resistencia del aire sobre la hoja de papel. Ese freno no depende del peso, pues cuando cae en caída libre un paracaidista de 70 kp lo hará a una velocidad parecida a si cayeran unidos, formando una figura, 10 paracaidistas de 70 kp. Es decir, caería a la misma velocidad un cuerpo de 70 que otro de 700 kp. Pero todo el mundo sabe que una botella de plástico llena de agua cae más rápido que una botella vacía de agua, sobre todo desde considerables alturas de caída. Claro que si los 10 paracaidistas se juntan en un único cuerpo, pero en vez de formar una figura habitual se colocaran en vertical uno encima de otro, caerían a más velocidad que un único paracaidista. Es decir, en la atmósfera real, con resistencia del aire, cuenta la relación entre superficie de choque contra el aire y peso del cuerpo (además de otras variables aerodinámicas). Por ello, en el último ejemplo se obtenía el área de choque de un paracaidista, pero con el peso de 10, y por eso caían más rápido. En cambio, tanto cuando caía un solo paracaidista, como cuando lo hacen 10 cogidos en una figura habitual, se obtienen relaciones de 70 kp por cada superficie de paracaidista.
PUNTO CLAVE
En el vacío (sin aire pero con gravedad) una pluma de un pájaro y un peso de lanzamiento de peso tardarían lo mismo en caer desde la misma altura y, por lo tanto, alcanzarían la misma velocidad.
Figura 9. En el vacío (de aire), la acción de la gravedad provocará que una hoja de papel caiga a plomo hasta el suelo. Por ello tardará lo mismo en caer, desde la misma altura, que, por ejemplo, una bola de acero de lanzamiento de peso masculino (pesa de 7,26 kp).
7.2. Se tarda lo mismo en subir que en bajar
Se tarda lo mismo en subir y en bajar, siempre que se parta de la misma altura, a la que después se llega. Por ejemplo, si lanzamos un balón al aire, desde la altura de los hombros y cuando caiga lo volvemos a coger a la misma altura, el balón tardará lo mismo en recorrer la fase de ascenso (hasta llegar a su punto más alto de la trayectoria) que la fase de descenso. Esto es así porque en ambas fases interviene por igual el mismo responsable de las variaciones de velocidad del balón, que no es más que la aceleración de la gravedad: durante el ascenso frenando su velocidad hasta alcanzar velocidad 0 en el punto más alto de su trayectoria, y durante el descenso incrementando su velocidad. Dado que cogeremos el balón a la misma altura que lo habíamos lanzado, el trayecto vertical de ascenso será de la misma distancia que el de descenso, y al ser constante la aceleración de la gravedad tardará lo mismo en recorrer el camino de vuelta hasta la altura a la que fue lanzado.
No obstante, el centro de gravedad del cuerpo humano en los saltos verticales suele recorrer algo más de distancia en el descenso que en el ascenso. Esto es así porque la posición del cuerpo al inicio del vuelo no coincide con la que tiene al final del vuelo. Es debido a que al final de la batida se aprovecha la práctica totalidad del rango de extensión de las articulaciones de la extremidad inferior, por la acción explosiva de la musculatura. Por otro lado, el tronco se encontrará en posición vertical. Pero resulta que durante la fase de la caída del vuelo la musculatura no se encuentra tan activada y, además, por la precaución de prevenir un impacto brusco, evitamos una postura que conlleve la extensión máxima de las extremidades inferiores. Así por ejemplo, en un salto con contramovimiento, en el instante de perder contacto con el suelo el centro de gravedad se encuentra entre 8 y 20 cm, dependiendo de las dimensiones del pie de la persona, más arriba de la posición que tenía al inicio de la batida (posición de pie). Pero al tocar el suelo al caer el centro de gravedad suele estar situado entre 2 y 5 cm más abajo de la posición en la que inició el vuelo (figura 10). Así, es habitual que en algunos saltos verticales que se realizan como test de fuerza, el centro de gravedad recorra más camino en el descenso que en el ascenso, y por tanto tarda un poco más en la fase de descenso que en la de ascenso del vuelo.
Siempre que el centro de gravedad caiga hasta la misma altura de la que partió, tanto el tiempo de ascenso como el de descenso representan la mitad del tiempo total de vuelo. Y si esa igualdad de alturas se cumple, bastaría conocer el tiempo total de vuelo (tv) para saber la altura del salto (h = g·tv2/8). Dado que la aceleración de la gravedad y también el número 8, que aparecen en la fórmula, son constantes, la fórmula se puede simplificar como h = 1,226·tv2. Pero cuando se aplica a los saltos verticales, en los que no se cumple exactamente el principio de que se tarda lo mismo en subir que en bajar, se puede estar sobrestimando la altura del salto por esta razón hasta 2 cm. Esto afecta cualquier sistema que use el tiempo total de vuelo para medir la altura del salto, tanto si es un salto sin contramovimiento, como si lo es con contramovimiento. En los saltos con ayuda de extremidades superiores y saltos llevando cargas encima, la sobrestimación de la altura puede incluso aumentar. Para que esta altura no se vea aún más incrementada, es importante resaltar en el protocolo del salto que hay que intentar caer en la misma o al menos parecida posición que se tiene al final de la batida. También se puede pedir a la persona que realiza el test que no se pare tras la caída, sino que realice un brinco (saltito) reactivo, sin perder tiempo, y así conseguir una posición de caída más parecida a la que tenía al final de la batida.
Figura 10. Una persona adulta que