Biomecánica básica. Pedro Perez Soriano
la exactitud matemática, son extremadamente fantasiosas. Sin embargo, a raíz de las palabras de Borrelli, para Viladot (1992) es el más sólido precursor de la biomecánica: “Mi objetivo es describir la difícil fisiología del movimiento de los animales; es cierto que se ha hecho en muchas ocasiones por los antiguos y por los modernos, pero ninguno que yo sepa ha estudiado los numerosos problemas importantes e interesantes de conocer que se puedan discutir, ni ha sabido o querido confirmar sus estudios con demostraciones mecánicas.”
Isaac Newton (1642-1727). El mismo año en que murió Galileo, nació en Inglaterra Isaac Newton (físico, filósofo, inventor, alquimista y matemático). A pesar de no poder ser considerado estrictamente un biomecánico, realizó importantes aportaciones a la ciencia en general, y a la biomecánica en particular. Según Cavanagh (1990), estas contribuciones no son comparables con las de ningún otro científico de forma individual. Así, Nigg y Herzog (1994) indican que la obra de Newton “Philosophiae naturalis principia matematica” (figura 8) sea “probablemente la pieza de razonamiento científico más poderosa y original jamás publicada”, estableciendo los cimientos de la mecánica moderna.
Figura 7. Ilustraciones de Giovanni Borelli (1685). “De Motu Animalium”.
Figura 8. Obra de I. Newton, “Philosophiae naturalis principia matematica” (1687).
El trabajo de Newton consistió en concluir el puzzle de la mecánica (Nigg y Herzog, 1994), uniendo las diferentes piezas que habían generado científicos como Kepler, con sus leyes sobre el movimiento de los cuerpos pesados, Galileo, con su ley de caída de los cuerpos y los proyectiles, o Descartes, con sus leyes sobre la inercia de los cuerpos en movimiento. La principal contribución de Newton para la mecánica fue la “Ley de la gravitación”, y la formulación de las tres leyes generales del movimiento, las cuales, denominadas desde entonces “Las leyes de Newton” (Ley de inercia, Ley de la aceleración debida a una fuerza resultante, y la Ley de acciónreacción), son empleadas de forma universal por los biomecánicos de todo el mundo para el cálculo de numerosos problemas que se plantean durante el análisis cinético de los movimientos, como el caso del estudio de los momentos articulares o de las fuerzas actuantes durante el desplazamiento.
Fue durante el siglo XVII, gracias a las aportaciones de Galileo y de Newton, cuando se consolidó la mecánica, quizá de la mano de la ciencia Matemática, para posteriormente separarse en campos independientes del conocimiento. La aplicación de esta y otras ciencias dentro de la biomecánica se amplía cada vez más aportando no sólo metodología de estudio estadístico, sino también métodos de modelización como la modelización matemática.
2.5. La Ilustración: 1730-1800
La antigua “filosofía natural” queda atrás en esta época, para dar paso a la nueva “mecánica general”, desarrollada por un nuevo grupo de científicos, los filósofos mecánicos. Sin embargo, no será hasta el s. VIII cuando algunos de los conceptos necesiten del soporte matemático para obtener resultados experimentales y queden complemente comprendidos. En este sentido, Sánchez del Río (1986) señala que el concepto de fuerza no estaba claro en este período. Los “filósofos mecánicos” no se ponían de acuerdo sobre si la materia se movía por fuerzas externas, internas o por ninguna fuerzas: a) “no había ninguna fuerza en la materia” (Descartes); b) “la materia se componía de partículas inerciales, y las fuerzas actuaban entre cada par de partículas” (Nexton), y c) “las fuerzas eran internas a las partículas” (Leibniz).
Durante la ilustración se esclarece el concepto de fuerza, ya que las leyes de Newton describían el movimiento de masas puntuales, y podían aplicarse aproximadamente a cuerpos celestes, pero no podría describir el movimiento de cuerpos rígidos, el movimiento de fluidos o las vibraciones de una cuerda. Para ello fue necesaria la aparición de matemáticos que dieran soporte a estas cuestiones. En este sentido, las principales contribuciones a la biomecánica durante esta época fueron:
Leonhard Euler (1707-1783). Matemático y físico, es considerado como el principal matemático del siglo XVIII. Desarrolló teorías para describir el movimiento de cuerpos vibrantes, aplicar las leyes de Newton a cuerpos rígidos y fluidos (ángulos de Euler) (figura 9), y estableció las bases matemáticas para introducir el concepto de conservación de la energía.
Figura 9. Dos sistemas ortogonales en el que se muestran los ángulos de Euler.
Jean le Rond D´Alembert (1717-1783). Matemático y filósofo francés, concibió las Ciencias como un todo integrado y herramienta para el progreso de la Humanidad. Su obra maestra fue el tratado de dinámica, donde enunció el teorema que lleva su nombre (principio de d’Alembert), el cual establecía que “la tercera Ley de Newton del movimiento no sólo se cumple para cuerpos fijos, sino para aquellos que se mueven libremente”. Entre sus principales contribuciones a la biomecánica, destaca la aplicación de sus principios a la cinética.
Joseph-Louis Lagrange (1736-1815). Matemático, físico y astrónomo italiano, empezó su trabajo en mecánica clásica a la edad de 19 años, y lo terminó a los 52 años. Lagrange trataba los problemas mecánicos usando el cálculo diferencial, y sus ecuaciones expresaban la segunda Ley de Newton en términos de energía cinética y potencial.
La filosofía mecánica también fue adoptada por los fisiólogos del s. XVIII para explicar las estructuras y funciones del cuerpo humano, potenciando además el descubrimiento de la electricidad y el conocimiento de la naturaleza de los músculos. En este sentido, tal y como citan Izquierdo y Arteaga (2008), destaca Albrecht Von Haller, quien sugirió que la contractibilidad era una propiedad innata del músculo, incluso después de muerto, y que la