fundamentos de biomecánica
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Fundamentos de Biomecánica – Parte 3.
Raúl Amil
3.1. Partícula Para simplificar el análisis del movimiento vamos a considerar un cuerpo muy pequeño denominado partícula, la cual es un punto, es decir que no tiene tamaño, aunque si masa.
3.2. Movimiento El movimiento es el cambio de posición de un cuerpo en el espacio. Si no tenemos en cuenta las causas que lo producen, la ciencia que se encarga de su análisis es la Cinemática, también llamada “geometría del movimiento”. Al movimiento general se lo puede clasificar según la trayectoria de las partículas del cuerpo sujeto a análisis. Por lo tanto, según este criterio, podemos dividir al movimiento general en traslación y rotación (Figura 1).
Figura 1: Movimiento general Movimiento de rotación Movimiento de traslación
(de “The Biomechanics of Sports Techniques”, de Hay)
Veremos luego que también se puede clasificar al movimiento en función de la velocidad, de lo que resultan el movimiento de velocidad uniforme y el de velocidad variable. Este último a su vez, puede dividirse en acelerado, desacelerado (ambos uniformes o variables), y combinaciones de los dos.
3.3. Movimiento de traslación Se dice que el movimiento de un cuerpo es de traslación, si cada una de sus partículas experimenta el mismo desplazamiento que las demás en un intervalo de tiempo dado. El movimiento de traslación puede ser rectilíneo o curvilíneo.
Figura 2: Movimiento rectilíneo Movimiento curvilíneo
(de “Biomecánica Deportiva”, de Gutiérrez Dávila)
3.4. Desplazamiento Analicemos el movimiento de un corredor (Figura 3), y simplifiquemos el análisis al estudio del desplazamiento de una determinada partícula de su cuerpo a la que llamaremos CG (más adelante veremos que se trata de su centro de gravedad). Consideremos la posición de la partícula CG definida por el vector de posición r1 en el instante t1. Un cierto tiempo después, o sea en el instante t2, la posición de la partícula puede ser definida por el vector de posición r2. El vector que define el desplazamiento de CG se denomina vector de desplazamiento Dr, y se lo calcula:
Dr = r2 - r1
Figura 3 (de “Biomecánica Deportiva”, de Gutiérrez Dávila)
Dada la característica vectorial del desplazamiento, este puede ser expresado:
r= ix + jy
3.5. Velocidad La velocidad de una partícula es la rapidez con la que cambia de posición al transcurrir el tiempo.
3.5.1. Velocidad media Consideremos nuevamente al corredor de la Figura 3. Según la definición anterior de velocidad, podemos decir que la velocidad media de CG puede calcularse como el cociente del cambio de posición o desplazamiento Dr y el intervalo de tiempo transcurrido (Dt = t2 – t1).
v = Dr/Dt
La cantidad v es un vector, ya que se obtiene dividiendo un vector por un escalar, y su dirección y sentido es el de Dr. En Biomecánica la unidad utilizada para la velocidad
es metros por segundo (m/s). Nótese que para definir v, no nos interesó si la trayectoria de CG ocurrió en línea recta o curva, sino que analizamos las posiciones inicial y final de dicha partícula. Es por esta razón que a v se la llama velocidad media.
3.5.2. Velocidad instantánea Supongamos que la partícula CG del corredor de la Figura 4 se está moviendo de tal manera que su velocidad media medida en un gran número de intervalos no resulta constante, por lo tanto se puede decir que CG se mueve con velocidad variable. A la velocidad de CG en un instante cualquiera se la denomina velocidad instantánea, y se la define según la ecuación (ver nota 1, párrafo 1.6.2):
Figura 4 ((de “Biomecánica Deportiva”, de Gutiérrez Dávila)
v = Lim Dr / Dt = dr/dt
Dt 0
Dada la característica vectorial de la velocidad, esta puede ser expresada:
v= ivx + jvy v = dr/dt, Þ v = idx/dt + jdy/dt
En el siguiente gráfico podremos ver las diferentes posibilidades de comportamiento de la velocidad en función del tiempo.
(de “Biomecánica Deportiva”, de Gutiérrez Dávila)
3.6. Aceleración Cuando la velocidad de una partícula cambia, ya sea en magnitud, en dirección, o en ambas, se dice que dicha partícula posee aceleración. Por lo tanto podemos definir a aceleración de una partícula a la rapidez con que cambia su velocidad en función del tiempo.
3.6.1. Aceleración media Analizemos nuevamente a la partícula CG del corredor de la figura 4. Su velocidad instantánea en el instante t1 es v1 . En el instante posterior t2 estará moviéndose con una velocidad instantánea v2. La aceleración media de CG, se la define como el cambio de velocidad (Dv = v2 - v1) en el intervalo de tiempo (Dt = t2 – t1 ), por lo tanto: a = Dv/Dt
La cantidad a es un vector ya que se obtiene dividiendo un vector por un escalar, y su dirección y sentido es el de Dv. La unidad utilizada para la aceleración es metros por segundo al cuadrado (m/s2).
3.6.2. Aceleración instantánea Si la partícula CG se está moviendo de tal manera que su aceleración media, medida en intervalos de tiempo diferentes no es constante, entonces decimos que CG se mueve con aceleración variable. Análogamente, a la velocidad, podemos definir a la aceleración en un instante determinado como aceleración instantánea, definida por la expresión: a = Lim Dv / Dt = dv/dt Dt 0
Dada la característica vectorial de la aceleración, esta puede ser expresada:
a= iax + jay a = dv/dt, Þ a = idvx/dt + jdvy/dt = id2x/dt2 + jd2y/dt2
En el siguiente gráfico podremos ver las diferentes posibilidades de comportamiento de la aceleración en función del tiempo.
(de “Biomecánica Deportiva”, de Gutiérrez Dávila)
3.7. Relación entre variables cinemáticas cuando la aceleración es constante En los casos en que la aceleración de los cuerpos sujetos a análisis la aceleración se mantenga constante, como es el caso de los implementos del atletismo luego del saque final, o el cuerpo de los saltadores luego de efectuar su batida, es útil conocer las ecuaciones que relacionan la velocidad y la posición. Por ejemplo de la fórmula de aceleración tenemos que: a= Dv / Dt = (vf –vi) / (tf – ti)
Considerando ti = 0, para el comienzo del movimiento y despejando tenemos que:
vf = vi + at (1)
Si consideramos la posición inicial de un cuerpo en el instante ti como ri, ambos iguales a cero, la fórmula de la velocidad media la podemos expresar
v = Dr/Dt = (rf –ri) / (tf – ti) = rf/tf = r/t Despejando obtenemos: r = v.t
Por otra parte v = (vf + vi)/2 Þ r = 1/2(vf + vi)t
Reemplazando la ecuación (1) en la de r tenemos que:
r =1/2{vi +( vi + at)}t, y si operamos sobre esta expresión obtenemos
r = vi.t + ½ at2 (2)
Asimismo si despejamos el tiempo t de la (1):
t = (vf – vi)/a Reemplazando esta expresión en (2) y operando obtenemos:
v2f = v2i + 2a.r (3)
Las ecuaciones (1), (2), y (3), nos permiten un detallado análisis del movimiento cuando la aceleración permanece constante, y también se aplican en los casos de tiro vertical y caída libre de objetos, con el reemplazo de a por g, que es la llamada aceleración gravitatoria y tiene un valor absolutode 9.81 m/s2.
3.8. Movimiento de los proyectiles En varias disciplinas deportivas es común arrojar o impactar elementos, los cuales una vez en el aire, (despreciando la resistencia del mismo y otras fuerzas externas), desarrollan un movimiento bidimensional de aceleración constante g dirigida hacia abajo (no hay componente horizontal de la aceleración). Dadas estas características, el movimiento de cualquier proyectil, como un disco, una pelota de fútbol, o el cuerpo de un saltador luego de efectuar su batida, puede describirse utilizando las ecuaciones (1), (2), y (3), del parágrafo anterior. Supongamos el lanzamiento de la bala (Figura 5), considerada como una partícula, que es arrojada con una velocidad v0, un ángulo q0, y que alcanza una distancia R:
Figura 5 (de Física I, de Resnick y Halliday)
Las componentes de v según los ejes X e Y son:
vx0 = v0.cosq0 vy0 = v0.senq0
Como no hay componente horizontal de la aceleración, la velocidad horizontal permanecerá constante hasta el momento del impacto contra el suelo (esto explica porque la bala comienza a rodar una vez que cae). Su expresión según la ecuación (1) será:
vx = v0.cosq0
La distancia R que alcanzará se puede deducir de la (2):
r = vi.t + ½ at2
Donde R = r; a = 0; vi = v0.cosq0; t = T (tiempo total de vuelo)
Reemplazando:
R = v0.cosq0.T
El tiempo de vuelo será la suma del tiempo que tarda el proyectil en subir más el que tarda en bajar, entonces:
T = tsubir + tbajar = 2t
De la (1):
vf = vi + at
Como vf = 0, y a = -g, reemplazando:
0 = v0.senq0 – g.t Þ t= v0.senq0/g
Por lo tanto:
T = 2 v0.senq0/g
Reemplazando:
R = (v20.2cosq0. senq0)/g
Dado que 2cosq0. senq0 = sen2q0, sustituyendo en la anterior:
R = (v20.sen2q0)/g
De esta ecuación se puede deducir que la distancia alcanzada por un proyectil será mucho más sensible a las variaciones de velocidad de salida que a las del ángulo de disparo, así como también que el ángulo de salida que maximiza el valor de R es 45º (sen 90º = 1). En el caso de que quisiésemos calcular la altura máxima que podría alcanzar el punto CG de un saltador de altura (Figura 6), podemos utilizar la ecuación (2):
r = vi.t + ½ at2
H
Figura 6 (de “Biomecánica Deportiva”, de Gutiérrez Dávila)
Donde: r =H; t = tsubir = v0.senq0/g; vi = v0.senq0; a = -g
Por lo tanto:
H = (v02.sen2q0)/g – ½(v0
2.sen2q0)/g
H = (v02.sen2q0)/2g
3.9. Movimiento de rotación Un cuerpo describe un movimiento de rotación pura si todas sus partículas se mueven en círculos, y los centros de esos círculos se encuentran en una línea recta denominada eje de rotación. No es usual que en la actividad deportiva se presente el movimiento en forma de rotación pura, sino que como habíamos mencionado en el parágrafo 3.2., al movimiento general se lo podía descomponer en rotación y traslación. Un ejemplo de ello es el movimiento que posee el Disco luego del saque final. Las variables utilizadas para describir el movimiento de rotación son semejantes a las del movimiento de traslación, por lo cual tenemos desplazamiento angular, velocidad angular media, velocidad angular instantánea, aceleración angular media, y aceleración angular instantánea.
3.10. Desplazamiento angular La posición angular de una partícula elemental P girando alrededor de un eje de rotación fijo, se define por el ángulo q, el cual se mide en radianes (rad). Arbitrariamente se considera positivo cuando se lo mide en sentido antihorario.
Supongamos que la posición de la partícula elemental P en el instante t1 sea q1 (Figura 7). Luego de un tiempo, en el instante t2, la nueva posición de P está definida por q2. El desplazamiento angular de P será:
qD = q2 - q1
Figura 7 (de Física I, de Resnick y Halliday)
3.11. Velocidad angular media El intervalo de tiempo que la partícula P utilizó para pasar de la posición q1 a la q2, es Dt = t2 - t1. Se define como velocidad angular media al cociente entre el desplazamiento angular y el intervalo de tiempo empleado para dicho desplazamiento.
w = qD / Dt
La unidad empleada en Biomecánica es rad/seg.
3.12. Velocidad angular instantánea La velocidad angular instantánea w se define como el límite del cociente entre el desplazamiento angular y el intervalo de tiempo cuando este tiende a cero.
w = Lim qD / Dt = dq/dt
Dt 0
3.13 Aceleración angular media Si la velocidad angular de P no es constante, entonces la partícula tiene aceleración angular. Si en el instante t1 la velocidad angular instantánea de P es w1, y en el instante t2 es w2, se define como aceleración angular media al cociente:
a = (w2 - w1)/(t2 - t1) = wD / Dt
La unidad utilizada en Biomecánica es rad / seg2.
3.14. Aceleración angular instantánea La aceleración angular instantánea es el límite de la variación de velocidad cuando el intervalo Dt tiende a cero.
a = Lim wD / Dt = dw/dt Dt 0 3.15. Relación entre variables cinemáticas cuando la aceleración angular es constante Procediendo análogamente al parágrafo 3.7., podemos obtener las siguientes relaciones equivalentes a las ecuaciones (1), (2), y (3):
wf = wi + at (4)
q = wi.t + ½ at2 (5)
w2f = w2i + 2a.q (6)
3.16. Las cantidades rotacionales como vectores En los parágrafos 3.4., 3.5., 3.6., habíamos mencionado respectivamente que el desplazamiento, la velocidad, y la aceleración lineal, eran cantidades vectoriales. Dado que hasta el momento hemos considerado que la rotación se producía alrededor de un eje fijo, por lo cual hemos podido considerar a q, w, y a como escalares. Se puede demostrar que los desplazamientos angulares finitos no son vectores pues no cumplen la conmutividad de la suma (q1 + q2) ¹ (q2 + q1). Por otra parte, si los desplazamientos angulares se hacen muy pequeños, comienza a cumplirse la ley de conmutabilidad de la suma, por lo tanto los desplazamientos angulares infinitesimales son vectores. De lo anterior podemos deducir que si la velocidad angular instantánea es un cociente entre un vector y un escalar, entonces dicha magnitud es un vector. Aplicando la regla de la mano derecha, podemos obtener el sentido de w (Figura 8).
Figura 8 (de Física I, de Resnick y Halliday)
Análogamente podemos decir que la aceleración angular instantánea también es una cantidad vectorial.
3.17. Relación entre los movimientos de rotación y traslación Se pueden demostrar las siguientes relaciones para una partícula P que gira con una velocidad angular w, alrededor de un eje fijo con un radio de giro r y una aceleración angular a: Entre la longitud de arco s y su posición angular q (Figura 9):
s = q.r
Figura 9 (de Física I, de Resnick y Halliday)
Entre la velocidad tangencial v y la angular w (Figura 10):
v = w.r (escalar) ó v = w x r (vectorial)
Figura 10 (de “Biomecánica Deportiva”, de Gutiérrez Dávila)
3.17.1. Aceleración tangencial y aceleración radial La existencia del movimiento circular es posible gracias a dos fuerzas, una tangencial y otra radial o centrípeta, que generan sus respectivas aceleraciones at (tangencial), y ar (radial) respectivamente (Figura 11). La suma vectorial de ambas es la aceleración total a.
a = at + ar
Figura 11 (de “Biomecánica Deportiva”, de Gutiérrez Dávila)
Asimismo se pueden demostrar las siguientes relaciones: Entre la aceleración tangencial at y la angular a:
at = a.r ó at = a x r (vectorial)
Entre la aceleración radial ar y las velocidades w y v:
ar = v2/r = w2.r (escalar) ó ar = w x v (vectorial)
Bibliografía utilizada:RESNICK, R., HALLIDAY, D. Física I. Cecsa, 1978 GUTIERREZ DAVILA, M. Biomecánica Deportiva. Editorial Síntesis, 1998 RASCH, P. Kinesiología y Anatomía Aplicada. El Ateneo, 1991 HAY, J.G. The Biomechanics of Sports Techniques. Prentice-Hall, 1993
Ing. Raúl J. Amil
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
1. Conocer conceptos generales de Biomecánica
2. Conocer los principios biomecánicos y su aplicación.
3. Conocer como se clasifican los movimientos.
4. Identificar los factores que modifican el movimiento.
5. Identificar las posturas básicas fundamentales de inicio de los diferentes
movimientos y sus posiciones derivadas.
6. Conocer los patrones fundamentales de movimiento usando la terminología
correcta.
7. Conocer las posiciones de orientación, los planos del cuerpo y los ejes de
movimiento.
8. Clasificar las articulaciones de acuerdo con su estructura y explicar las
relaciones que existen entre las estructuras de una articulación y su capacidad de
movimiento.
9. Nombrar los factores que contribuyen en la amplitud del movimiento y la
estabilidad de la articulación.
10. Conocer las funciones musculares, agonista, sinergistas, etc.
11. Conocer el concepto de palancas, los tipos que existen y su aplicación al
movimiento humano.
12. Identificar los elementos involucrados al realizar el análisis del movimiento
humano.
13. Conocer como se realiza el análisis de un movimiento humano y que cuales son
los elementos constitutivos de este.
14. Conocer las leyes de Newton y su influencia en la ejecución del movimiento.
15. Identificar el centro de gravedad, en posiciones estáticas y dinámicas.
16. Conocer conceptos de equilibrio estático y dinámico.
17. Identificar las metodologías que existen para el estudio de la biomecánica.
INTRODUCCIÓN Para los kinesiólogos el cuerpo humano es una máquina compleja, muy desarrollada, formada por tejido vivo y que esta sometida a las leyes y fundamentos de la mecánica y de la biología. Las bases o fundamentos de la biomecánica se aplican directamente tanto a los movimientos del cuerpo como a los instrumentos que se utilizan. La biomecánica nos ayuda analizar efectivamente las destrezas motoras, de manera que se evalúe eficientemente e inteligentemente una técnica y que se corrija si existe alguna falla. El interés en el estudio y análisis del movimiento desde el punto de vista de la mecánica, se debe en gran parte a la influencia de C. McCloy, 1930 quien con demostraciones especificas mostró como a través de principios mecánicos se podía mejorar la ejecución de los ejercicios; el fue el primero en desarrollar un curso que trataba el análisis mecánico de las destrezas motoras. El análisis mecánico implica el proceso de separar el sistema estudiado en sus partes y determinar las variables involucradas en el movimiento. Un sistema representa un cuerpo o grupo de cuerpos u objetos cuyos movimientos han de ser examinados. Por
ejemplo, el sistema puede ser el cuerpo entero así como algunos segmentos de éste (Ej. una pierna, una mano), un implemento deportivo (Ej. un bate de béisbol, las zapatillas de correr de un fondista, entre otros. Inclusive, es posible que un sistema incluya dos o más ejecutantes. El estudio biomecánico puede concentrarse en analizar las variables que causan y modifican el movimiento o simplemente dedicarse a la observación y descripción de las características biomecánicas en la destreza. Esta forma de evaluación se fundamenta sobre principios o leyes biomecánicas que gobiernan la ejecutoria del movimiento o destreza estudiada. Muchos de estos tipos de análisis se confirman o se apoyan sobre los estudios cuantitativos de la destreza motora. Este método de análisis resulta el más viable para los entrenadores deportivos, kinesiólogos, profesores de educación física, entre otros. Análisis del movimiento significa que estamos investigando las causas que producen el movimiento con la finalidad de preservar la vida y además con un fin utilitario para lograr un máximo de rendimiento con el menor gasto de energía (eficacia). El movimiento como elemento educativo, puede estudiarse utilizando bases físicas, fisiológicas y anatómicas, analizando el movimiento y las fuerzas que lo producen en forma global o parcial.
ANATOMIA FUNCIONAL FISIOLOGÍA MUSCULAR
En la actualidad, existen una diversidad de formas para el análisis y evaluación de las destrezas motoras. Por ejemplo, se puede grabar la destreza en video y luego digitalizarla en la computadora. Existen programas (software) relativamente poco costosos que permiten realizar el análisis biomecánico del movimiento. Además, existen simulaciones en la computadora sobre la forma correcta que se debe realizar la destreza.
UNIDAD N° 1 El movimientoPrincipios biomecánicos Magnitudes escalares y vectorialesConceptos relacionados al movimientoClasificación de los movimientosFactores que modifican el movimientoLeyes del movimiento de Newton
Maquinas del cuerpoDinámica del movimiento humano Aspectos constitutivos del movimientoClasificación de los movimientos desde el punto de vista del ejercicioIdentificación de las posturas básicas fundamentales de inicio de los diferentes movimientos y sus posiciones derivadas.
EL MOVIMIENTO
El movimiento como conducta total del ser humano es utilizado como un medio o instrumento para alcanzar el desarrollo integral del mismo.
El movimiento tiene implicancias sociales, el hombre se mueve racionalmente y esto sirve para identificar sus necesidades, sus deseos y su naturaleza. Lo cual lo diferencia de las demás especies.
El movimiento humano es iniciado por:
1. Un propósito: conseguir, comunicar, expresar, relacionar (intencionalidad). 2. Esta limitado por: los límites del potencial corporal (estructura y función) y por
los límites de las leyes ambientales (gravedad, fuerzas, etc). 3. Es modificado por: Las experiencias del movimiento (condición, hábitos,
destrezas); la estructura de la personalidad (actitudes, emociones, etc.); la percepción personal (del yo, de los otros, del universo); el ambiente físico (espacios, tiempo, etc.).
PRINCIPIOS BIOMECANICOS
Los principios biomecánicos fundamentales del movimiento deben ser bien conocidos por los kinesiólogos con el fin de poder aplicarlos.
Principio Nº1 Las articulaciones del cuerpo humano permiten ciertos tipos de movimiento.Principio Nº2 El movimiento de los segmentos del cuerpo es provocado por la acción
de los músculos.Principio Nº3 Las fibras musculares son inervadas por filetes nerviosos que llegan a
transmitir hasta 75 impulsos por segundos.Principio Nº4 El sistema de palancas proporciona el movimiento y el equilibrio a través de los músculos y las articulaciones.Principio Nº5 Las leyes del movimiento de Newton, el conocimiento de estas leyes facilita la comprensión de los múltiples movimientos que se realizan en la vida diaria.
Principio Nº6 Los movimientos del cuerpo están regidos por fuerzas internas y fuerzas
externas.Principio Nº7 El equilibrio estático y dinámico requiere que el centro de gravedad o su
proyección en la vertical, caiga sobre la base de sustentación. Principio Nº8 Los movimientos se clasifican de acuerdo a su trayectoria, en rectilíneos
y curvilíneos; y de acuerdo a su itinerario en uniformes y variados. Principio Nº9 Uno de los factores que modifican el movimiento es la fuerza de roce. Magnitudes Escalares y Vectoriales.
Magnitudes Escalares: son aquellas que quedan especificadas dando la unidad patrón y el número de veces que se repite esa unidad, entera o decimal.
Ejemplo: La distancia recorrida 20 m; 2 Km.; La temperatura 36.5 º C;
la masa 63 Kg.; etc.
Magnitudes Vectoriales: son aquellas que quedan especificadas dando la unidad patrón y el número de veces que se repite esa unidad (Módulo del vector), la dirección y el sentido en que actúan.
Un vector se representa gráficamente mediante una flecha, donde lo que
mide la longitud del trazo o segmento rectilíneo representa el módulo (tamaño) del vector; el ángulo que forma el vector con la horizontal, determina la dirección en que actúa y la flecha da el sentido que puede ser positivo o negativo. Figura 1
Figura 1
Los vectores se pueden gráfica y analíticamente sumar, restar, ponderarse por un escalar, en cada caso se obtiene un nuevo vector llamado vector resultante. No son sin embargo estas las únicas operaciones en vectores. Esta el producto escalar entre vectores, el producto vectorial o cruz entre vectores, el producto mixto etc. Quedan para la investigación personal del estudiante.Ejemplos de magnitudes vectoriales: La posición; el desplazamiento; la velocidad; la fuerza; la aceleración etc. CONCEPTOS RELACIONADOS AL MOVIMIENTO
Movimiento Es el cambio de posición en el tiempo, que experimenta un objeto (sistema),
respecto de un sistema de referencia, considerado fijo.
Sistema de referencia Lugar específico respecto del cual se analiza el movimiento (observador
dotado de instrumentos de medida de espacio y tiempo).
Posición
Lugar físico que ocupa un cuerpo, objeto, sistema, en el espacio, en un determinado instante de tiempo. Es una magnitud vectorial, su especificación queda correctamente determinada a través de su módulo (tamaño), dirección y sentido.
Itinerario
Relación entre la posición que ocupa el objeto en movimiento y el tiempo
Trayectoria
Es el camino recorrido por un objeto.
Desplazamiento
Cambio de posición que experimenta un objeto en un tiempo determinado. Es una magnitud vectorial.
Distancia
La distancia recorrida es una magnitud escalar. Describe la longitud del camino recorrido a lo largo de la trayectoria.
Velocidad Se define como el cambio de posición (desplazamiento) en el tiempo, es una magnitud vectorial, porque se obtiene al ponderar el vector desplazamiento por el escalar 1 / t. Matemáticamente se escribe v = d / t
A veces se confunde el concepto de velocidad con el de rapidez, no son lo mismo, se acepta en general hablar de rapidez como el módulo del vector velocidad. Unidades de velocidad: En el sistema internacional la unidad es m / s (metros sobre segundos), existiendo otras dadas por lo múltiplos de estas unidades tales como Km. / h (kilómetros por hora); cm / s (centímetros por segundo) o bien unidades de otros sistemas tales como millas por hora; pie por segundo; pulgadas por minuto etc. Ejemplos A continuación varias formas de expresar la rapidez:
Un velocista corriendo a 10 m/s. Una bola lanzada a una rapidez de 100 pies/s. Un auto viajando a 7 0 Km./h. El viento soplando a 60 MPH.
Centímetros ------------- = Segundo
cm ----- s
;Pulgadas ---------- = Segundo
Pulg. ----- s
Metros ------------- = Segundo
m -----
s
; Pies ---------- = Segundo
pie ----- s
Al describir velocidades a través de largas distancias, entonces comúnmente se utilizan las siguientes unidades de medida:
Kilómetros ------------- = Hora
Km.
----- h
;
Millas ---------- = Hora
mi ----- h
Aceleración
La aceleración de define como el cambio de velocidad con respecto al tiempo. Es una magnitud vectorial. Sus unidades son de longitud sobre tiempo al cuadrado.Ejemplo: 10 m / s2; 20 km / h min; 10 millas / min s
CLASIFICACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS
Los movimientos se clasifican generalmente de acuerdo a:
i) su trayectoria en rectilíneos y curvilíneosii) su itinerario como uniformes y variados
Movimiento rectilíneo. Es aquel que se verifica a lo largo de una trayectoria rectilínea; es unidireccional. Figura 2.
Algunos ejemplos son:
Deslizarse en un trineo Esquí acuático Una bola de boliche El puño de un boxeador que ejecuta un golpe directo. La caída de un cuerpo El movimiento de los segmentos corporal antebrazo-mano paralelo a una mesa
para agarrar un vaso de agua. En este caso, los segmentos antebrazo-mano se mueven a través de la misma distancia, al mismo tiempo y en vías paralelas.
Figura 2. Ejemplos de Movimientos Rectilíneos de Traslación.
o Movimiento Uniformes: Son aquellos que varían uniformemente respecto a los
cambios de posición en el tiempo o a los cambios de velocidad respecto al tiempo.
o Movimiento rectilíneo uniforme: Movimiento a lo largo de una trayectoria
rectilínea que ocurre de tal forma que los cambios de posición son iguales en intervalos de tiempos iguales.
o Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Movimiento a lo largo de una trayectoria rectilínea que ocurre de tal forma que los cambios de velocidad son iguales en intervalos de tiempos iguales.
Unidades de medida espacio-tiempo
Las unidades de medida espacio-tiempo que se emplean en cinemática en el
sistema internacional (S.I.) son el metro (m ) y el segundo ( s ). Existen múltiplos y submúltiplos de estas unidades patrones, tales como el centímetro (cm) , el kilómetro (Km. ), entre otros, en espacio y la hora ( h ), el minuto (min.), entre otros, en tiempo. También existen otros sistemas diferentes al internacional que usan unidades de medidas de longitud tal como la milla, el pie, la pulgada, etc.
Movimiento curvilíneo. Es aquel que se verifica a lo largo de una trayectoria curva distinta de recta. Todas las partes del cuerpo o de un objeto se mueven en curvas paralelas.
En general los movimientos curvilíneos se pueden clasificar además, por la forma geométrica de la trayectoria, esto es si la trayectoria es un circulo o parte de él el movimiento será circular, si la forma de la trayectoria es una parábola, el movimiento será parabólico, etc. Figura 3.
Ejemplos:
La trayectoria que adopta la mano durante un servicio por encima del hombro en voleibol.
La trayectoria que sigue la raqueta de tenis en un saque.
Figura 3. Ejemplos de Movimientos Curvilíneos de Traslación.
Movimientos circular: es aquel que se verifica a lo largo de una trayectoria circular, es un movimiento continuo que genera una circunferencia o parte de ella. Figura 4. Ejemplo
La trayectoria que sigue una bola sostenida en la mano mientras el brazo se mueve en molinete (circunducción).
La trayectoria seguida durante la ejecución del tiro del martillo en pista y campo.
Figura 4. Ejemplos de Movimientos Curvilíneos Circulares.
Movimiento parabólico: La trayectoria seguida por el cuerpo; objeto en movimiento; sistema; etc., es una parábola. Figura 5.
Ejemplos: La trayectoria que sigue una jabalina. La trayectoria que sigue el centro de gravedad del cuerpo de un atleta en el
salto alto.
Figura 5. Ejemplos de Movimientos Curvilíneos Parabólicos Movimiento Rotatorio o Angular : Movimiento circular de un cuerpo rígido. El cuerpo puede girar en torno a dos ejes: a) Eje externo; b) eje interno. Eje o centro de rotación / giro. Representa la línea o punto imaginario alrededor del cual un objeto, cuerpo o segmentos de éste rotan / giran. Puede hallarse dentro del cuerpo (eje interno). Por ejemplo, un bailarín girando (eje vertical que atraviesa el centro de gravedad). Además, puede encontrarse fuera del cuerpo (eje externo), tal
como un gimnasta que gira alrededor de una barra horizontal. Las articulaciones sirven de eje de rotación para los segmentos corporales.
Figura 6. Movimiento de rotación donde el Eje de Rotación se encuentra fuera del Cuerpo (eje externo). Ejemplos.
El gimnasta realizando una vuelta gigante alrededor de la barra horizontal. Movimiento del antebrazo-mano alrededor del eje frontal-horizontal en el codo. La mano y el antebrazo girando la perilla de la cerradura de una puerta. La pierna inferior pateando una bola. La pierna inferior rota alrededor de un eje
en la articulación de la rodilla. El muslo participa en un movimiento rotatorio alrededor de un eje en la articulación de la cadera.
Figura 7 Ejemplos de Movimientos Rotatorios o Angulares Unidades de medidas angulares (desplazamiento angular).
Grados.
Radian: es la medida del ángulo formado de tal forma que el radio tiene la misma longitud que el arco. (1 Rad. equivale aproximadamente a 57,3º; 1º = 0.017453 Rad. 2 Rad. = 360 º). Fig. 8
Figura 8. Representación Esquemática de los Componentes del Movimiento de Rotación /
Angular y de un Radián.
Movimiento general o mixto : Los movimientos generales se caracterizan porque un cuerpo u objeto exhibe una combinación de movimientos de rotación y traslación. Figura 9.
Ejemplos.:
Movimiento de la pierna al andar: Se observan movimientos generales durante las rotaciones del muslo alrededor de la cadera y de la pantorrilla alrededor de la rodilla. Además, es notable esta vía de movimiento en la traslación avanzando hacia delante.
Ciclismo: Específicamente incluye la rotación alrededor del eje del pedal y la traslación avanzando hacia delante.
Clavado olímpico: El atleta gira en torno a un eje interno (centro de gravedad y se desplaza con movimiento parabólico.
Figura 9. Ejemplos de Patrones de Movimiento General
* Movimiento general complejo: Son la combinación simultánea de diferentes tipos de rotaciones. Un ejemplo clásico es la acción de las piernas del ciclista. Durante este tipo de movimiento que ejecuta el ciclista existe como mínimo tres rotaciones simultáneas ejecutándose, las cuales son:
Rotación de la cadera alrededor de un eje que atraviesa la articulación de la cadera.
La rotación de la pierna inferior (pantorrilla) alrededor de la articulación de la rodilla.
La rotación del pie alrededor de la articulación del tobillo.
Figura 10. Ejemplo de un Movimiento General Complejo
FACTORES QUE MODIFICAN EL MOVIMIENTO
De acuerdo a las leyes de la Física lo que origina el cambio en el estado de movimiento o reposo de un cuerpo es una acción ejercida sobre él, llamada Fuerza.
Fuerza: Es la acción que ejerce un (o más de un) cuerpo sobre otro (s) cuerpo (s). Es una magnitud vectorial.Existen diferentes tipos de fuerzas, las de acción a distancia (fuerza de gravedad;
fuerzas eléctricas; fuerzas magnéticas; etc), las directas (pedalear, el pie empuja al pedal; la fuerza de tensión que ejercen los músculos; etc.).
La fuerza de roce (fricción) es una fuerza que se opone siempre al movimiento de los cuerpos. Existe el roce deslizante y rodante para movimientos relativos entre dos cuerpos sólidos, el roce viscoso en cuerpos que se mueven en fluidos tales como líquidos o gases.
Fuerza Neta. Sobre un mismo cuerpo pueden actuar una o más fuerzas simultáneamente, la fuerza neta resultante de todas ellas se denomina fuerza neta.
Existen fuerzas internas y externas que pueden actuar sobre un mismo sistema o
cuerpo. Por ejemplo un cuerpo que desliza sobre una superficie, está afecta a la fuerza externa que es el roce, las fuerzas internas que actúan en ese cuerpo serían la interacción entre las partículas que componen el cuerpo.
Para efectos prácticos, sin olvidar lo establecido anteriormente, llamaremos fuerzas internas a aquellas que son aplicadas al interior del cuerpo, por ejemplo, la fuerza que ejerce el bíceps sobre el antebrazo; es interna al cuerpo humano, pero si se observa sobre quién actúa es externa.
En el interior del cuerpo las fuerzas ejercidas son del tipo, Tensión; compresión; distensión. Así por ejemplo se tiene:
Tensión de los músculos antagonistas. Tensión de los ligamentos aponeurosis o epimisio del tronco muscular. Compresión Presión atmosférica de la cápsula articular. La interferencia de los tejidos blandos.
La unidad de medida de Fuerza en el sistema internacional es el Newton (N).
1N = 1 kg m / s2
LAS LEYES DE MOVIMIENTO DE NEWTON
Primera Ley de Newton (Ley e Inercia) Esta ley postula que un cuerpo u objeto permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a menos que actúe sobre él una fuerza neta distinta de cero que le modifique dicho estado.
Cuando la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo es cero, entonces el cuerpo o está en reposo (velocidad cero) o se está moviendo con velocidad constante. Esta condición se conoce como equilibrio de traslación.
Segunda Ley de Newton
Una fuerza neta distinta de cero que actúa sobre un cuerpo de masa constante m, cambiará la cantidad de movimiento lineal del cuerpo. El cuerpo de masa m es acelerado de tal forma que la aceleración adquirida es directamente proporcional a la intensidad de la fuerza e inversamente proporcional a la masa:
a = F / m o bien F = m a
Peso. Es la fuerza que ejerce la tierra sobre los cuerpos que se encuentran sobre ellaP = mg
Tercera ley de Newton (Ley de Acción-Reacción)
La experiencia muestra que cada vez que un cuerpo de masa m1 ejerce una fuerza sobre otro cuerpo de masa m2, el cuerpo de masa m2 reacciona y ejerce una fuerza sobre el cuerpo de masa m1 de igual módulo (intensidad), en la misma dirección, pero en sentido contrario. A toda fuerza de acción existe una fuerza de reacción igual en módulo, en la misma dirección pero opuesta en sentido.
El par de fuerzas acción – reacción son simultáneas y se verifican sobre cuerpos diferentes.
F = Fuerza m = masa a = aceleración
Fa = - Fr
MÁQUINAS DEL CUERPO
El Primer Principio de Newton es aplicable a los cuerpos que están moviéndose con movimiento de rotación, respecto de un eje ya sea interno o externo. Su enunciado sería: todo cuerpo en rotación libre continuará girando con velocidad angular constante, a menos que el torque o momento de fuerza neto actuando sobre él sea distinto de cero. ¿Qué es el torque o momento de una fuerza?
Para hacer que un cuerpo comience a girar alrededor de un eje es necesaria desde luego una fuerza. Pero la dirección de la fuerza y su punto de aplicación también tienen importancia. La respuesta a la siguiente pregunta ilustra lo dicho. Al abrir una puerta ¿porqué empujas de ella lo mas lejos del centro de rotación o las bisagras? ¿Qué pasa si la fuerza que aplicas para abrir la puerta la ejerces muy cerca de las bisagras? ¿Dónde resulta más fácil?
Se tiene entonces la Fuerza que ya sabemos es una magnitud vectorial y por otro lado la ubicación (posición respecto al centro de rotación) de donde debe ser aplicada la fuerza. La posición también es una magnitud vectorial. Al realizar el producto vectorial entre la posición donde es aplicada la fuerza y la fuerza se obtiene una magnitud física llamada torque ( ) o momento de fuerza.
Las aplicaciones prácticas de esta magnitud son múltiples: Ejemplos:
Una llave mecánica soltando una tuerca. El bíceps aplicando una fuerza sobre el antebrazo El cuadriceps ejerciendo una fuerza de contracción sobre la patella. Las llamadas palancas. Etc.
r x F
Palancas La palanca es una máquina simple, que opera con el principio de una barra rígida que puede girar en torno a un punto de apoyo llamado comúnmente centro de rotación. Se identifican en una palanca tres posiciones: i) la posición donde se aplica la fuerza llamada potencia; ii) la posición donde se ejerce la fuerza llamada de resistencia y iii) la posición donde se ubica el punto de apoyo.
br bp Fr = Fuerza de resistencia Pa = Punto de apoyo Fp = Fuerza de Potencia.
Fp
Pa Fr Tipos de palancas a) Palanca de primera clase. El punto de apoyo se encuentra entre la resistencia y la potencia. b) Palanca de segunda clase. La resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la potencia. c) Palanca de tercera clase. La potencia se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia.
Brazo de la resistencia: Es la distancia perpendicular desde la línea de acción de la resistencia hasta el punto de apoyo.
Brazo de potencia: Es la distancia perpendicular desde la línea de acción del
esfuerzo hasta el punto de apoyo.
El Principio de las Palancas o principio de equilibrio de rotación. Una palanca se encontrará en balance o equilibrio cuando el producto entre el módulo de la fuerza de potencia y su correspondiente brazo es igual al producto del módulo de la fuerza de resistencia por el brazo de resistencia: Fr * br = Fp * bp
DINAMICA DEL MOVIMIENTO HUMANO
DINÁMICA Parte de la mecánica que estudia las causas que originan los cambios en el estado de reposo o movimiento de un cuerpo. Describe las fuerzas que causan movimientos, tales como entre otras las fuerzas de:
Gravedad. Muscular. Fricción interna y externa Etc.
CENTRO DE GRAVEDAD
El peso de un cuerpo se define como la fuerza de atracción gravitatoria a distancia ejercida por la Tierra sobre él. Esta atracción gravitatoria no es simplemente una fuerza ejercida sobre el cuerpo como conjunto. Cada pequeño elemento del cuerpo (cada partícula componente del cuerpo) es atraído por la Tierra, y la fuerza llamada peso es en realidad la resultante de todas estas pequeñas fuerzas paralelas. La dirección de la fuerza gravitatoria sobre cada elemento de un cuerpo está dirigida verticalmente hacia abajo y por tanto , la dirección de la resultante es también vertical y dirigida hacia abajo, independiente de la orientación del cuerpo. Sin embargo la línea de acción de la resultante ocupará una posición diferente respecto al cuerpo cuando varíe la orientación de éste. No obstante, se encuentra que, sea cual fuere la orientación del cuerpo, existe siempre un punto fijo por el cual pasan todas estas líneas de acción. Este punto recibe el nombre de centro de gravedad del cuerpo.
Localización en el Adulto Posición anatómica de pie: El centro de gravedad se encuentra un poco anterior a la segunda vértebra sacra.
Posición del cuerpo. Cambios de posiciones del cuerpo causan cambios en la posición del centro de gravedad. Cualquier cambio en la posición de un segmento individual causara un cambio en la posición del centro de gravedad del segmento y del cuerpo también. Si flexionamos una extremidad movemos su centro de gravedad proximalmente. En este Caso acortamos entonces el brazo de la resistencia en esa palanca de tercera clase. Esto resulta en una disminución del torque producido por esa resistencia. Esto facilitaría la actividad porque el torque que tiene que producir el esfuerzo debe ser igual al torque producido por la resistencia.
ESTABILIDAD
Localización del centro de gravedad en relación a la base de soporte: Para que exista estabilidad, la línea vertical que pasa por el centro de gravedad de un cuerpo debe proyectarse dentro de la base de soporte. El grado de estabilidad o movilidad de un cuerpo en términos mecánicos va a depender de:
El tamaño de la base de soporte. La altura del centro de gravedad sobre la base de soporte. La localización de la línea de gravedad dentro de la base de soporte. El peso del cuerpo.
Equilibrio Estable Un cuerpo se encuentra en equilibrio estable si, al provocársele un pequeño desplazamiento origina un momento que tiende hacerle recuperar su posición de equilibrio. Equilibrio Inestable Un cuerpo se encuentra en equilibrio inestable si un pequeño desplazamiento en él, origina un momento que tiende a aumentar dicho desplazamiento.
ASPECTOS CONSTITUTIVOS DEL MOVIMIENTO Los aspectos constitutivos del movimiento son cuatro:
Núcleos de movimiento: son las principales articulaciones o grupos articulares que constituyen centros o apoyos de los movimientos básicos del ser humano.
Técnicas del movimiento : es el procedimiento para obtener resultados
económicos, óptimos o máximos.
Cualidades del movimiento: son las diferentes características cualitativas que distinguen a los movimientos o conductas físicas. Se dice que tiene sentido el movimiento porque cualquier movimiento que se realice se hace con un objetivo (aprendizaje motor); y contenido cuando el ser humano se mueve lo hace integralmente con la participación de la personalidad.
Significación: es referido a que un movimiento esta ligado a la simbolización de
un concepto o que representa una idea, por ejemplo: elevar los brazos de una manera determinada significa...”que importa”.
CLASIFICACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS, DESDE EL PUNTO DE VISTA DEL EJERCICIO. Los movimientos realizados en forma de ejercicios se dividen en dos grandes grupos, estos grupos cualquiera sean las formas que surjan contienen los cuatro aspectos constitutivos del movimiento: núcleos, cualidades, técnicas y significación. Estos dos grandes grupos primarios son ejercicios construidos y ejercicios globales. Digamos que los primeros son más fáciles en general de analizarlos que los globales por su complejidad.
Ejercicios construidos: son aquellos que el hombre a creado mediante la realización de actividad física con fines diversos. Se dividen en:
Analíticos: referidos a una parte del cuerpo. Un segmento del cuerpo se mueve mientras el resto esta sin hacerlo. Es fácil de analizar.
Analíticos sintéticos: es la combinación de ejercicios analíticos (grupos musculares en movimiento) con otros fijos, o que no se mueven. Estos movimientos permiten la identificación de los planos y ejes en que se desarrollan los movimientos.
Sintéticos: son movimientos amplios, con participación total de los grupos musculares que se desplazan en el espacio en múltiples direcciones. Para analizar el movimiento es necesario hacerlo por partes, descomponiéndolo en segmentos. Presenta mayores dificultades por la utilización de grandes grupos musculares en diferentes planos, ejes y direcciones.
Ejercicios globales: son movimientos totales: caminar, correr, saltar, lanzar. Si bien pueden ser ejecutados técnicamente, son naturales en el ser humano.Estos se dividen en:
Formas básicas: caminar, correr, saltar, lanzar, etc. Formas físicas o destrezas: disciplinas deportivas con los gestos del
deporte, la danza, todas las estructuraciones del movimiento que surjan del juego, del trabajo y la vida en la naturaleza.
IDENTIFICACIÓN DE LAS POSTURAS BÁSICAS FUNDAMENTALES DE PARTIDA DE LOS DIFERENTES MOVIMIENTOS Y SUS DERIVADAS
Los movimientos en general se realizan a partir de ciertas posiciones; para realizar un adecuado análisis de movimiento es necesario conocer las posturas básicas y comprender los planos y ejes en que se realizan.
Las posiciones iniciales de partida se ejecutan por contracción de los músculos que impiden que el cuerpo caiga por acción de la gravedad, estos a su vez estabilizan las articulaciones que están en juego.
Las posiciones fundamentales se dividen:
Posición fundamental de pie : En esta posición intervienen diferentes grupos musculares de los pies (intrínsecos, flexores), pierna (tibial anterior y posterior, fibulares), muslo (cuadriceps), extensores de cadera, extensores de columna, flexores y extensores de la articulación occipito-atloidea equilibrando la posición de la cabeza. Todos los músculos mencionados equilibran el cuerpo humano en dirección ántero-posterior, pero además debe existir también una contracción de los músculos laterales que mantengan el equilibrio de éste en otro sentido. Esta posición es apropiada para la iniciación de determinados ejercicios, con base de sustentación relativamente pequeña.
Posición fundamental de rodillas : para mantener esta posición se utilizan
músculos tales como: extensores de rodilla contraídos sinergicamente. Esta posición es más estable que la anterior, por la base de sustentación (glúteo mayor). Esta posición se emplea en determinadas posiciones, solo para iniciar ciertos movimientos. En esta posición se pueden realizar múltiples ejercicios en diferentes planos y ejes en sus posiciones derivadas.
Posición fundamental sentado : esta posición es cómoda si se realiza sobre una
silla, los músculos están relajados y su acción muscular es prácticamente nula, pero es diferente en el suelo.
Los músculos flexores de la cadera actúan manteniendo la posición en ángulo recto y previenen la tendencia de desequilibrio, el resto de los músculos que trabajan es similar a la posición de pie.
Por su amplia base de sustentación, presenta un importante equilibrio, siendo más estable que las posiciones anteriores. Los ejercicios que se realizan en esta posición son más analíticos, por consiguiente son más fáciles de analizar en sus ejes y planos.
Posición fundamental acostado : es la más fácil ya que el cuerpo se encuentra completamente apoyado en decúbito supino, es la posición más cómoda, con mayor base de sustentación y por consiguiente con mayor equilibrio. El trabajo muscular es mínimo en esta posición. Esta posición es adecuada para realizar ejercicios de brazos y piernas, además de ejercicios abdominales en diferentes posiciones.
Posición fundamental suspendido : se exige en esta posición el trabajo de los
músculos de los brazos fundamentalmente. Los músculos prensores de la mano sostienen prácticamente el peso del cuerpo. Los pectorales mayores y latissimo del dorso sostienen el cuerpo levantándolo. La escápula se fija por contracción de los rotadores.
POSICIONES DERIVADAS Cada una de las posiciones fundamentales antes descritas tienen innumerables posiciones derivadas que sirven como inicio de diversos movimientos o actividades deportivas. En cada una de las posiciones llamadas derivadas, trabajan determinados músculos agónicamente y con mayor preponderancia que en otra posiciones, por lo cual es necesario conocer cuales son los músculos que trabajan en forma agónica, cual lo hace en forma antagónica y cuales en forma sinérgica.
UNIDAD N° 2 Sistemas de referencia: planos y ejes.Sistema articular: tipos de articulaciones, movimientos articulares, ángulos (utilizar el modulo de autoaprendizaje “articulaciones del cuerpo humano”)Funciones musculares: agonista (motor primario-secundario-accesorio), antagonista (fijador o estabilizador) y los sinergistas. Tipos de contracción muscular.Maquinas del cuerpo: Sistema de palancas y poleas: tipos y características.Cinética: GravedadLeyes de Newton SISTEMAS DE REFERENCIA: PLANIMETRÍA Se denomina planimetría al estudio y conocimiento de los planos y sus respectivos ejes. El movimiento corporal es raramente el resultante de la contracción parcial de un músculo aislado, sino más bien la contracción de un grupo de músculos con funciones musculares similares. El conocimiento de los planos es de utilidad para tener puntos de referencia con los cuales relacionar el movimiento y las líneas de acción. SISTEMAS DE REFERENCIA PARA EL ESTUDIO ANATÓMICO Y CINESIOLÓGICO Posiciones Iniciales del Cuerpo
Posición fundamental de pie. En esta posición el cuerpo se encuentra de pie y erecto con los pies ligeramente separados y paralelos, los brazos colgando cómodamente a los lados con las palmas en dirección al cuerpo. La posición fundamental de pie se utiliza comúnmente como el punto de referencia para analizar todos los movimiento de los segmento del cuerpo, con excepción de aquellos en el antebrazo.
Posición anatómica de pie. Para estudiar las estructuras del cuerpo, sus
movimientos o la relación de una región corporal con otra requiere que el cuerpo se encuentre en una postura fija muy particular. Esto se conoce como la posición anatómica. La posición anatómica es la postura convencional y universalmente aceptada para estudiar la anatomía. Por consiguiente, representa una posición de referencia para el estudio de la anatomía y fisiología. En esta posición, el cuerpo se encuentra de pie y erecto (erguido), mirando hacia adelante (la cabeza y pies se orientan hacia adelante), con los brazos a los lados y las palmas hacia adelante. Esta posición representa el punto de referencia para los movimientos del antebrazo, mano y dedos. Figura 12
Figura Nº 12 Dirección Se han desarrollado una serie de términos específicos que ayudan a estudiar más efectivamente las estructuras del organismo. Se parte desde la posición anatómica. Estos términos son:
Superior o cefálico o craneal: Se refiere hacia el extremo donde se encuentra la cabeza del cuerpo. También, hacia la cabeza o hacia la parte superior de una estructura. Implica, más alto (hacia arriba) o encima. Por ejemplo: la cabeza es superior con respecto al cuello; la cavidad torácica está en posición cefálica con respecto a la cavidad abdominal; el codo es superior en relación a la muñeca.
Inferior o caudal: Este término direccional indica que un componente
anatómico se encuentra lejos de la cabeza o hacia la parte inferior de una estructura, i.e., se aleja (fuera) de la cabeza. Además, se refiere hacia abajo, más abajo o por debajo. Ejemplos: el pie es inferior respecto al tobillo; el estómago se encuentra en sentido caudal a los pulmones; el corazón es superior en relación al diafragma.
Anterior o ventral: Hace referencia de alguna estructura que se encuentre
adelante. También indica una estructura corporal se encuentra más cercano a la parte frontal del cuerpo, i.e., hacia adelante. Ejemplos: las manos se encuentran en la pared torácica anterior; el esternón está en sentido ventral con respecto al corazón; el esternón se encuentran anterior al corazón.
Posterior o dorsal: Se refiere cuando una parte del cuerpo se encuentra hacia
atrás. El término implica algo situado detrás, más cerca de la espalda, o en ella. Ejemplos: La columna vertebral se halla en posición posterior en relación al cuerpo; la columna vertebral es posterior al aparato digestivo; el esófago se encuentra en sentido dorsal con respecto a la tráquea.
Línea media: Una línea imaginaria que divide el cuerpo en mitades izquierda derecha.
Medial o interna: Algo que se dirige hacia la línea media del cuerpo. También,
situado cerca del plano o de la línea media del cuerpo o de una estructura, i.e., más cerca de la línea media del cuerpo. Ejemplos: la ulna está en el lado medial del antebrazo; el dedo grueso se encuentra situado en el lado interno del pie; los músculos aductores se encuentra en la parte medial del muslo.
Lateral o externa: Se aleja (fuera) de la línea media del cuerpo, i.e., fuera o
lejos de la línea media del cuerpo o de una estructura. También, hacia un lado. Ejemplos: el radio es lateral con respecto a la ulna; el quinto dedo está situado en el lado lateral del pie. Podemos decir que las orejas se hallas en la porción lateral de la cabeza.
Proximal: Se refiere cuando el punto de conexión de una extremidad corporal se
encuentra más cerca (o dirigida hacia) el tronco o del punto de origen de una parte del cuerpo, en otras palabras, en dirección o más cercano a la unión de una extremidad con el tronco o con una sección o miembro del cuerpo. También se usa para indicar que una estructura se encuentra más cerca del punto de inserción u origen, i.e., cerca al tronco o al sitio de origen de una parte. Ejemplos: el codo es proximal con respecto a la muñeca; el húmero está situado de modo proximal con relación al radio; el codo está situado en el extremo proximal del antebrazo; la rodilla es proximal en relación al tobillo.
Distal: El punto de unión de una extremidad del cuerpo se encuentra más lejos
(o dirigida fuera) del tronco o del punto de origen de una parte del cuerpo. Fraseado de otra forma, indica algo situado más lejos de la unión de una extremidad con el tronco o con una estructura, i.e., lejos del punto de inserción u origen o más alejado del tronco o del sitio de origen de una parte. Ejemplos: la muñeca es distal con respecto al codo; las falanges están situadas de modo distal con relación a los huesos del carpo; la mano está situada en el extremo distal del codo; la rodilla se encuentra en una posición distal en relación a la cadera.
Superficial o periférica: Más cerca de la superficie de alguna estructura en el
organismo. Por ejemplo, las uñas son superficiales al tejido epitelial debajo de ellas.
Profundo o central: Más lejos de la superficie del cuerpo. Por ejemplo, las
costillas son profundas a los músculos pectorales. Parietal: Se refiere a las paredes de una cavidad. Visceral: Se refiere a los órganos que se encuentran dentro de la cavidad.
Planos de Orientación en el Cuerpo Humano Existen tres planos tradicionales que corresponden a las tres dimensiones de espacio, cada plano es perpendicular a cada uno de los otros dos.
Desde la posición anatómica, podemos trazar estos tres cortes o planos anatómicos, a saber: el plano sagital (antero-posterior), coronal (o frontal) y transversal (u horizontal). Estos planos nos permitirán comprender mejor la situación o la dirección que tienen las estructuras de nuestro cuerpo.
El plano sagital, antero posterior o medial pasa desde la parte anterior del cuerpo (o segmento de éste) hasta la posterior, dividiendo a éste en dos mitades, izquierda y derecha. Se dice que es un plano mediosagital cuando atraviesa la misma mitad del cuerpo, i.e., es un corte simétrico. En síntesis, es un plano vertical que pasa a través del cuerpo en dirección desde adelante hasta atrás, dividiendo a éste en mitades derecha e izquierda. Figura 13
El plano coronal, lateral o frontal pasa desde un extremo lateral del cuerpo (o
segmento de éste) hasta el otro, dividiendo a este en dos mitades, anterior y posterior. En otras palabras, este tipo e plano atraviesa el cuerpo de lado a lado. En resumen, representa un plano vertical que pasa a través del cuerpo de lado a lado, dividiendo a éste en porciones anterior y posterior y formando un ángulo recto (perpendicular) con el plano sagital. Figura 14
El plano transversal pasa horizontalmente el cuerpo (o un segmento de éste),
dividiéndolo en mitades superior e inferior. Por consiguiente, es un plano horizontal que pasa a través del cuerpo, dividiendo a éste en mitades superior e inferior. Figura 15
Figura 13 Figura 14 Figura 15
Implicancias. Como resultado de estos planos anatómicos, se derivan ciertos principios básicos. Al describir los movimientos en términos de un plano, tenemos que el movimiento ocurre siempre paralelo al plano. Por ejemplo, durante el movimiento del antebrazo en el plano sagital, este segmento corporal se mueve en un plano paralelo al plano sagital. Cuando hablamos del plano cardinal no referimos a un término de orientación utilizado cuando el movimiento ocurre en un plano que pasa a través del centro de gravedad. Por ejemplo, inclinando la cabeza hacia adelante es un movimiento que ocurre en el plano sagital cardinal. Ejes de Movimiento Los ejes de movimiento representan aquella línea imaginaria alrededor de la cual se realiza el movimiento articular de un segmento corporal. Similar a los planos previamente descritos, existen tres ejes de movimiento, a saber: el eje frontal-horizontal (o lateral), el eje sagital-horizontal (antero-posterior) y el eje vertical (o longitudinal).
El eje frontal-horizontal (lateral) pasa horizontalmente de lado a lado. Se halla situado paralelamente a la sutura coronal del cráneo. Se encuentra dispuesto en ángulo recto (perpendicular) con el eje sagital-horizontal. El movimiento de este eje se realiza en un plano sagital.
El eje sagital-horizontal (anteroposterior) se dirige horizontalmente desde
adelante hasta atrás. Se halla situado paralelamente a la sutura sagital del cráneo. Se encuentra dispuesto en ángulo recto (perpendicular) con el eje frontal-horizontal. El movimiento en este eje se halla en un plano Frontal.
Finalmente, el eje vertical (longitudinal) se ubica perpendicular al suelo. Se encuentra situado paralelamente a la línea de gravedad. El movimiento se realiza en un plano transversal.
Implicancias Podemos mencionar varios principios que se derivan al describir el movimiento en base a los planos y ejes correspondiente:
Un movimiento rotatorio (axial o angular) de un segmento del cuerpo se lleva a cabo en un plano y alrededor de un eje. Los movimientos del cuerpo se producen en las articulaciones. Los ejes pasan, por tanto, a través de las articulaciones y el miembro o segmento correspondiente se mueve alrededor del eje (de forma axial o angular).
Cada eje es perpendicular al plano en el cual ocurre el movimiento. Esto implica que el eje alrededor del cual toma lugar el movimiento es siempre en ángulo recto al plano en el cual ocurre.
FUNCIONES MUSCULARES El músculo sólo puede hacer dos cosas; desarrollar tensión dentro de si mismo o relajarse. Influyen en su acción el tamaño, la forma y el número de fibras que posea el músculo.
Músculos agonistas: cuando músculo se contrae concéntricamente se dice que es
motor o agonista en las acciones articulares resultantes. El bíceps braquial por ejemplo, es motor de la flexión de codo y además es acción de varias acciones de la articulación del hombro debido a su doble origen en la escápula.
Músculos: motor primario y secundario o accesorio: El músculo motor primario
es un músculo responsable de una acción articular determinada, el motor accesorio es un músculo que ayuda al motor primario a realizar la acción articular. La mayoría de los músculos biarticulares y multiarticulares figuran como motores primarios de las acciones en sus articulaciones más dístales. Por ejemplo, las acciones del bíceps braquial, del flexor profundo de los dedos de la mano.
Músculos antagonistas: son músculos cuya contracción tiende a producir una
acción articular exactamente contraria a alguna acción articular dada de otro músculo específico. Potencialmente un músculo extensor es antagonista de un músculo flexor. Así el bíceps es antagonista de tríceps en la extensión del codo.
Músculos fijadores o estabilizadores: son los músculos que fijan, afirman o
sostienen un o unos huesos o partes del cuerpo para que otro u otros músculos activos tengan una base firme sobre la cual ejercer tracción.
En el caso ideal, el músculo fijador o estabilizador se encontrará en contracción estática (isométrica), pero en la práctica estos términos se amplían para abarcar casos en que existe ligero movimiento de la parte estabilizada.
Músculos sinergistas: son los músculos que colaboran en la realización de un movimiento con el músculo agónico; los antagonistas que se relajan, los estabilizadores o fijadores que se contraen para permitir el movimiento.
TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR Hay que hacer una primera distinción entre las contracciones musculares que se acompañan de movimiento y las que no se acompañan de ellos. Las primeras se llaman isotónicas; las segundas isométricas y son características de aquellas posiciones en las cuales la fuerza muscular (Fm) equilibra una resistencia exterior, como por ejemplo el peso de un segmento del cuerpo. Las contracciones isotónicas pueden ser de dos tipos: la fuerza muscular vencerá la resistencia exterior y los músculos experimentaran un acortamiento, con lo cual hablaremos de una contracción concéntrica, o bien asistiremos al fenómeno inverso y se hablara de contracción excéntrica.
Se puede resumir estos conceptos en la siguiente tabla: Tipos de contracción Relación de las
FuerzasTipo de trabajo muscular
Ejemplo
Isométrica Fm= R Estático La actividad de los flexores al mantener el antebrazo flexionado 90° sobre el brazo.
Isotónica a) concéntrica b) excéntrica
Fm> R Fm< R
Dinámico positivo Dinámico negativo
El mismo grupo muscular en la flexión del antebrazo sobre el brazo. Idéntica situación pero con una extensión progresiva de los segmentos involucrados.
UNIDAD N° 3 Movimientos del ser humano, naturales e inventados.Análisis estructural: fases de movimiento.Métodos para analizar el movimiento humano. MOVIMIENTOS DEL SER HUMANO El hombre desde su aparición en la tierra paso de la posición cuadrúpeda al ser erguido (según la teoría de la evolución de las especies) actual. Gracias a ello para cumplir múltiples funciones especiales no relacionadas precisamente con la locomoción. Como resultado final de este proceso evolutivo vemos dos conjuntos importantes de movimientos:
Conjunto I: Los movimientos de locomoción en posición erecta, caminar, correr, saltar, ascender, trepar, etc.
Conjunto II: Movimientos de trabajo con las manos o con
herramientas en posición de pie, por ejemplo golpear, lanzar, arrojar, levantar, etc.
Todos estos movimientos se denominan “naturales” o “estructuralmente específicos”. Además tenemos los movimientos inventados o no estructuralmente específicos, que son todos aquellos movimientos que el hombre incorporó en su desarrollo civilizado, tareas manuales, manejar automóviles, etc. MOVIMIENTOS DEL SER HUMANO Movimientos “naturales” o estructuralmente específicos.
Movimientos “inventados” o no estructuralmente específicos.
I ConjuntoMovimientos de locomoción en posición erecta, caminar, correr, saltar, trepar, etc.
I DeportesCarreras en general, saltos, alpinismo, etc.
II ConjuntoTrabajo con las manos o con herramientas en posición de píe; golpear, lanzar, levantar, etc.
II DeportesBoxeo, esquíes, disco, martillo y jabalina.
ANÁLISIS ESTRUCTURAL Es un método para registrar los cambios visibles y clasificarlos dentro de las categorías de espacio y tiempo del cuerpo o de ciertas partes de él con respecto a otras, o al medio en el transcurso de una destreza motriz. El punto de partida del análisis estructural de los movimientos es un dibujo esquemático llamado cinematograma o kinematograma, que es la representación lineal de los movimientos de una parte o de todo el cuerpo. FASES DEL MOVIMIENTO Se denomina fase de movimiento o fases funcionales de un movimiento a las partes en que se divide un movimiento para su estudio. Las fases del movimiento son unidades funcionales parciales que incluyen una o varias acciones corporales elementales de un ejercicio. Estos elementos funcionales o acciones aisladas realizadas en un ejercicio se denominan: actos de movimiento.Actos de movimiento: son partes del movimiento de una sección del cuerpo, limitados por los cambios de tensión y presión para provocar las acciones musculares en dichas secciones. Por medio de la observación y de la realización de los movimientos percibimos las siguientes cuatro fases:
Fase inicial: Si observamos la figura vemos que el balanceo de piernas con apoyo de brazos hacia delante hasta la posición de “vela” sobre axilas.
Fase de impulso: toma impulso bajando rápidamente las piernas desde la posición de “vela” hacia la posición de kip.
Fase acentuada, nuclear o principal: enérgico golpe de piernas en coordinación con una presión de brazos desde la posición de “kip” a la de apoyo.
Fase final: balanceo final hacia atrás con apoyo de brazos. La fase nuclear o principal es aquella que cumple el objetivo del ejercicio. Las demás fases del movimiento se encuentran en relación con la principal, ya que no es posible detener el movimiento después de la fase principal. De la misma manera que no se puede detener la acción de la fase principal o nuclear, tampoco se puede hacer esta sin la fase de impulso. Y esta a su vez sin la fase inicial del movimiento.
METODOS DE ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO El gesto motor resulta de la interacción de muchos componentes cada uno de los cuales posee sus características propias. En efectos, el soporte del aparato locomotor esta formado por un encadenamiento de eslabones óseos capaces de ejecutar movimiento de rotación relacionados unos con otros para producir un movimiento complejo. La posibilidad de movimiento viene determinada por estructuras articulares por las que pasan los ejes de rotación. Los músculos se asocian para formar sinergias musculares y constituyen las fuerzas mecánicas internas que pueden oponerse o agregarse a las fuerzas externas entre las cuales la principal es la gravedad. De ello resulta una movilización de cadenas cinéticas bajo el control del sistema nervioso. El análisis del movimiento se compone de cuatro partes:
1. un examen global del movimiento (descripción). 2. un estudio funcional de los tres componentes de la máquina humana (huesos,
articulaciones y músculos). 3. un análisis mecánico de los elementos puestos en juego. 4. análisis y resultados del análisis biomecánico.
Dentro de los modernos e ingeniosos procedimientos del análisis del movimiento tenemos:
1. Técnicas fotográficas: simples o contraluz, estroboscopia, cronociclofotografía, trazos luminosos.
2. Técnicas cinematográficas3. Técnicas de video-tape4. Técnicas electropodográficas5. Técnicas con utilización de plataforma de fuerza6. Técnicas biodinamográficas7. Técnicas electromiográficas8. Técnicas goniométricas
Las técnicas de métodos de análisis de movimiento pueden ser clasificadas en cualitativas y cuantitativas. Las cualitativas no ofrecen condiciones de medir el movimiento con mucha precisión. Las cuantitativas son aquellas que permiten realizar medidas con más precisión y hacer comparaciones de medidas numéricas. Ejemplos de técnicas cuantitativas:
1. Plataforma de fuerza: permite evaluar la intensidad de la fuerza que el cuerpo humano ejerce sobre el suelo a través de los pies. Se utiliza en atletismo para salida de tacos, salto, levantamiento de pesas, etc.
2. Electromiografía: ofrece registro de impulsos eléctricos dentro de un músculo o grupo de músculos en cualquiera de las funciones que puede realizar.
3. Cinematografía: las maquinas filmadoras registran cuadros de secuencias de los gestos motores, permitiendo su análisis.
Ejemplo de técnicas cualitativas:1. video-tape: se pueden realizar filmaciones en cámara lenta, para poder
analizar por ejemplo una técnica deportiva.2. Cronociclofotografía: se limita a proveer registros de fases interesantes
del movimiento. IMPORTANCIA DE LOS MÉTODOS Todos estos métodos nos llevan a un mejor conocimiento del gesto deportivo, favoreciendo el aprovechamiento de la técnica y permite establecer patrones óptimos de rendimiento. REFERENCIAS Aguado Jódar, X. (1993). Eficacia y Técnica Deportiva: Análisis del Movimiento Humano (pp. 57-67). Barcelona, España: INDE Publicaciones). Ahonen, J., Lahtinen T., Sandström, M., Giuliano P. & Wirhed, R. (1996). Kinesiología y Anatomía Aplicada a la Actividad Física. (pp. 218-219, 233-234). Barcelona, España: Editorial Paidotribo. Anthony, C. P., & Thibodeau, G. A. (1983). Anatomía y Fisiología (10ma. ed., pp. 17, 19). México: Nueva Editorial Interamericana, S.A. de C.V. Barham, J. N. (1978). Mechanical Kinesiology (pp. 68-71,142-157). Saint Louis: The C.V. Mosby Company. Bäumler, G., & Schneider, K. (1989). Biomecánica Deportiva: Fundamentos para el Estudio y la Práctica (pp. 25-27). Barcelona, España: Ediciones Martínez Roca, S. A. Brancazzio, P. (1984). Sport Science: Physical Laws and Optimum Performance. (pp. 91-93)New York: Simon and Schuster. Chaffe, E. E. & Lytle, I. M. (1980). Basic Physiology and Anatomy (pp.17-22). Philadelphia: J.B. Lippincott Company. Dienhart, C. M. (1987). Anatomía y Fisiología Humanas (3ra. ed, pp. 1-3). México: Nueva Editorial Interamericana. Enoka, R. M. (1994). Neuromechanical Basis of Kinesiology (2nd. ed., p.43 ) Champaign, IL: Human Kinetics. Gench, B. E., Hinson, M. M., & Harvey, P. T. (1995). Anatomical Kinesiology (pp. 7-12, 17-18). Dubuque, Iowa: eddie bowers publishing, inc. Gowitzke, B. A., & Milner, M. (1988). Scientific Bases of Human Movement (3ra. ed., pp. 8-9). Baltimore: Williams & Wilkins. Hall, S. J. (1999). Basic Biomechanics (3ra. ed., pp. 28-32). Boston: The McGraw-Hill Companies, Inc. Hamill, J., & Knutzen, K. M. (1995). Biomechanical Basis of Human Movement (pp. 10-12, 18-26). Baltimore: Williams & Wilkins. Hay, J. G. (1985). The Biomechanics of Sports Techniques (3ra. ed., pp. 121-127, 148). Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall. Hochmuth, G. (1984). Biomechanics of Athletic Movement (pp. 91). German Democratic Republic: Sportverlag Berlin. Jacob, S. W., Francone, C. A. & Lossow, W. J.(1982). Anatomía y Fisiologia Humana (4ta. ed., pp.6-7). Mexico: Nueva Editorial Interamericana, S.A. Lehmkuhl, L. D. & Smith, L. K. (1983). Brunnstrom's Clinical Kinesiology. 4ta. ed., pp. 2-5, 51-52). Philadelphia: F.A. Davis Company.
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