Biomecánica: Estudio Detallado del Movimiento Humano

Este documento explora la biomecánica, que estudia las leyes de la física y su aplicación a los seres vivos, con un enfoque en el movimiento humano.

Estática y Dinámica

Estática

Se refiere al estudio de las estructuras y cuerpos rígidos en estado inmóvil.

Dinámica

Analiza el cuerpo, sus segmentos y los implementos en estado móvil. La dinámica se divide en:

• Cinemática: Describe los movimientos, desplazamiento, velocidad y aceleración.
• Cinética: Estudia el movimiento de cuerpos/objetos incluyendo los componentes de masa, fuerza y energía.

Leyes de Newton

Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)

Si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante.

Segunda Ley de Newton (Ley de Aceleración)

La fuerza neta aplicada a un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo.

F = m.a

La unidad de fuerza en el sistema internacional es el Newton (N). Un N es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de 1 kg de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s².

1 N = 1 kg . 1 m/s²

Esta expresión es válida para cuerpos con masa constante.

Tercera Ley de Newton (Acción-Reacción)

Si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

Cinemática

Estudia la trayectoria del cuerpo en función del tiempo. Un análisis cinemático incluye el tipo de movimiento, la dirección del movimiento y la cantidad de movimiento.

Tipos de Movimiento

• Lineal o Rectilíneo: Ocurre en una línea recta. El cuerpo o los segmentos de este, se desplazan a igual distancia a través de una línea recta. Ejemplo: Movimiento hacia el frente de la mano y el antebrazo para coger un objeto. No todas las partes del cuerpo cumplen con esta condición.
• Angular o Rotatorio: Ocurre alrededor de un eje. Cada segmento corporal se mueve en forma circular. Ejemplo: El movimiento de los segmentos corporales desde sus articulaciones. Es la función principal del sistema músculo-esquelético. El cuerpo humano en movimiento raramente es rígido, con excepción de periodos de tiempo momentáneos.
• Curvilíneo: Es una combinación del movimiento angular y lineal. Ejemplo: La trayectoria que sigue una parábola, cuando una persona trae hacia su boca un vaso de agua desde una posición de 180º a nivel de la articulación húmero-ulnar.
• Complejo: Combina el rectilíneo, curvilíneo y rotatorio. Ejemplo: Ir en bicicleta.

Dirección del Movimiento

• A favor de las manecillas del reloj (positivo)
• En contra de las manecillas del reloj (negativo)

Cantidad del Movimiento

Grados ó radianes. Un radián representa la proporción de un arco al radio de su círculo. 1 radián = 57.3º. 1 grado = 0,01745 radianes, para medirlo se necesita un goniómetro.

Desplazamiento (d)

Variación de posición de un cuerpo u objeto en las coordenadas x/y. La distancia representa la trayectoria recorrida y siempre es positiva.

d = xf – xi

Velocidad

La velocidad promedio de un cuerpo es el desplazamiento dividido por el tiempo transcurrido.

Vp = d / t

Aceleración

Es el cambio de velocidad por unidad de tiempo.

• Positiva: La velocidad aumenta en relación al tiempo.
• Negativa: Reducción en la velocidad conforme progresa el tiempo (desaceleración)

a = (v – vo) / t

Cinética

Estudia las fuerzas que inducen la variedad de movimiento que puede ejecutar el cuerpo humano o sus implementos deportivos. Se enfoca en el movimiento humano y las fuerzas que lo provocan.

Definiciones de Fuerza

Equivale a empujar o traccionar un objeto. Aquello que empuja o tracciona un objeto A sobre un objeto B.

• Gravedad: Es una fuerza que afecta a todos los objetos de la tierra. La Fuerza de Gravedad es la acción de atracción que ejerce la tierra sobre el cuerpo.
• Fuerzas Externas: Los objetos, sustancias o personas que ejercen tracción o empuje sobre el cuerpo.
• Fuerzas Internas: Aquellas fuerzas que actúan sobre el cuerpo humano y se originan dentro del mismo (tracción del bíceps braquial sobre el radio o la tracción de un ligamento sobre el hueso).
• Pares de Fuerzas: Dos fuerzas iguales separadas una de otra que actúan en direcciones paralelas pero opuestas, produciendo rotación.

Fuerzas Concurrentes

Cuando dos o más fuerzas se cruzan en un punto de aplicación común.

Vectores de Fuerza

• Punto de Aplicación: Punto de inserción de un músculo en una palanca ósea.
• Línea de Acción/Dirección: Tracción hacia la fuente o empuje que se aleja de esta fuente.
• Magnitud: Cantidad de fuerza que ejerce la fuente. La tensión generada por el músculo sobre la palanca ósea representa la fuerza. El punto de aplicación de la fuerza se ejerce sobre el hueso. La línea de acción y la dirección se orientan hacia la tracción del músculo.

Fuerza de Gravedad

Su punto de aplicación se representa por el Centro de Gravedad (CG) que es donde actúa la fuerza de gravedad. En un cuerpo u objeto simétrico se localiza en el centro geométrico de este. En un cuerpo u objeto asimétrico el CG es el punto donde se distribuye equitativamente la masa. La línea y dirección de acción son siempre vectoriales y orientadas hacia abajo. La unidad de medida para la fuerza es el KG. El vector de gravedad se conoce como línea de gravedad.

Centros de Gravedad

En el caso de que dos segmentos adyacentes se combinen, el nuevo centro de gravedad estará localizado cerca al segmento más pesado.

Centro de Gravedad del Cuerpo Humano

De pie se localiza en la posición anterior de la segunda vértebra en el Sacro S2. Dependerá de las dimensiones físicas, donde su magnitud es igual a la masa corporal del individuo.

Estabilidad

Un objeto o cuerpo es estable si la línea de gravedad está ubicada dentro de la base de apoyo, de lo contrario, el cuerpo tiende a caerse. Cuanto más grande sea la base de apoyo mayor será su estabilidad.

Relocalización del Centro de Gravedad

Al cargar o levantar peso/resistencia, el centro de gravedad será proporcional a la magnitud del peso que fue añadido al segmento del cuerpo.

Sistema Paralelo de Fuerzas

Dos o más fuerzas paralelas actúan sobre el mismo objeto pero a cierta distancia entre ellas.

Palancas

Una palanca representa una barra rígida que se apoya y rota alrededor de un eje.

• Fulcro (E): Punto de apoyo donde pivotea la palanca o eje de rotación. Las articulaciones corporales representan los ejes.
• Aplicación de la Fuerza (F): Punto donde se aplica la fuerza a la palanca. Los músculos esqueléticos, su contracción, producen la fuerza.
• Punto de Aplicación de la Resistencia (R): Es el peso que se va a mover. Puede ser el centro de gravedad del segmento que se mueve o una masa externa que se le añade a la palanca o una combinación de ambas.
• Brazo de Resistencia (BR): Porción de la palanca entre el punto de pivote y el peso o resistencia.
• Brazo de Fuerza (BF): Distancia entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje de rotación.
• Brazo de Palanca: Describe la distancia entre el eje al punto de aplicación de la fuerza. El BF es el brazo de palanca que se encuentra entre el punto donde se aplica la fuerza y el eje. El BR es el brazo de palanca que se encuentra entre la resistencia y el punto de rotación.

Una palanca puede favorecer la fuerza o la velocidad de la amplitud del movimiento.

• Favorece la fuerza cuando el BF es más largo que el BR.
• Favorece la velocidad cuando el BR es más largo que el BF.

Tipos de Palancas

Palancas de 1ª Clase

El fulcro se encuentra entre la fuerza y la resistencia. No se favorece a ningún brazo, aunque dependerá del momento. Se sacrifica la fuerza para dar paso a la velocidad. Ejemplos: el tríceps actuando sobre el antebrazo, las tijeras, el sube y baja, el movimiento hacia atrás y hacia adelante de la cabeza.

Palancas de 2ª Clase

La resistencia se encuentra entre el fulcro y la fuerza, se favorece la fuerza. Ejemplos: apertura de la boca contra una resistencia, pararse de puntillas, la carretilla.

Palancas de 3ª Clase

La fuerza está entre el fulcro y la resistencia, favorece la velocidad o la amplitud de movimiento. La mayoría de los músculos que rotan sus segmentos distales. Ejemplo: El bíceps braquial actuando sobre el antebrazo.