Docente: MSc. Matias Castaño
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Biomecánica Es un término formado por la combinación de las palabras por lo tanto se puede considerar como una perspectiva científica orientada a establecer los principios y métodos de la aplicación mecánica al estudio de las estructuras y fundamentos de los sistemas si stemas biológicos. Posee diversos ámbitos de aplicación como: El equipamiento deportivo La educación y reeducación física no patológica La metodología del aprendizaje El rendimiento deportivo
Biomecánica “Relaciones entre tejidos y órganos del cuerpo y sus tensiones mecánicas” (Benno Kummer, 1971) “Conocimiento del papel que juegan las fuerzas mecánicas que •
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producen los movimientos su soporte autonómico, iniciación neurológica, neurológica, control integrado y percepción, así como su diseño central” (Consejo Internacional del Deporte y la Educación física,
UNESCO, 1971) “Ciencia que estudia los movimientos del hombre y su coordinación”
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(Escuela Soviética de biomecánica, 1971 ) “Estudio del cuerpo humano como un sistema bajo dos conjuntos de leyes: las leyes de la mecánica Newtoniana y las leyes biológicas” •
(Asosiación Americana de Ingeniería Mecánica, 1972)
Biomecánica “Conjunto de conocimientos interdisciplinarios generados a partir de utilizar, con el
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apoyo de otras ciencias biomédicas, los conocimientos de la mecánica y distintas tecnologías” (IBV, 1992)
"La biomecánica es la ciencia que examina las fuerzas interiores y exteriores que actúan sobre el cuerpo humano y los efectos producidas por ellas." (Hay G.) •
“Conjunto de conocimientos interdisciplinarios generados a partir de utilizar, con el
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apoyo de otras ciencias biomédicas, los conocimientos de la mecánica y distintas tecnologías” (Vera P.) •
son las ramas que utilizan la disciplina en traumatología (causas de lesiones), en rehabilitación (ejercicios para rehabilitar), en la fisiología (unión de estudios internos con componentes externos) y en la ortopedia (prótesis).
más conocida como “ergonomía”, tiene por objeto la adaptación y
mejora de las condiciones de trabajo del hombre, tanto en su aspecto físico como psíquico y social.
: se ocupa de la mecánica implicada en actividades humanas tan cotidianas como caminar, correr o saltar hasta las mas complejas de la tecnica deportiva
Maximizar el uso de patrones Minimizar el riesgo de lesiones
Aumentar el rendimiento deportivo
Biomecánica Deportiva
Dinamica
Cinemática
Manifestacion de Fuerzas
Efectos producidos
todo lo relacionado hacia arriba del cuerpo, en dirección hacia la cabeza.
Se han determinado 3 planos relacionados con las dimensiones y movimientos del cuerpo.
es aquel que divide el cuerpo en parte derecha e izquierda. Todo movimiento entorno a un eje transversal se realiza en este plano, como por ejemplo los abdominales, las elevaciones frontales para hombros (flexo extensión de hombros), Flexo extensiones de cadera, es decir trabajo de psoas iliaco y de glúteos, etc. Cuando estamos de pie, este plano es perpendicular al suelo y siempre lo es al plano frontal y al transversal, también se denomina plano de simetría, o plano medio.
es el plano que es a la vez perpendicular a los planos sagital y frontal si estoy de pie es el plano paralelo al suelo, si hablamos con respecto al cuerpo, es aquel que lo divide en parte superior e inferior, y con respecto al movimiento articular, es por el que se desplaza el segmento que se mueve en torno a un eje longitudinal, o sea los movimientos de press y aperturas para pectorales en banco plano, o los movimientos de pájaros posteriores siempre y cuando trabajemos en el plano transversal de los hombros.
divide el cuerpo en parte anterior y posterior, es perpendicular al plano sagital y al transversal. En él se producen los movimientos que se realizan sobre el eje antero-posterior o sagital, es decir movimientos de aducción o abducción de la articulación escápulo-humeral, o de la articulación coxo-femoral, siempre y cuando estemos trabajando sin adelantar la pierna ni el brazo, es decir que mantengamos el segmento móvil en el plano.
Existen en el cuerpo humano infinidad de ejes de movimiento, pero de forma similar con lo que sucede respecto a los puntos cardinales definiremos 3 ejes de referencia que coincidan con las 3 dimensiones el espacio, los cuales se denomina ejes anatómicos
es el eje que atraviesa el cuerpo desde un lado al otro, por ejemplo de derecha a izquierda o viceversa, permite los movimientos rotatorios realizados en el plano sagital o antero posterior, por ejemplo, una elevación frontal para hombros (movimiento denominado flexión de hombro), o un curl de bíceps (flexión de codo), o una extensión o flexión de rodilla. A veces se le denomina eje horizontal, pero puede llevarnos a una confusión cuando el cuerpo no se halla en posición anatómica de pie perpendicular al suelo.
es como si un listón atravesara nuestro ombligo, llamado de dirección anteroposterior (desde adelante hacia atrás) respecto a la articulación, este eje está en la intersección de el plano frontal(o sagital) y el plano transversal, posibilita los movimientos de aducción y abducción, tanto en la articulación de la cadera como en la del hombro, etc
atraviesa el centro de rotación con dirección superoinferior o también llamado cefálico-caudal, independientemente de la posición en que se encuentre el cuerpo con respecto al espacio, siempre va a ir a lo largo del cuerpo es decir de pies a cabeza o viceversa, si estamos de pie será vertical y si estamos tumbado será horizontal, se encuentra en la intersección de los planos frontal y sagital, y permite los movimientos de flexión horizontal en el hombro (por ejemplo un press horizontal con mancuernas o barra, o aperturas en dicho plano, etc.) o en la cadera,( trabajo de aductores o abductores sentado con el cuerpo a 90º con las piernas etc. ).
La relación entre los ejes y planos de movimiento de una articulación localizada en las extremidades coincidirán con los planos corporales, siempre y cuando esta extremidad se encuentre en posición anatómica, pero ¿
Tenemos que pensar que los movimientos articulares son cambios en relación con las superficies articulares, independientemente de la posición en la que se encuentra dicha articulación con respecto a la posición del cuerpo.
Por eso es mejor referirnos siempre y no a los corporales ya que estos pueden dar lugar a confusiones Aclara la ubicación de los segmentos corporales con respecto al cuerpo para saber que grupos musculares están implicados en el movimiento, y cuál es el perfil de fuerza del mismo.
En el espacio en el que nos movemos tenemos libremente tres dimensiones que son: 1. derecha –izquierda o viceversa (Plano Frontal) 2. hacia adelante-hacia atrás o viceversa (Plano sagital) 3. hacia arriba- hacia abajo o viceversa (Plano transversal)
Tipos de dimensiones espaciales: Un simple punto en el espacio tiene 0 dimensión, 0D, (ausencia relativa de movimiento)
Tipos de dimensiones espaciales: Si el punto es empujado en línea recta se conforma la primera dimensión, 1D, (hay movimiento en una sola dirección).
Tipos de dimensiones espaciales: Si este punto es empujado además de la anterior en otra dirección entonces se configura dos dimensiones, 2D, o una forma (hay movimiento en dos direcciones) y aparece un cuadrado o rectángulo.
Tipos de dimensiones espaciales: Si a este 2D se le agrega otra dirección entonces tenemos tres direcciones espaciales que representan un volumen espacial o cubo de movimiento en 3D (hay movimiento en tres direcciones).
Tipos de dimensiones espaciales: Si aparece una nueva dirección además de las 3D que es concebida como la del tiempo entonces una nueva representación del cubo 4D elaborada por dos cubos que van interconectado y que forman entre si una nueva forma en 4D
Un factor importante es la posición de un punto en el espacio. Movimiento = Cambio de la posición en el tiempo. Establecer un criterio para determinar qué posición ocupa un cuerpo y para eso se establece un sistema de referencia adecuado.
Por consiguiente un punto se puede mover en una dimensión (1D), dos dimensiones (2D), tres dimensiones (3D) y en 4 dimensiones (4D)
Es cuando un cuerpo, segmento o implemento se mueve por una dimensión, Para determinar su posición se necesita determinar a qué distancia del origen de las coordenadas se encuentra.
Observar que la posición del cuerpo puede ser positiva o negativa dependiendo de la dirección del punto con respecto al origen. Con una coordenada podemos conocer la posición de un punto sobre la recta por ejemplo en x
2D significa cuando el cuerpo o punto somático se mueve por un plano y se necesitan dos coordenadas (x, y) para determinar la posición en un instante dado.
Los dos valores que determinan la posición de un cuerpo en un plano podemos establecerlos utilizando como referencia un sistema de coordenadas cartesianas En el caso de las coordenadas cartesianas se utilizan las distancias a los dos ejes acompañadas de los signos (+) ó (-).
Se contempla además de la dirección del movimiento y la concepción vertical del mismo la profundidad para convertirse así en un espacio cúbico con un volumen. Los valores de las coordenadas en X, Y, Z son previstos en este sistema.
Tradicionalmente el piso representa el cero en el eje X en forma horizontal y hacia adelante, con el eje positivo Y en forma vertical y hacia arriba y con el eje positivo Z en forma horizontal y hacia la derecha o izquierda.
Se considera habitualmente la dirección de X positivo hacia la derecha (lateral). Los ejes positivos Y hacia la horizontal y hacia la dirección del movimiento. Y Z positivo hacia la vertical y hacia atrás.
El tiempo integrado es la cuarta dimensión (x,y,z,t) Como el movimiento es el cambio de la posición con el tiempo de cada dimensión x,y,z.
Si representamos el conjunto de las diferentes posiciones que ocupa un móvil a lo largo del tiempo, obtenemos una línea llamada trayectoria.
Es el estudio del movimiento sin importar que fuerzas lo generan
Este es aquel movimiento del cuerpo humano o de sus segmentos que ocurre en una línea recta. Cuando se ejecuta un o de traslación, el cuerpo (o los segmentos de éste) se desplaza a igual distancia a través de una línea recta.
Representa el movimiento de un objeto o segmento alrededor de un eje en un patrón/vía curva. En el o de rotación, cada segmento o el cuerpo se mueve en forma circular, siguiendo el arco o perímetro de un círculo. Cada punto sobre el objeto o segmento se mueve a través del mismo ángulo, al mismo tiempo y a una distancia constante desde el eje de rotación.
Cada punto sobre el objeto o segmento se mueve a través del mismo ángulo, al mismo tiempo y a una distancia constante desde el eje de rotación.
El movimiento curvilíneo es una combinación del movimiento angular y lineal. Durante un , el centro de gravedad/masa del cuerpo u objeto siguen vías irregulares o curvas.
La trayectoria que sigue una parábola es un ejemplo de este tipo de movimiento.
Es el estudio del movimiento sin importar que fuerzas lo generan
Variables fundamentales y derivadas
Espacio (mts) Tiempo (s) Velocidad (mts/seg) Aceleracion (mts/seg2)
Dinámica Es aquella rama de la mecánica que se encarga de estudiar las fuerzas que generan el movimiento
Estática Es aquella rama de la mecánica que estudia los cuerpos cuando no existe movimiento aparente
Equilibrio: Concepto absoluto .Significa mantener el cuerpo en unas posiciones determinadas ,sin perderlas. Estabilidad: Concepto relativo. Se aplica dentro de una misma situación de equilibrio
Plataforma de fuerza Valora la fuerza en los 3 ejes (x, y, z) en función del tiempo
Variables Fundamentales Variables Derivadas
Espacio Tiempo Fuerza
Velocidad Aceleración Potencia Trabajo
Es la variación de la fuerza ejercida por un objeto sobre otro, en función del tiempo ti
I
tf
f .dt
Es producto de la masa del sujeto y la aceleración F
Indicador
m a
Newton (N) =
kg.m / s
2
1º:Todo cuerpo continua en su estado de reposo o de movimiento con velocidad uniforme a menos que sobre él áctue una fuerza externa. 2º: La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración que experimenta dicho cuerpo. 3º: Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, el segundo ejerce sobre el primero una fuerza de igual magnitud y dirección, aunque con sentido opuesto
Es el producto de la fuerza aplicada sobre un objeto por la distancia que el objeto recorre durante la aplicación de la fuerza W
Indicador
F.d
Julios = N . m
Es el producto de la fuerza (N) y la velocidad (m/s) P
F.v
Indicador Watts (W)
= N . m/s
Ecuación para calcular la Jumps
V y 0
V0
2. g .h
en los Drop
Gráfico del CMJ en función del tiem po 3500
3000
Fase de amortiguación
Fase Concéntrica
2500
) N2000 (
a z r e u 1500 F
Propio
Fase de
Peso
ingravidez
Fase de vuelo
1000
500
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
Tiempo (seg.)
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
Gráfico del SJ en función del Tiempo 3500
Fase Concéntrica
3000
Fase de Amortiguación
2500
) N2000 (
a z r e u 1500 F
Fase de vuelo
1000
Propio
500
Peso 0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Tiempo (seg.)
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
Gráfico de DJ en función del Tiem po 4000
Fase Excéntrica
3500
Fase de
Fase 3000
Concéntrica ) 2500 N ( a z 2000 r e u F 1500
Fase
Amortiguación
Fase de vuelo
Isométrica
1000
500
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Tiempo (seg.)
0,6
0,7
0,8
0,9
1
CMJ FZA
Gráfico de CMJ, Fuerza , Potencia y velocidad en función del t
8000
4
Pot 6000
3 Tiempo de vuelo
4000
) N ( a z r e u F
2
2000
1
0
0 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
-2000
-1
-4000
-2
-6000
-3
-8000
-4
Tiempo (Seg.)
Vel
Cada partícula tiene una atracción Peso = (masa x aceleración de g) CADA PARTICULA ES ACELERADA POR LA ACCION DE g
Resultante de todas las fuerzas gravitatorias da como resultado
PUNTO DE UN CUERPO QUE SE MUEVE COMO SI LA MASA TOTAL DEL SISTEMA SE HALLARA EN EL CITADO PUNTO Y TODAS LAS FUERZAS EXTERNAS FUESEN APLICADAS AL MISMO
PUNTO FIJO DE UN CUERPO MATERIAL DONDE ACTUA LA FUERZA GRAVITATORIA RESULTANTE
Seguimiento de punto de representación Identificación de errores técnicos que faciliten la tendencia a rotar
Intracorpóreo
EXtracorpóreo
0,80
Rodilla
0,70
Cadera
0,60
Talon
0,50
puntera
0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
Laboratorio de Biomecánica Ce.N.A.R.D (2005)
Figure Stick (1)
Laboratorio de Biomecánica Ce.N.A.R.D
Figure Stick (2)
Figure Stick (3)
Fuerza En el Cg
Traslación
Fuera del Cg Rotación
Aplicación de una fuerza en el Centro de Gravedad
Aplicación de una fuerza fuera del Centro de Gravedad
Aplicación de Fuerzas Simultaneas
Aplicación de Fuerzas Simultaneas
3 Condiciones Altura del Centro de Gravedad Amplitud de la base de sustentación Proyección del Cg sobre los límites de la base
Atleta + Implemento = SISTEMA
Cg Sujeto + Cg Implemento = Cg Sistema
1)
Plataforma Equilátera (Blaster)
2)
Método Segmentario
Determinación de Cg parciales 14 CG Ubicación del Cg parcial en % Puntos Proximales y Distales
Cabeza Tronco Brazo Antebrazo Mano Muslo Pierna Pie
Verte x Goño Maxil Troquiter
Hueco Supraesternal
Epicóndilo Trocánter Art. Muñeca Ap. Estiloide
Tub. Externa Tibia
Talón Maleolo Externo Extremo Distal del dedo gordo
vertex Vértex
Goño maxil
Troquiter
Hueco supraesternal
Epicondilo Trocánter Art. muñeca Ap. estiloides
Maleolo externo
Talón Tub.externa
Extremo Distal Dedo gordo
FS- Saque de Tenis
FS – Lanzamiento de Disco x-y
FS – Lanzamiento de Disco x-y
FS – Lanzamiento de Disco x-y
FS – Lanzamiento de Disco y-z
FS – Lanzamiento de Disco y-z
FS – Lanzamiento de Disco superposicion de ejes (x-y-z)
FS – Lanzamiento de Disco superposicion de ejes (x-y-z)
FS – Lanzamiento de Disco superposicion de ejes (x-y-z)
FS – Lanzamiento de Disco superposicion de ejes (x-y-z)
FS – Lanzamiento de Disco superposicion de ejes (x-y-z)
FS – Lanzamiento de Disco superposicion de ejes (x-y-z)
CABEZA Y CUELLO
TRONCO
BRAZO
ANTEBRAZO
MANO
MUSLO
PIERNA
PIE
46.4% DEL VERTEX(53.6% GOÑO) 38% DEL HUECO SUPRAESTERNAL (62% INTER-CADERA) 51.3% DEL HOMBRO (48.7% CODO) 39% DEL CODO (61% DE LA MUÑECA) 82% DE LA MUÑECA (18% NUDILLO 3er DEDO) 37.2% DE LA CADERA 62.8% RODILLA) 37.1% DE LA RODILLA (62.9% TOBILLO) 44.9% DEL TALON (55.1 DEDO DEL PIE MAS LARGO)
La media de todos los segmentos corporales da como resultado el Centro de Gravedad del Cuerpo
FORMULAS
Y1 – (Y1 – Y2) * (PORC / 100) X1 – (X1 – X2) * (PORC / 100) SUMATORIA DE X / 14 SUMATORIA DE Y / 14
Es el producto de la magnitud de la fuerza aplicada sobre un objeto por la distancia que recorre durante la aplicación
Trabajo = Fuerza x Distancia Trabajo (W) W=Fxd W=Nxm W = Joules
Trabajo = Fuerza x Distancia Trabajo (W) W=Fxd W =(m * a) x d
Trabajo = Fuerza x Distancia Trabajo (W) W=Fxd W =(m * a) x d
W=Fxd W = (m x a) x d W = (90 Kg x 0,14 m/s ) x 10 mts ²
W=Fxd W = (m x a) x d W = (180 Kg x 0,14 m/s ) x 10 mts ²
W=Fxd W = (m x a) x d W = (90 Kg x 0,14 m/s ) x 10 mts ²
W=Fxd W = (m x a) x d W = (180 Kg x 0,22 m/s ) x 10 mts ²
W=Fxd W = (m x a) x d W = (180 Kg x 0,22 m/s ) x 10 mts ²
Desde la mecánica, no hay trabajo porque la
W=Fxd( ) W = (m x a ) x h W =Peso del implemento x aceleracion x altura
1. La menor cantidad de trabajo representa mayor eficiencia. 2. En cuantificaciones de cargas elegir que priorizar:
Cuando hay distancia de traccion o de empuje se considera el angulo W = F x Cos° x d W = (m x a ) x Cos° x d W =Peso del implemento x aceleracion x Coseno del angulo x distancia
Es la capacidad de realizar un trabajo
Esta capacidad de trabajo puede ser debida a la posicion, a la composicion, al movimiento, etc. Esto da lugar a diferentes tipos de energia, quimica, electrica, nuclear, mecanica, etc.
Esta energia proviene del resultado del estado de movimiento de un cuerpo, cuando esta en movimiento, cuando posee alguna velocidad
Es la capacidad de realizar un trabajo en fuinción de la posicion que ocupa un cuerpo en el espacio
En todos los sistemas cerrados se mantiene constante la energía total, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma
Et= Ec +Ecr + Ep
En el deporte podemos considerar que hay un intercambio entre energía cinética y energía potencial
Ep mgh
Ep mgh
Ect
mv
2
2
Et Ec Ep Ep mgh
Ep mgh
Ect
mv
2
2
h Altura
d .Distancia
° (Tita)
seg
seg
seg
Mts/seg
Mts/seg
Omega (
G (mts/seg²)
mts/seg²
Alfta
