Biomecánica aplicada al deporte y la actividad física: conceptos clave
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Biomecánica de la actividad física y el deporte
La biomecánica es un conjunto de conocimientos interdisciplinares generados a partir de la aplicación de los conocimientos de la mecánica al estudio comparativo de los sistemas biológicos.
Subdivisiones de la biomecánica
La biomecánica suele dividirse en cinética y cinemática.
A su vez, la cinética se subdivide en dinámica y estática.
- Cinemática: Sitúa a los cuerpos mediante coordenadas y ángulos, y detalla sus movimientos basándose en términos de desplazamiento.
- Cinética: Se ocupa del movimiento, o la falta de este, en relación con las fuerzas que lo originan. Si estas fuerzas producen un movimiento, es la dinámica la que los estudia, mientras que si provocan que el cuerpo permanezca en equilibrio, será la estática.
Biomecánica en la educación física
La biomecánica en la educación física se ocupa de la mecánica implicada en las actividades humanas tan cotidianas como andar, correr y saltar.
El conocimiento de estos aspectos mecánicos proporciona una base científica en el análisis de las técnicas deportivas.
Objetivos de la biomecánica deportiva
Los objetivos generales de la biomecánica deportiva se pueden agrupar según su relación con:
Relación con el deportista
- Describir técnicas deportivas.
- Ofrecer nuevos aparatos y métodos de registro.
- Corregir defectos técnicos y ayudar en el entrenamiento.
Relación con el medio
- Minimizar las fuerzas de resistencia.
- Optimizar la propulsión en diferentes medios.
- Estudiar las fuerzas de reacción, acción y sustentación para optimizar el rendimiento físico.
Relación con el material deportivo
- Reducir el peso del material deportivo sin detrimento de otras características.
- Aumentar en algunos casos la rigidez, flexibilidad o elasticidad del material.
- Aumentar la durabilidad.
- Conseguir materiales más seguros.
Vectores
La magnitud de un vector es también una cantidad escalar, es decir, un número positivo correspondiente a la medida numérica de esa cantidad.
Un vector puede definirse como un par ordenado de puntos o un segmento orientado, y se representa gráficamente por medio de una flecha.
Dinámica y estática
Al analizar un movimiento del cuerpo o parte del mismo, hay que tener en cuenta el conjunto de fuerzas que se ponen en juego.
La dinámica: Pocas leyes básicas gobiernan la relación entre las fuerzas aplicadas y los movimientos correspondientes. Para la mecánica clásica, los principios más importantes a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, y sobre todo aquellos relativos al movimiento de los cuerpos, son las leyes que formuló y publicó Isaac Newton en 1687, en el tratado titulado "The Principia".
Leyes de la dinámica
- Primera ley de Newton (Ley de inercia): Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o velocidad uniforme constante en una línea recta, en cuanto no actúe sobre él una fuerza neta.
- Segunda ley de Newton (Ley de aceleración): La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él y es inversamente proporcional a su masa. La dirección de la aceleración es la dirección de la fuerza neta que actúa sobre el objeto.
Tipos de equilibrio
Existen varios tipos de equilibrio: equilibrio estable, equilibrio inestable y equilibrio indiferente.
Tipos de palancas
- Palanca de primer género: Aquella en la que el punto de apoyo se sitúa entre la resistencia y la potencia.
- Palanca de segundo género: Donde la resistencia se sitúa entre el apoyo y la potencia.
- Palanca de tercer género: La potencia se encuentra entre la resistencia y el punto de apoyo.
Fuerza
Fuerza es toda aquella interacción que produce o tiende a producir movimientos, deformaciones, reacciones y rupturas sobre un cuerpo.
No siempre que actúan fuerzas se producen movimientos; a veces, las fuerzas pueden llegar a producir estados de equilibrio.
Vector fuerza
Toda fuerza es un vector con magnitud y dirección, capaz de deformar los cuerpos, modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si están inmóviles.
Clasificación de las fuerzas
Las fuerzas pueden ser clasificadas de varios modos según sus efectos en los objetos sobre los que se aplican o según la orientación cuando se comparan con otras.
Una fuerza puede ser interna o externa, normal o tangencial, tensil, comprensiva o de cizalla, gravitacional o de fricción.
Incluso dos o más fuerzas cualesquiera actuando sobre un único cuerpo pueden ser coplanares, colineares, concurrentes o paralelas.
Las fuerzas que actúan sobre el sujeto en un gesto deportivo son múltiples, y todas deben ser consideradas al momento de analizar el movimiento.
Torque o momento
Ambas son cantidades vectoriales donde su magnitud es igual a la magnitud de la fuerza por la longitud de la distancia más corta entre el punto y la línea de acción de la fuerza, que se conoce como "brazo de palanca" o "brazo de momento".
Fuerza gravitacional o peso
Es la fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre los cuerpos.
Fuerza de los fluidos o presión
Cuando un cuerpo permanece sumergido en un fluido, este último ejerce una fuerza perpendicular a la superficie del cuerpo que tiende a comprimirlo.
Fuerza de rozamiento
Esta tiene lugar cuando un sólido se desliza o intenta hacerlo sobre otro, y depende de la naturaleza de la superficie de ambos cuerpos.
Fuerza de arrastre o de resistencia al avance
Esta fuerza se presenta cuando un sólido se mueve en el interior de un fluido.
Es una fuerza resistiva que se opone al avance de los objetos y que se debe a la diferencia de presiones del fluido entre la parte anterior y la posterior del cuerpo, pero también al rozamiento de las líneas de corriente del fluido con el objeto.
Fuerza de sustentación
Cuando la interacción de un cuerpo en un fluido se da bajo determinadas circunstancias, surge la fuerza de sustentación. Esto se explica por el principio de Bernoulli, el cual dice que cuando la velocidad de un fluido es alta, la presión resulta menor que cuando es baja.
Fuerza centrífuga y centrípeta
La tercera ley de Newton nos explica que si se origina un movimiento angular, esta fuerza, con dirección radial respecto al eje de giro y con sentido hacia adentro (centrípeta), surgirá al mismo tiempo también otra fuerza igual pero con el sentido hacia afuera (centrífuga).
Masa, gravedad y peso
Todos los cuerpos poseen cierta cantidad de materia que denominamos masa. La masa constituye una propiedad intrínseca de un cuerpo que mide su resistencia a la aceleración. La masa de un cuerpo es la misma si el cuerpo está sobre la Tierra, la Luna o el espacio; o sea, permanece constante en cualquier lugar del universo.
El peso de un cuerpo es la fuerza que este ejerce debido a la gravedad. La fuerza gravitacional siempre actúa hacia abajo, es decir, hacia el centro de la Tierra.