Introducción
La biomecánica en el deporte incorpora un análisis detallado de los movimientos deportivos para minimizar el riesgo de lesiones y mejorar el rendimiento deportivo. La biomecánica del deporte y del ejercicio abarca el área de la ciencia que se ocupa del análisis de la mecánica del movimiento humano. Se refiere a la descripción, el análisis detallado y la evaluación del movimiento humano durante las actividades deportivas. La mecánica es una rama de la física que se ocupa de la descripción del movimiento y de cómo las fuerzas crean el movimiento. En otras palabras, la biomecánica deportiva es la ciencia que explica cómo y por qué el cuerpo humano se mueve de la forma en que lo hace. En el deporte y el ejercicio, esta definición suele ampliarse para considerar también la interacción entre el deportista y su equipo y entorno. La biomecánica se divide tradicionalmente en las áreas de cinemática, que es una rama de la mecánica que se ocupa de la geometría del movimiento de los objetos, incluyendo el desplazamiento, la velocidad y la aceleración, sin tener en cuenta las fuerzas que producen el movimiento, mientras que la cinética es el estudio de las relaciones entre el sistema de fuerzas que actúa sobre un cuerpo y los cambios que produce en el movimiento corporal. En este sentido, hay consideraciones esqueléticas, musculares y neurológicas que también debemos tener en cuenta al describir la biomecánica.
Aplicación
Según Knudson el rendimiento del movimiento humano puede mejorarse de muchas maneras, ya que el movimiento efectivo abarca factores anatómicos, habilidades neuromusculares, capacidades fisiológicas y habilidades psicológicas/cognitivas. La biomecánica es esencialmente la ciencia de la técnica del movimiento y, como tal, tiende a utilizarse más en los deportes en los que la técnica es un factor dominante más que la estructura física o las capacidades fisiológicas. A continuación se enumeran algunas de las áreas en las que se aplica la biomecánica, ya sea para apoyar el rendimiento de los atletas o para resolver problemas en el deporte o el ejercicio:
- La identificación de la técnica óptima para mejorar el rendimiento deportivo
- El análisis de la carga corporal para determinar el método más seguro para realizar una tarea deportiva o de ejercicio concreta
- La evaluación del reclutamiento y la carga muscular
- El análisis del equipamiento deportivo y de ejercicio, por ejemplo, zapatillas, superficies y raquetas.
La biomecánica se utiliza para intentar mejorar el rendimiento o reducir el riesgo de lesiones en las tareas deportivas y de ejercicio examinadas.
Principios de la biomecánica
Es importante conocer varios términos y principios biomecánicos al examinar el papel de la biomecánica en el deporte y el ejercicio.
Fuerzas y pares
Una fuerza es simplemente un empuje o un tirón y modifica el movimiento de un segmento corporal o de la raqueta. El movimiento es creado y modificado por las acciones de las fuerzas (principalmente las fuerzas musculares, pero también por las fuerzas externas del entorno). Cuando la fuerza hace girar un segmento del cuerpo o la raqueta, este efecto se denomina par o momento de fuerza. Ejemplo – Los músculos crean un par de torsión para rotar los segmentos del cuerpo en todos los golpes de tenis. En la acción de servicio, la rotación interna del brazo, tan importante para la potencia del saque, es el resultado de un par de rotación interna en la articulación del hombro causado por acciones musculares (dorsal ancho y partes del pectoral mayor y deltoides). Para rotar un segmento con más potencia un jugador generalmente aplicaría más fuerza muscular.
Las leyes del movimiento de Newton
Las tres leyes del movimiento de Newton explican cómo las fuerzas crean el movimiento en el deporte. Estas leyes suelen denominarse Leyes de Inercia, Aceleración y Reacción.
- Ley de la Inercia – La Primera Ley de la Inercia de Newton establece que los objetos tienden a resistir los cambios en su estado de movimiento. Un objeto en movimiento tenderá a permanecer en movimiento y un objeto en reposo tenderá a permanecer en reposo a menos que se actúe sobre él con una fuerza. Ejemplo – El cuerpo de un jugador que corre rápidamente por el campo tenderá a querer mantener ese movimiento a menos que las fuerzas musculares puedan superar esta inercia o un patinador que se desliza sobre el hielo continuará deslizándose con la misma velocidad y en la misma dirección, salvo la acción de una fuerza externa.
- Ley de la Aceleración – La Segunda Ley de Newton explica con precisión el movimiento que genera una fuerza. La aceleración (tendencia de un objeto a cambiar de velocidad o dirección) que experimenta un objeto es proporcional al tamaño de la fuerza e inversamente proporcional a la masa del objeto (F = ma). Ejemplo: cuando se lanza una pelota, se le da una patada o se le golpea con un instrumento, tiende a desplazarse en la dirección de la línea de acción de la fuerza aplicada. Del mismo modo, cuanto mayor sea la cantidad de fuerza aplicada, mayor será la velocidad del balón. Si un jugador mejora la fuerza de las piernas mediante el entrenamiento, manteniendo la misma masa corporal, tendrá una mayor capacidad para acelerar el cuerpo utilizando las piernas, lo que se traduce en una mayor agilidad y velocidad. Esto también se relaciona con la capacidad de rotar segmentos, como se mencionó anteriormente.
- Ley de Reacción – La Tercera Ley establece que para cada acción (fuerza) hay una fuerza de reacción igual y opuesta. Esto significa que las fuerzas no actúan solas, sino que se producen en pares iguales y opuestos entre los cuerpos que interactúan. Ejemplo – La fuerza creada por las piernas que «empujan» contra el suelo da lugar a fuerzas de reacción del suelo en las que éste «empuja hacia atrás» y permite que el jugador se mueva por la pista (como la Tierra es mucho más masiva que el jugador, éste se acelera y se mueve rápidamente, mientras que la Tierra no se acelera ni se mueve en absoluto). Esta acción-reacción también se produce en el impacto con la pelota, ya que la fuerza aplicada a la pelota se corresponde con una fuerza igual y opuesta aplicada a la raqueta/cuerpo.
Momentum
La Segunda Ley de Newton también está relacionada con la variable momentum, que es el producto de la velocidad y la masa de un objeto. El momento es esencialmente la cantidad de movimiento que posee un objeto. El momento puede transferirse de un objeto a otro. Hay diferentes tipos de impulso, cada uno de los cuales tiene un impacto diferente en el deporte.
Momento lineal
El momento lineal es el momento en línea recta, por ejemplo, el momento lineal se crea cuando el atleta esprinta en línea recta por los 100 metros de la pista.
Momento angular
El momento angular es el momento de rotación y se crea por las rotaciones de los distintos segmentos del cuerpo, por ejemplo, el golpe de derecha en posición abierta utiliza un importante momento angular. El tremendo aumento en el uso del momento angular en los golpes de fondo y los saques ha tenido un impacto significativo en el juego del tenis. Una de las principales razones del aumento de la potencia del juego actual es la incorporación del momento angular en las técnicas de golpeo de fondo y de saque. En el tenis, el momento angular desarrollado por la acción coordinada de los segmentos del cuerpo se transfiere al momento lineal de la raqueta en el momento del impacto.
Centro de gravedad
El centro de gravedad (COG) es un punto imaginario alrededor del cual el peso del cuerpo se distribuye uniformemente. El centro de gravedad del cuerpo humano puede cambiar considerablemente porque los segmentos del cuerpo pueden mover sus masas con las rotaciones de las articulaciones. Este concepto es fundamental para entender el equilibrio y la estabilidad y cómo la gravedad afecta a las técnicas deportivas.
La dirección de la fuerza de gravedad a través del cuerpo es hacia abajo, hacia el centro de la tierra y a través del COG. Es importante entender y visualizar esta línea de gravedad para determinar la capacidad de una persona de mantener el equilibrio con éxito. Cuando la línea de gravedad cae fuera de la Base de Apoyo (BOS), entonces se necesita una reacción para mantener el equilibrio.
El centro de gravedad de una raqueta de squash es un proceso mucho más sencillo y normalmente se puede encontrar identificando el punto en el que la raqueta se equilibra sobre el dedo u otro objeto estrecho.
Balance
El balance es la habilidad de un jugador para controlar su equilibrio o estabilidad. Hay que conocer bien el equilibrio estático y el dinámico:
Equilibrio estático
Es la capacidad de controlar el cuerpo mientras éste está inmóvil. Es la capacidad de mantener el cuerpo en alguna postura fija. El equilibrio estático es la capacidad de mantener la estabilidad y orientación postural con el centro de masa sobre la base de apoyo y el cuerpo en reposo.
Equilibrio dinámico
La capacidad de controlar el cuerpo durante el movimiento. Definir la estabilidad postural dinámica es más difícil, El equilibrio dinámico es la capacidad de transferir la proyección vertical del centro de gravedad alrededor de la base de apoyo. El equilibrio dinámico es la capacidad de mantener la estabilidad postural y la orientación con el centro de masa sobre la base de apoyo mientras las partes del cuerpo están en movimiento.
Biomecánica correcta
Como se ha mencionado anteriormente, una biomecánica correcta proporciona un movimiento eficiente y puede reducir el riesgo de lesiones. En el deporte, siempre es bueno considerar la biomecánica anormal o defectuosa como una posible causa de lesión. Esta biomecánica anormal puede deberse a anomalías anatómicas o funcionales. Las anomalías anatómicas, como las discrepancias en la longitud de las piernas, no pueden modificarse, pero sí pueden abordarse los efectos secundarios, como la acumulación de calzado o las plantillas ortopédicas, por ejemplo. Las anormalidades funcionales que pueden ocurrir pueden ser desequilibrios musculares después de un largo período de inmovilización.
En biomecánica se habla a menudo de los diferentes planos de movimiento y ejes. Echa un vistazo a este vídeo, para refrescar tu memoria.
Una técnica incorrecta puede causar una biomecánica anormal que puede conducir a lesiones. A continuación se muestran algunos ejemplos de la relación entre una técnica defectuosa y las lesiones asociadas.
| Deporte | Técnica | Lesión |
|---|---|---|
| Cricket | Acción mixta de bolos | Fracturas por estrés del parámetro interarticular |
| Tenis | Acción excesiva de la muñeca con el revés | Tendinopatía del extensor del codo |
| Natación | Disminución de la rotación externa del hombro | Tendinopatía del manguito de los rotadores |
| Correr | Inclinación pélvica anterior | Las lesiones de los isquiotibiales |
| Remar | Cambio de lado de la proa a la brazada lado | Fracturas por estrés en la rodilla |
| Ballet | Mal giro | Las lesiones de cadera |
Biomecánica de los miembros inferiores
Como humanos, la deambulación es nuestra principal forma de movimiento, es decir, caminamos erguidos y dependemos mucho de nuestras piernas para desplazarnos. La forma en que el pie golpea el suelo y el efecto que esto tiene en las extremidades inferiores hasta la rodilla, las caderas, la pelvis y la parte baja de la espalda, en particular, se ha convertido en un tema de mucho debate y controversia en los últimos años.
La biomecánica de los miembros inferiores se refiere a una compleja interacción entre las articulaciones, los músculos y el sistema nervioso que da lugar a un determinado patrón de movimiento, a menudo denominado «alineación». Gran parte del debate se centra en lo que se considera «normal» y lo que se considera «anormal» en términos biomecánicos, así como en la medida en que debemos intervenir si se encuentran hallazgos anormales en la evaluación. Esta sección examina la biomecánica de la extremidad inferior, en particular la anatomía y la biomecánica del pie y el tobillo, el impacto del ángulo Q en la mecánica de la cadera y la rodilla y, por último, las implicaciones de esto en la marcha.
Biomecánica del pie y el tobillo
El pie y el tobillo forman un sistema complejo que consta de 26 huesos, 33 articulaciones y más de 100 músculos, tendones y ligamentos. Funciona como una estructura rígida para soportar el peso y también puede funcionar como una estructura flexible para adaptarse a un terreno irregular. El pie y el tobillo desempeñan varias funciones importantes, entre las que se incluyen: soportar el peso del cuerpo, proporcionar equilibrio, absorber los impactos, transferir las fuerzas de reacción al suelo, compensar la mala alineación proximal y sustituir la función de la mano en individuos con amputación/parálisis de las extremidades superiores, todo lo cual es clave cuando se practica cualquier ejercicio o deporte que implique a las extremidades inferiores. Esta página examina en detalle la biomecánica del pie y el tobillo y su papel en la locomoción . Ir a la página
Ángulo Q
La comprensión de las características anatómicas y biomecánicas normales de la articulación patelofemoral es esencial para cualquier evaluación de la función de la rodilla. El ángulo Q formado por el vector de la tracción combinada del músculo cuádriceps femoral y el tendón rotuliano, es importante por la tracción lateral que ejerce sobre la rótula .
La dirección y la magnitud de la fuerza producida por el músculo cuádriceps tienen gran influencia en la biomecánica de la articulación patelofemoral. La línea de fuerza ejercida por el cuádriceps es lateral a la línea articular debido principalmente a la gran área transversal y al potencial de fuerza del vasto lateral. Dado que existe una asociación entre la patología patelofemoral y el seguimiento lateral excesivo de la rótula, la evaluación de la línea lateral global de tracción del cuádriceps en relación con la rótula es una medida clínica significativa. Esta medida se denomina ángulo del cuádriceps o ángulo Q. Fue descrito inicialmente por Brattstrom. Ir a la página
Biomecánica de la marcha
Sandra J. Shultz describe la marcha como: «…la forma de deambulación o locomoción de una persona, involucra a todo el cuerpo. La velocidad de la marcha determina la contribución de cada segmento del cuerpo. La velocidad normal de la marcha implica principalmente a las extremidades inferiores, mientras que los brazos y el tronco proporcionan estabilidad y equilibrio. Cuanto más rápida es la velocidad, más depende el cuerpo de las extremidades superiores y del tronco para la propulsión, así como para el equilibrio y la estabilidad. Las piernas siguen siendo las que más trabajan, ya que las articulaciones producen mayores rangos de movimiento gracias a una mayor respuesta muscular. En el sistema bípedo, las tres articulaciones principales de la parte inferior del cuerpo y la pelvis trabajan entre sí mientras los músculos y el impulso mueven el cuerpo hacia delante. El grado de desplazamiento del centro de gravedad del cuerpo durante la traslación hacia delante define la eficacia. El centro del cuerpo se mueve tanto de lado a lado como hacia arriba y hacia abajo durante la marcha». La marcha bípeda es una característica importante del ser humano. Esta página presentará información sobre las diferentes fases del ciclo de la marcha y las funciones importantes del pie al caminar . Ir a la página
Biomecánica de la extremidad superior
La biomecánica correcta es tan importante en las actividades de la extremidad superior como en las de la extremidad inferior. Las capacidades de la extremidad superior son variadas e impresionantes. Con la misma estructura anatómica básica del brazo, el antebrazo, la mano y los dedos, los lanzadores de béisbol de las grandes ligas lanzan bolas rápidas a 40 m/s, los nadadores cruzan el Canal de la Mancha, los gimnastas realizan la cruz de hierro y los boxeadores olímpicos en categorías de peso que van desde el peso mosca hasta el superpesado mostraron un rango de 447 a 1.066 libras de fuerza máxima de golpeo.
La estructura de la extremidad superior está compuesta por la cintura escapular y el miembro superior. La cintura escapular está formada por la escápula y la clavícula, y el miembro superior está compuesto por el brazo, el antebrazo, la muñeca, la mano y los dedos. Sin embargo, una cadena cinemática se extiende desde la columna cervical y torácica superior hasta la punta de los dedos. Sólo cuando ciertos segmentos múltiples están completamente fijados, es posible que estas partes funcionen independientemente en roles mecánicos.
Esta sección revisa las estructuras anatómicas que permiten estos diferentes tipos de movimiento y examina la biomecánica o las formas en que los músculos cooperan para lograr la diversidad de movimientos de los que es capaz la extremidad superior.
Ritmo escapulohumeral
El ritmo escapulohumeral (también denominado ritmo glenohumeral) es la interacción cinemática entre la escápula y el húmero, publicada por primera vez por Codman en la década de 1930. Esta interacción es importante para el funcionamiento óptimo del hombro. Cuando se produce un cambio en la posición normal de la escápula con respecto al húmero, puede producirse una disfunción del ritmo escapulohumeral. El cambio de la posición normal también se denomina discinesia escapular. Varios estudios del mecanismo de la articulación del hombro que han intentado describir la capacidad de movimiento global del hombro se refieren a esa descripción, ¿Puede evaluar el hombro para ver si la función es correcta y explicar las complejas interacciones entre los componentes que intervienen en la colocación de la mano en el espacio? Ir a la página
Biomecánica específica del deporte
Biomecánica de la carrera
Correr es similar a caminar en términos de actividad locomotora. Sin embargo, hay diferencias clave. Tener la capacidad de caminar no significa que el individuo tenga la capacidad de correr. Hay algunas diferencias entre el ciclo de la marcha y el de la carrera: el ciclo de la marcha es un tercio más largo en tiempo, la fuerza de reacción del suelo es menor en el ciclo de la marcha (por lo que la carga es menor) y la velocidad es mucho mayor. Además, en la carrera sólo hay una fase de apoyo, mientras que en la pisada hay dos. La absorción de impactos también es mucho mayor en comparación con la marcha. Esto explica que los corredores tengan más lesiones por sobrecarga.
Correr requiere:
- Mayor equilibrio
- Mayor fuerza muscular
- Mayor rango de movimiento articular Ir a la página
Biomecánica del ciclismo
El ciclismo fue inventado inicialmente por el barón Carl von Drais en 1817, pero no como lo conocemos. Se trataba de una máquina que inicialmente tenía dos ruedas unidas por un tablón de madera con un dispositivo de timón para dirigirla. Se trataba de personas que corrían por el suelo mientras estaban sentadas, lo que le dio el nombre de «máquina de correr» (en todos los sentidos) o velocípedo. En el momento de la invención, sólo lo utilizaba la población masculina. El velocípedo experimentó un gran desarrollo de diseño en la década de 1860 en la fábrica Michaux de París. Añadieron a la rueda delantera unos brazos de palanca que se impulsaban con pedales en los pies. Esta fue la primera bicicleta convencional, y desde entonces y hasta la actualidad la bicicleta ha hecho grandes avances de diseño y tecnológicos.
Una encuesta en 2014 estimó que más del 43% de la población del Reino Unido tiene o tiene acceso a una bicicleta y el 8% de la población de 5 años o más montaba en bicicleta 3 o más veces a la semana. Con tal cantidad de personas montando en bicicleta, ya sea de forma profesional, recreativa o para desplazarse al trabajo, esto aumenta la posibilidad de desarrollar una lesión, por lo que es hora de que entendamos la biomecánica del ciclismo. Ir a la página
Basketball Pitching Biomechanics
El lanzamiento de béisbol es uno de los movimientos atléticos más estudiados. Aunque la atención se ha centrado más en el movimiento del hombro, se requiere el movimiento de todo el cuerpo para realizar el lanzamiento de béisbol. El lanzamiento también se considera uno de los movimientos humanos más rápidos que se realizan, y la velocidad máxima de rotación interna del húmero alcanza unos 7000 a 7500o/segundo. Ir a la página
Biomecánica del tenis
La biomecánica del tenis es una tarea muy compleja. Consideremos el golpeo de una pelota de tenis. En primer lugar, el atleta necesita ver la pelota saliendo de la raqueta de su oponente. Luego, en orden, tiene que juzgar la velocidad, el efecto, la trayectoria y, lo más importante, la dirección de la pelota de tenis. A continuación, el jugador debe ajustar rápidamente la posición de su cuerpo para moverse alrededor de la pelota. Cuando el jugador se prepara para golpear la pelota, el cuerpo está en movimiento, la pelota se mueve tanto en dirección lineal como de rotación si hay efecto en la pelota, y la raqueta también está en movimiento. El jugador debe coordinar todos estos movimientos en aproximadamente medio segundo para golpear la pelota lo más cerca posible del centro de la raqueta con el fin de producir el efecto, la velocidad y la dirección deseados para la devolución de la pelota. Un error en cualquiera de estos movimientos puede crear un error.
La Federación Internacional de Tenis (ITF) proporciona recursos detallados sobre la biomecánica del tenis, incluyendo una serie de presentaciones a continuación.
Biomecánica del tenis: una introducción
Principios biomecánicos para el saque en el tenis
Biomecánica del golpe de derecha
Estos artículos proporcionan información más detallada sobre la biomecánica del saque y del golpe de fondo y también analizan las implicaciones para el entrenamiento de fuerza y la rehabilitación.
Biomecánica del saque de tenis en relación con la velocidad de la pelota y las lesiones de la articulación del miembro superior
Biomecánica de los golpes de fondo de tenis: Implicaciones para el entrenamiento de la fuerza
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