Fórmulas y Conceptos Clave de Biomecánica Deportiva

Fórmulas Básicas

  • Velocidad (V): V = e/t
  • Aceleración (Ac): Ac = v/t = (V – Vo) / (T – To)
  • Velocidad Media (Vm): Vm = (Pos.f – Pos.i) / (T.f – T.i)
  • Potencia: Potencia = M (masa-carga) * G (9.81) * Vel
  • Impulso Mecánico: Impulso = F * t (t2 – t1)
  • Cantidad de Movimiento: Cantidad de mov. = m * v (v2 – v1)
  • Impulso = Cambio en el Movimiento: F * t = m * v
  • Presión: P = F / A (pA)
  • Peso (Fg) y Fuerza de Empuje (Fs): si Fg/Fs <>

Ángulos y Fuerzas entre Vectores

  • Ángulos entre un vector (Producto Escalar): cos = A * B / (|A| * |B|)
  • Fuerza entre dos vectores (Producto Vectorial): sen = A * B / (|A| * |B|)
  • Momento de Fuerza: Momento = F * r * sen

Leyes de Newton y Fuerzas

  • 1ª Ley de Newton: Todo cuerpo sigue con su reposo o velocidad uniforme a no ser que actúe una fuerza externa.
  • Fuerza Gravitatoria: Origen en centro de gravedad.
  • Fuerza de Sustentación: Origen en centro de empuje.
  • 2ª Ley de Newton: Siempre que una fuerza actúe sobre un cuerpo, este experimenta una aceleración proporcional a dicha F, en la misma dirección y sentido que la F aplicada. F = m * a.

Segmentos Corporales y Estabilidad

  • 14 Segmentos en el Cuerpo Humano: Vertex, Gonion medio, Supraesternale, Extremo mano, Punta pie, Calcáneo posterior, Centros rotación muñeca, etc.
  • Estabilidad:
    1. Base de sustentación.
    2. Proyección del centro de gravedad.
    3. Altura del centro de gravedad.

Tests de Equilibrio

  • Test de Unterberger: Caminar en una plataforma a 90º.
  • Test de Romberg: Mantener posición de pie 10s, ojos abiertos y ojos cerrados.
  • Balance System: Posiciones dinámicas.

Cinemática y Proyectiles

  • Cinemática:
    1. Cualitativo
    2. Cuantitativo
  • La Parábola de un Proyectil depende de:
    1. Ángulo inicial.
    2. Velocidad inicial.
    3. Altura inicial.
  • Proyectiles: A mayor altura, mayor alcance; A mayor velocidad, puedo bajar más el ángulo de salida.

Problema de la Parábola

  • Componente Vertical:
    • Lado izquierdo de la parábola:
      1. Vfy(0) = Vi(y) +- g * t
      2. Vfy²(0) = Vi(y)² +- 2 * g * hy (espacio ascendente)
    • Lado derecho de la parábola:
      1. Ht = Vi * t(0) +- ½ * g * t²
  • Componente Horizontal: Vx = ex / Tt
  • Pasos para su cálculo:
    1. Paso 1: Dibujo un triángulo con los datos dados, calculo sus X e Y (Vx = Vi * cosΦ y Vy = Vi * senΦ).
    2. Paso 2: (tiempo ascendente: t↑) 1ª Fórmula: Vfy(0) = Vy +- 9.81 * t.
    3. Paso 3: (espacio ascendente: e↑) 2ª Fórmula: Vf²(0) = Vy² +- 2 * g * h (e↑).
    4. Paso 4: (altura total) Ht = h + e↑.
    5. Paso 5: (tiempo descendente: t↓) 3ª Fórmula: Ht = Vi * t(0) +- ½ * g * t² …… Ht = +- ½ * g * t².
    6. Paso 6: (Tiempo total): Tt = t↑ + t↓.
    7. Paso 7: (distancia total: e): Vx = e / Tt.

Dispositivos de Medición

  • Encoder Lineal: Mide desplazamiento y velocidad del cable (el más famoso es T-Force). Estima aceleración, velocidad, fuerza, potencia, etc. Para su correcto funcionamiento el encoder tiene que estar totalmente vertical (recta). Para mejorar la potencia, hay que coger mucho peso a una gran velocidad y pocas repeticiones.
  • RMS: Amplitud.
  • Acelerómetro: Electromiógrafo = Mide la actividad eléctrica del músculo.
  • Bioplux: Capaz de detectar los electromiografos. La máquina.
  • Células Fotoeléctricas: Miden tiempo. Sirven para:
    1. Test de velocidad máxima.
    2. Tiempos intermedios (Ergo Timer).

Aceleración Angular y Test de Rast

  • Aceleración Angular: 2 * π * f o (V = ω (rad/s) * r)
  • Test de RAST:
    • Potencia = Peso * Distancia² * Tiempo³
    • Se toma el peso antes, calentamiento 10´ y reposo 5´, hay que hacer 6 series de 35 m a máxima velocidad, descanso entre cada uno = 10s.
    • Se calcula:
      • Potencia máxima (valor más alto).
      • Potencia mínima (valor más bajo).
      • Potencia media (∑ / 6).
      • Índice de fatiga = (P.max – P.min) / Tt de los sprints.

Test de Bosco

  • Test de Bosco: Se compone de varios tipos de saltos para calcular diferentes tipos de fuerzas:
    • Squat Jump (SJ): h = t² * 1.226:
      • Flexión de 90º de las rodillas mantenida.
      • Salto vertical máximo sin rebote.
      • Evalúa o mide la fuerza explosiva sin reutilización de energía elástica ni aprovechamiento del reflejo miotático.
    • Counter Movement Jump (CMJ) (tiene impulso de frenado):
      • Índice de elasticidad = ((CMJ – SJ) / SJ) * 100
      • Movimiento de flexión-extensión de rodillas hasta 90º.
      • Consecutivamente y sin pausa, efectuar un salto vertical máximo.
      • Evalúa la fuerza explosiva con reutilización de la energía elástica pero sin aprovechamiento del reflejo miotático (índice de elasticidad).
    • Drop Jump (DJ):
      • Caer desde una altura determinada y flexionar las rodillas 90º y consecutivamente un salto vertical.
      • Evalúa la fuerza explosiva con aprovechamiento del reflejo miotático.
    • Repeat Jump (RJ):
      • Evalúa el índice de resistencia a la fuerza máxima y a veces para la fatiga = son CMJs continuos (90º).
      • Para calcular la potencia anaeróbica TEST 15s: P = (g² * Tv * Tt) / (4 * n * (Tt – Tv)) donde: P se mide en vatios/kg; n = número de saltos; Tv = tiempo de vuelo en s; Tt = tiempo total de duración del test en s.
      • Para calcular la capacidad anaeróbica TEST 60s o 30s.
      • Índice de resistencia a la fuerza máxima = (RJ * 100) / CMJ.
      • Índice de reactividad = (DC – CMJ) * 100 / CMJ es la contribución del reflejo miotático al salto.
  • Inconvenientes del TEST de BOSCO:
    • Flexión de 90º.
    • Dudosa validez de los índices descritos (elasticidad y reactividad).
    • Difícil que no haya ningún movimiento de brazos.
    • Limitaciones del RJ: dimensión de la plataforma muy reducida, errores en el cronometraje del tiempo de vuelo.
    • Errores al estimar la potencia mecánica de salto (1 salto solo es mejor).

Test de Sargent y Medición del Salto Vertical

  • Test de Sargent: H = Hf – Hi. (Potencia mecánica: P = 21.7 * √h). El estudio se puede hacer con dos manos y con carrera previa.
  • Medición de la h en el salto vertical: Vz = (Fz(t) – m * g) * dt / m donde Vz = Velocidad vertical del CG. Fz = Fuerza vertical en N. T1 = instante previo al inicio del salto. T2 = instante de despegue de la plataforma. M = masa. ΔH = Vzd² / 2 * g donde ΔH = altura de salto en m. Vzd = velocidad vertical de despegue del CG. g = aceleración de la gravedad en m/s².
  • Medición del tiempo de vuelo en el salto vertical: h = t² * 1.226 mediante una plataforma de contacto, dinamométrica, etc. (Ergo Jump Bosco/System, precisión de 1000Hz).

Fuerzas de Rozamiento, Arrastre y Sustentación

  • Fuerzas de Rozamiento: F que surge cuando un cuerpo se mueve a lo largo de una superficie que está en contacto con él. Existen varios tipos:
    1. Fuerza de rozamiento estático (Fe): F que se opone al deslizamiento de un cuerpo sobre otro: fe(max) = μe * FN si Fx
    2. Fuerza de rozamiento cinético (Fc): F opuesta al desplazamiento al deslizarse por una superficie: fc = μc * FN.
    3. Fuerza de rozamiento por rodadura: F cuando un cuerpo gira sobre otro: Fr = μr * FN.
  • Arrastre Viscoso (fricción laminar del aire contra el sólido): F = η * vA / z donde η = coeficiente de viscosidad, v = velocidad, a = área de superficie del sólido y es inversamente proporcional a las capas del sólido = z. (Si ↑Tº hay -η).
  • Fuerza de Arrastre (efecto Venturi): Se producen 2 vórtices detrás del sólido y produce una F de arrastre opuesta al desplazamiento.
  • Fuerza de Sustentación (Fs): Perpendicular a la dirección de desplazamiento del sólido. Fs viscosidad; Fs > a Tº bajas ya que la viscosidad del aire es >.

Calzado Deportivo

  • Función:
    • Facilitar la torsión, impulsión, acoplamientos y rodamientos.
    • Protección frente a fuerzas de impacto, aislamiento térmico e irregularidades sobre el terreno.
    • Corregir problemas como pronación, supinación, fascitis plantar, neuritis, pies planos, calvos.
  • Debe:
    • Capacidad de amortiguar, distribución de presiones, mejorar el rendimiento, adaptación a la forma, agarre al suelo y evitar lesiones.
  • Características del usuario:
    • Peso, sexo (>mov y elasticidad en mujeres), agarre.
  • Actividades a realizar:
    • Saltos, giros, movimientos laterales, distinto pavimento.

Anatomía del Calzado Deportivo

  • Hormado: Hormas de madera o materiales plásticos; puntera elevada para cargar antepié en fase de despegue y devolver parte de la energía absorbida, antropometría (pie griego, egipcio o plano). (Sistema de digitalización 3D: Posición, forma y dimensiones).
  • Material de Corte: Es el material empleado en la parte superior para proteger al pie y adaptarse a sus movimientos, suelas.
  • Empeine: Material base.
  • Refuerzos externos: Superpuestos al empeine.
  • Plantilla: Sobre la que descansa el pie.
  • Material resistente al desgarro, tracción y abrasión.
  • Nylon o poliuretanos con poliéster – confort y absorción del sudor.
  • Evitar costuras o puntos de roce.
  • Logo funcional.
  • Refuerzos laterales.
  • Mediasuela: Entre material de corte y suela; amortigua y da estabilidad; Poliuretanos; EVA: moldeabilidad, elasticidad y resistencia.
  • Tipos: Air-sole, AirMax, Adiprene, Wave, DuoMax, Gel, Schoks, Easytone.
  • Contrafuerte: Evitar impulsos en la zona del talón; lámina de material rígido entre tejido de refuerzo y forro; termoplásticos (PVC), cuero o cartón; ayuda a controlar movimientos de pronación de la subastragalina.
  • Suela: Zona del calzado en contacto con suelo (adherencia y estabilidad); puede tener funciones secundarias de las mediasuelas; determinantes para la seguridad; deben de flexionarse por donde lo hacen los dedos; aconsejable independizar retropié-mediopié para prevenir esguinces; sobrepeso => amortiguación.

Prevención de Lesiones y Uso Adecuado del Calzado

  • Pabellón: Suela lisa.
  • Césped: Dependiendo >agarre:
    • Poco césped o tierra (multitacos de caucho).
    • Césped adecuado (multitacos de poliuretano).
    • Césped largo o húmedo (tacos de aluminio).
  • Irregular: >torsión y dibujo profundo.
  • Factores:
    • Extrínsecos: Aspectos específicos del deporte (contacto, etc); equipamiento; superficie de juego; calzado; condiciones climáticas.
    • Intrínsecos: Edad y tamaño; inexperiencia; postura estática y laxitud articular; fatiga muscular, propiocepción pobre; mujeres (>ángulo, estrógeno); condición física; factores genéticos y psicológicos.
  • Las mujeres se lesionan más el LCA (ligamento cruzado anterior) debido a un menor control de la rodilla en saltos, aterrizajes, movimientos laterales y desaceleraciones; la técnica de aterrizaje puede mejorarse con el entrenamiento, riesgo de lesión relacionado con cinemática.

Presiones Planta

  • Plantillas (detecta las anormalidades del calzado, los niveles de presión plantar, los desgastes internos tras el uso, picos de presión, niveles de pronación).