BIOMECÁNICA APLICADA A LA GIMNASIA

BIOMECÁNICA
APLICADA A LA
GIMNASIA
ANÁLISIS BIOMECÁNICO
POSICIONES ESTÁTICAS
APLICACIÓN DE FUERZAS
CONCEPTOS ADICIONALES
LEYES DE MOVIMIENTO DE NEWTON
FORMAS DE MOVIMIENTO
ROTACIÓN
BALANCEO
RECEPCIONES
¿Qué es la Biomecánica?
Aplicación de leyes mecánicas a
estructuras vivas.
Estudio de las fuezas que actúan sobre el
cuerpo humano o son producidas por él
(fuerzas externas e internas).
Otras ciencias
(aprendizaje motor, fisiología, psicología)
se aplican al área del ENTRENAMIENTO.
La Biomecánica
se aplica al área de la
TÉCNICA .
Usos del conocimiento biomecánico
 Entender las destrezas
 Analizar y enseñar las destrezas
 Identificar las causas de errores
 Corregir errores
 Adaptaciones a cambios en los aparatos/reglas
 Innovar (o evaluar innovaciones)
4. Results of the Measurements
Usos del conocimiento biomecánico
NO
Ejemplo 1: nueva mesa de salto, continuación
• Aumenta la velocidad de
aproximación (psicológico)
• Tiempo del primer vuelo más
corto
Perfil más largo
Superficie más ancha
• Aplicación de fuerzas más
efectiva
• Posición de las muñecas más segura y cómoda
Superficie curva
Superficie inclinada
• Ventaja para la aplicación de fuerzas verticales
• Aumento del rozamiento (seguridad y aplicación de
fuerzas)
Usos del conocimiento biomecánico
Ejemplo 2: Evaluación de nuevas técnicas
Técnica de primer vuelo estándar Técnica de primer vuelo recientemente introducida
¿Puede la biomecánica ayudarnos a decidir?
¿Es mejor?
¿Deberíamos adoptarla?
Análisis biomecánico cualitativo
Acercamiento a un análisis más descriptivo que matemático
NO
Un entrenador debe ser capaz de:
1. Identificar parámetros de movimiento y
desviaciones
2. Describir posiciones y fases, acciones
3. Explicar causas, mecanismos, principios
4. Predecir efectos, técnicas, metodologías
5. Recomendar correcciones físicas o técnicas
¿Confusión entre masa y peso?
MASA
PESO
Cantidad de materia que
contiene un objeto.
La atracción gravitatoria
entre dos objetos.
Es siempre la misma en
cualquier lugar del universo.
Masa mayor = atracción
gravitatoria mayor (por lo
tanto puede variar según
el sitio dónde esté).
Medida de la inercia de un
objeto o resistencia a cambiar
su estado de reposo o
movimiento.
Masa es una medida de
cantidad.
Peso es una medida de
fuerza.
En la Tierra, 1 kg de masa = 1 kg de peso
Para nuestros propósitos, podemos usar estos términos de
forma intercambiable.
Fuerza de gravedad





Fuerza de atracción entre dos masas
cualquiera.
En la Tierra, se experimenta como una
fuerza que actúa verticalmente hacia abajo
pasando por el Centro de Masa.
La fuerza descendente es
aproximadamente 10m/s2. (9.81m/s2)
Esta fuerza se mide como peso.
La fuerza de 1 peso corporal a menudo se
indica como 1g. (3 g’s = 3 x peso corporal)
Estabilidad versus Equilibrio
¿Qué es la
estabilidad?
La resistencia
al movimiento
lineal y angular.
¿Qué es el
equilibrio?
La habilidad para
mantener una
posición estable.
Para nuestros propósitos, podemos usar estos términos
de forma intercambiable.
Principio de estabilidad #1
El descenso del CdM hacia la base de
sustentación, aumenta la estabilidad.
Menos estable
Más estable
APLICACIÓN
DE FUERZAS
Definición de fuerza
Una fuerza es toda causa que cambia o tiende
a cambiar la velocidad o la forma de un objeto.
Fuerza resultante
Si un cierto número de fuerzas actúan simultáneamente,
sus efectos combinados se pueden representar con una
única fuerza conocida como fuerza resultante.
MÉTODO DEL PARALELOGRAMO
F1
Fuerza 2
F2
Fuerza 1
RESULTANTE
R
RESULTANTE
Tipos de fuerza
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Fuerza de gravedad (peso)
Fuerza centrípeta
Fuerza de reacción del suelo
Fuerza de rozamiento
Fuerzas de impulso
Fuerza de rotación (torque)
Fuerzas internas
Fuerza de Coriolis
Fuerzas de cizalla
Fuerzas de compresión y
tensión
• Fuerzas de torsión
COM
mass
normal
reaction R
COM
weight
thrust
pushing
force
friction
force
rough
surface
INTERNAL force
EXTERNAL force
Joint
3ra. Ley del Movimiento de Newton
“ley de acción y reacción”
Para toda acción hay una reacción igual y
contraria
Para toda fuerza de acción hay
una fuerza de reacción que es:
reacción
normal R
– igual en magnitud
CdM
– opuesta en dirección
– simultánea
Las fuerzas siempre actúan de a
pares
weight
peso
impulsión
Mecánica de la repulsión

Para generar una “fuerza de reacción”
se debe aplicar una “fuerza de acción”
suficientemente grande como para
superar la fuerza de gravedad.

Pueden ser fuerzas internas
(contracción muscular)

Pueden ser fuerzas externas
(retroimpacto del minitrampolín, barra,
trampolin, etc.).
Mecánica de la repulsión - continuación
La aplicación efectiva de la fuerza está
relacionada con:
Magnitud -
fuerza en todos los músculos activos
Punto de aplicación -
(rotación)
Dirección -
siempre opuesta a la aplicación
Duración -
rango de movimiento/flexibilidad
Timing: sincronización del uso de la fuerza Rigidez del cuerpo –
coordinación
tensión y forma corporal
Mecánica de la repulsión - continuación
• Magnitud de la fuerza
– Debe ser suficiente para el resultado deseado
(óptimo vs. máximo)
– Fuerza y potencia en todos los músculos
activos
• Dirección de la fuerza
– Debe ser en la dirección deseada
– Recuerde “fuerza de acción  fuerza de
reacción”
• Duración de la fuerza
– Debe ser lo más larga en tiempo y recorrer la
mayor distancia posible
– Rango de movimiento/flexibilidad en todas las
articulaciones activas
Mecánica de la repulsión - continuación
• Fuerza aplicada a un cuerpo rígido
– De lo contrario, las fuerzas serán absorbidas por el cuerpo
– Tensión y forma del cuerpo
correcto
Rígido
FUERZA
incorrecto
NO
Rígido
FUERZA
Proyectiles
• El Centro de Masa sigue la trayectoria de
una parábola. La forma de la trayectoria
depende de :
– 1) Ángulo de despegue
– 2) Altura de despegue
– 3) Velocidad de despegue
• Por lo tanto, es esencial que los
parámetros durante el despegue sean
correctos.
Aplicación
• Para cualquier velocidad de despegue, el
ángulo de despegue del aparato
determina la forma de la parábola del
vuelo (la trayectoria del CdM).
• Un ángulo de despegue alto
(pronunciado) produce un vuelo alto con
desplazamiento horizontal pequeño.
• Un ángulo de despegue bajo (superficial)
produce un vuelo bajo con
desplazamiento horizontal grande.
Mecánica de las salidas de paralelas asimétricas y barra fija
Efecto del cambio de altura a la que se suelta
• El centro de masa de un cuerpo rígido continua tangente al arco
del balanceo (90º con respecto al radio) .
• Esta es una consideración muy importante, pero los gimnastas
pueden aplicar fuerzas justo antes de soltar para modificar algo este
efecto. Además, la elasticidad de la barra puede modificar el efecto.
Posible lesión
Soltar por debajo de
la horizontal
vertical baja
horizontal grande
Salidas
Soltar justo por debajo
de la horizontal
vertical alta
horizontal pequeña
Gienger
Soltar en la
horizontal
vertical máxima
No horizontal
Kovacs
Soltar por arriba de
la horizontal
Trayectoria de vuelo
sobre la barra
Velocidad
5.00
0m
Desplazamiento
25 m
 Es una medida de cuán lejos se ha movido un cuerpo en un
período específico de tiempo o de cuán rápido se está
moviendo.
 Comúnmente se mide en metros por segundo (m/s)
Velocidad = Distancia  Tiempo
Aceleración
4.00
0.00
v=4m/s
v=2m/s
0 m
0 m/s
6.00
8 m
3 m/s
7.00
v=8m/s
16 m
5 m/s
24 m
7 m/s
Aceleración promedio = (7 – 0)  7 s = 1 m/s2




La aceleración es la medida de cuánto cambia la
velocidad de un cuerpo en el tiempo.
Un incremento de la velocidad se denomina Aceleración y
una disminución, Aceleración negativa (o desaceleración).
Un cambio en la dirección es una aceleración.
Se mide en metros por segundo al cuadrado(m/s2).
2da. Ley del Movimiento de Newton
“aceleración”
El cambio de la cantidad de movimiento de un cuerpo es
directamente proporcional a la fuerza aplicada y ocurre en
la misma dirección de la fuerza.
F=mxa
No hay
fuerza
Fuerza pequeña
Fuerza grande
Consecuencia de la 2da. Ley de Newton
W
En el aire la única fuerza que actúa es la fuerza de gravedad.
Fuerza vertical = gravedad que provoca aceleración hacia abajo.
Fuerza horizontal = 0 --- no hay aceleración horizontal.
3 Leyes del Movimiento de Newton
PRIMERA LEY (inercia)
Un cuerpo se mantendrá en reposo o continuará en
estado de movimiento rectilíneo uniforme a menos que
actúe sobre él una fuerza externa.
SEGUNDA LEY (aceleración)
El cambio de la cantidad de movimiento de un cuerpo
es directamente proporcional a la fuerza aplicada y
ocurre en la misma dirección de la fuerza.
TERCERA LEY (acción – reacción)
Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción
de igual magnitud pero en dirección contraria.
Rotaciones
1. Cantidad de movimiento angular
2. Momento de inercia y Velocidad angular
3. Conservación de la cantidad de
movimiento angular
4. Generación de la cantidad de movimiento
angular
Principales conceptos para la rotación
MOMENTO DE INERCIA
•Es la medida de la distribución de la masa alrededor del eje de
rotación.
•Si la masa está lejos del eje, el momento de inercia es grande.
•Si la masa está cerca del eje, el momento de inercia es
pequeño.
VELOCIDAD ANGULAR
•Es la velocidad de rotación alrededor del eje de rotación
CANTIDAD DE MOVIMIENTO ANGULAR
•Es la cantidad total de rotación alrededor del eje de rotación
Momento de Inercia
MI 
MI 
• Con el cuerpo extendido (fig. 4 y 5), la distribución de la masa está mas
alejada del eje transversal.
– Por lo tanto el momento de inercia es grande relativo al eje de rotación.
• Con el cuerpo flexionado (fig. 6 y 7), la masa se ha acercado al eje
transversal.
– Por lo tanto el momento de inercia es pequeño relativo al eje de rotación
– Hay menos resistencia al movimiento de giro.
Generación de Cantidad de Movimiento
Angular
Ejemplo de mortal adelante
Los brazos arriba
crean fuerza de
reacción hacia
arriba. También
el empuje hacia
abajo del salto y
extensión de
piernas
Agrupado cerrado para
momento de inercia
pequeño y velocidad
angular grande
Pies rápido adelante para
una fuerza de reacción
grande. Cuerpo elevado
entonces la fuerza actúa
lejos del eje
Cuerpo extendido para
momento de inercia
grande y velocidad
angular pequeña
Cuerpo extendido
para momento de
inercia máximo
Aplicación de fuerzas
durante el máximo
tiempo
La fase de despegue es crítica. La
mayoría de los errores ocurren aquí!
La trayectoria del Centro de Masa en vuelo está determinada:
Nada que el gimnasta haga en el aire puede cambiar la
trayectoria del Centro de Masa.
La cantidad de movimiento angular total del cuerpo en vuelo
está determinada:
Nada que el gimnasta haga en el aire puede cambiar la
Cantidad de Movimiento Angular del cuerpo.
Balanceo
Rotación alrededor de un eje externo.
1. Mecánica del balanceo
Mecánica de Rotación
(balanceo)
• El/la gimnasta debe maximizar (optimizar) la
cantidad de movimiento angular en el punto
más bajo del balaceo.
• En la fase descendente, la gravedad
proporciona la fuerza de giro (torque)
– La gravedad debe actuar el mayor tiempo posible
– La gravedad debe actuar lo más lejos del eje (barra)
posible
– El gimnasta debe minimizar las fuerzas de rozamiento
• En la fase ascendente, la velocidad angular
se incrementa acercando el centro de masa
al eje de rotación (barra)
Mecánica de Rotación (balanceo)
Fase descendente
Fase ascendente
maximizar el torque para
aumentar la cantidad de
movimiento angular
reducir el torque negativo
para aumentar la velocidad
angular
ACEPTABLE
brazo del
momento
A
x1
Eje de
rotación
B
x2
INACEPTABLE
Biomecánica del balanceo – ejemplo:
gigante (lo mismo para P. Asim, Barra fija, Paralelas)
La barra actúa
como resorte y
devuelve energía
elástica
*
Máx extensión =
acción de la
gravedad por
tiempo y distancia
más largos para
máx MA
*
*
Acercar el CdM a la
barra para aumentar
la velocidad angular
y vencer el
rozamiento
**La “patada” ayuda al timing y pone carga sobre la
barra. Variantes de la técnica con propósitos especiales.
Comparación entre conceptos: Lineal y
Angular
•
•
•
•
Distancia
Masa
Velocidad
Cantidad de
movimiento
• Fuerza
• Aceleración
•
•
•
•
Ángulo (por el cual se mueve)
Momento de Inercia
Velocidad angular
Cantidad de movimiento
Angular
• Torque
• Aceleración angular
Recepciones
Básicamente, lo contrario al despegue. En lugar de
generar fuerzas para ganar cantidad de movimiento
lineal y angular, durante las recepciones las fuerzas
deben reducir la cantidad de movimiento a cero.
1. Absorber energía. (En el Nivel 2 se discuten los conceptos
de energía.)
2. Reducir la cantidad de movimiento lineal
y/o angular a cero.
3. Preparación para la recepción.
Recepciones e impacto
Tiempo de impacto
corto = gran fuerza
Tiempo de impacto más
largo = fuerza reducida
Recepciones – cont.
La cantidad de movimiento debe reducirse en el tiempo
más largo posible.
Cambiar la
cantidad de movimiento
requiere la aplicación
de fuerzas
La energía debe absorberse en el área más grande
o la superficie del cuerpo lo más grande posible.
La energía puede ser absorbida por superficies de
recepción blandas.
Cantidad de movimiento angular y
Recepciones
• La mayoría de las recepciones en gimnasia
provienen de un elemento con rotación alrededor
de uno o dos ejes.
• El/la gimnasta debe ser capaz de completar el giro
o el mortal y extender el cuerpo antes de hacer la
recepción.
• Una extensión de la posición del cuerpo antes de
la recepción reduce la velocidad angular y
proporciona tiempo para la aplicación de fuerzas
que reducen la cantidad de movimiento angular a
cero. Esto también disminuye las deducciones.
Mecánica de las Recepciones
– cont.
La aplicación efectiva de las fuerzas
para la recepción está relacionada con
:
• Magnitud - fuerza en todos los músculos activos
• Punto de aplicación - (rotación)
• Dirección - siempre opuesta a la aplicación
• Duración - rango de movimiento/flexibilidad
• Timing (sincronización del uso de la fuerza) - coordinación
• Rigidez del cuerpo
GRACIAS POR SU ATENCIÓN