Biomecànica i Cinemàtica del Moviment Humà

Plans de Moviment i Eixos

Pla Frontal:

• Divideix el cos en meitat anterior i posterior.
• Es realitzen moviments visibles de front.
• Moviments: ABD (abducció), ADD (adducció), SB (flexió lateral).

Pla Sagital:

• Divideix el cos en meitat dreta i esquerra.
• Es realitzen moviments visibles de perfil.
• Moviments: Flexió/extensió (antepulsió i retropulsió d'espatlla).

Pla Transversal o Coronal:

• Divideix el cos en meitat superior i inferior.
• Es realitzen moviments visibles des de perfil.
• Moviments: Rotació (pronosupinació d'avantbraç).

Exercicis pràctics segons el pla

• Pla sagital: Treball de bíceps amb manuelles.
• Pla frontal: Defensa en handbol o voleibol.
• Pla transversal: Swing de golf.

Cinemàtica: Estudi del Moviment

La cinemàtica és la part de la mecànica que estudia el moviment dels cossos sense tenir en compte les causes que el provoquen.

• Concepte físic de moviment: Un cos està en moviment quan canvia la seva posició respecte a altres cossos que es consideren fixos.
• Esteu aturats? El moviment és sempre relatiu.
• Velocitat de rotació de la superfície de la Terra: 1.266 km/h.
• Velocitat de translació de la Terra respecte al Sol: 107.000 km/h.
• Velocitat de rotació del sistema solar a la Via Làctia.

Sistema de referència: Espai-Temps

Per descriure un moviment necessitem donar una posició i una referència de temps, que pot ser:

• L'instant d'inici del moviment.
• L'instant d'inici d'alguna de les parts.
• El començament de l'observació del moviment.

Quantificació del moviment i unitats de mesura

Les magnituds físiques es divideixen en:

• Magnituds fonamentals: No derivades de cap altra (ex: metre, segon).
• Magnituds derivades: Definides a partir de les fonamentals (ex: m/s).

El conjunt d'aquestes unitats constitueix el Sistema Internacional d'Unitats (SI), aprovat per la CIPM el 1960. Què quantifiquem? L'espai recorregut, el canvi de posició, el temps, la velocitat i l'acceleració.

Trajectòria i Tipus de Moviment

La trajectòria és la línia formada per la unió de totes les posicions que segueix el cos. Tipus:

• Moviments rectilinis.
• Moviments curvilinis.
• Moviments helicoïdals (ex: bumerang).

Classificació segons la trajectòria

• Translació pura: Tots els punts del sòlid tenen el mateix vector de translació (línia recta).
• Rotació pura: Tots els punts descriuen el mateix arc de circumferència amb un eix de rotació fix.
• Rotacions i translacions combinades: Com un xut de futbol o bàsquet, on la pilota roda i es desplaça.

El cos humà es considera un cos articulat amb eixos fixos. Un segment pot tenir un eix de rotació únic o diferents centres de rotació instantanis (com l'articulació coxofemoral). El desplaçament és el segment que va de la posició inicial a la final.

La Dinàmica i les Lleis de Newton

La dinàmica estudia el moviment en connexió amb les forces que el provoquen. Es divideix en:

• Estàtica: El cos està en equilibri (repòs o velocitat constant).
• Cinètica: El cos no està en equilibri i, per tant, està accelerat.

Les tres lleis d'Isaac Newton

1. 1a Llei (Inèrcia): En absència de forces, un cos manté la seva velocitat constant (repòs o MRU).
2. 2a Llei (Fonamental): La força neta és proporcional a l'acceleració (Força = massa x acceleració).
3. 3a Llei (Acció-Reacció): Si un cos A exerceix una força sobre B, B n'exerceix una d'igual i sentit contrari sobre A.

Cadenes Cinètiques: Oberta vs. Tancada

Cadena Cinètica Oberta (OKC)

• El segment distal (mà/peu) està lliure a l'espai.
• El segment proximal és estable i el distal és mòbil.
• Moviments articulars aïllats i reclutament unilateral.
• Crea estrès rotatori i forces de cisallament (ex: xut de futbol, bíceps amb manuelles).

Cadena Cinètica Tancada (CKC)

• El segment distal roman fix a un objecte o al terra.
• Múltiples articulacions funcionen simultàniament.
• Genera forces de compressió articular i coactivació agonista-antagonista.
• És menys lesiva i més estable (ex: esquats, dominades).

Avantatges i inconvenients

La CKC és preferible per a la rehabilitació perquè les forces de compressió són millor resistides pels teixits i hi ha una major retroalimentació propioceptiva. L'OKC pot generar un major estrès mecànic a nivell de lligaments i de l'articulació femoropatelar.

Exercicis Compensatoris

Els seus objectius principals són prevenir lesions, millorar la simetria corporal i el balanç muscular, i condicionar teixits per evitar sobrecàrregues. Es caracteritzen per:

• No provocar fatiga excessiva.
• Prioritzar la qualitat sobre la quantitat.
• Utilitzar poca càrrega per no alterar la mecànica del moviment.
• Oferir una gran varietat d'exercicis.

Comportaments Biomecànics dels Teixits

Conceptes Fonamentals

• Elasticitat: Capacitat de recuperar la forma inicial després d'una deformació.
• Plasticitat: Deformació permanent quan se supera un límit de força.
• Viscositat: Capacitat de dissipar energia (proporcionalitat entre velocitat de deformació i força).

Els teixits de l'aparell locomotor són viscoelàstics. Segons la relació tensió-deformació (Mòdul de Young), definim:

• Stiffness (Rigidesa): Resistència a la deformació; emmagatzema molta energia elàstica.
• Compliance: Facilitat d'elongació amb poca força.
• Histèresi elàstica: Energia perduda durant el cicle de deformació i recuperació.

Tipus de càrregues en biomecànica

• Tensió (tracció): L'estructura s'allarga (típica en tendons).
• Compressió: L'estructura s'escurça (cartílags, ossos).
• Flexió (bending): Combinació de tracció i compressió amb un eix neutral.
• Cisallament (shear): Deformació angular per forces en sentits oposats.
• Torsió: Provoca cisallament proporcional a la distància de l'eix.

El Teixit Ossi: Estructura i Propietats

El sistema ossi protegeix òrgans, permet les insercions musculars i facilita el moviment. La seva regeneració depèn de:

• Osteoblasts: Producció d'os i síntesi de col·lagen.
• Osteòcits: Cèl·lules de l'os calcificat.
• Osteoclasts: Faciliten el modelat i l'alliberament de calci.

Composició i tipus d'os

La substància orgànica (col·lagen tipus I) dona flexibilitat, mentre que la inorgànica (hidroxiapatita) dona duresa.

• Os Cortical: Estructura densa (sistema haversià), molt rígid, suporta molta càrrega però poca deformació.
• Os Esponjós (Trabecular): Enreixat tridimensional, suporta més deformació i emmagatzema més energia.

Fractura Ossia

Pot ocórrer per una càrrega aïllada que excedeix la resistència o per fatiga òssia (càrregues repetides). En activitats intenses, la fatiga muscular redueix la capacitat d'absorbir energia, augmentant l'estrès sobre l'os i provocant fallades per acumulació de dany.