Biomecánica: conceptos esenciales de cinemática, cinética y herramientas instrumentales

Biomecánica: definición y conceptos generales

Biomecánica: ciencia que ayuda a entender cómo nos movemos y cómo se comportan los tejidos y segmentos del cuerpo humano durante el movimiento.

Cinemática: estudio del movimiento; aplicación de instrumentos para obtener información y describir el movimiento.

Cinética: estudio de las fuerzas que generan o modifican el movimiento.

Bioinstrumento: herramienta tecnológica capaz de objetivar una señal biológica.

Parámetros y herramientas

Parámetros cinemáticos

• Posición
• Velocidad
• Aceleración

Parámetros cinéticos

• Torque
• Fuerza
• Presión

Parámetros electrofisiológicos

• Tiempo de activación
• Nivel muscular
• Índice de fatiga

Electromiografía (EMG): técnica para registrar la actividad eléctrica muscular.

Herramientas e instrumentos

Las herramientas pueden clasificarse en directas e indirectas:

• Directas: miden directamente la variable de interés mediante sensores (por ejemplo, electrogoniometro, acelerómetros, giroscopios).
• Indirectas: a partir de datos de la posición de un marcador estiman la posición de un punto de interés para luego derivar los parámetros restantes (por ejemplo, sistemas de imagen, sistemas magnéticos).

Ejemplos de tecnologías: sistemas magnéticos, electrogoniometros, acelerómetros, videofotografía.

Cinemática lineal y angular

Cinemática lineal

• Trayectoria: conjunto de puntos que un móvil ocupa en el espacio a lo largo del tiempo.
• Desplazamiento: cuánto se aleja el objeto de su posición inicial y la dirección en la que se mueve.
• Figura stick: representación que permite visualizar los cambios de posición de los segmentos.
• Cámara convencional: suele trabajarse con 60 fotogramas por segundo (60 fps).

Movimiento angular

Movimiento angular: distancia angular y desplazamiento angular de un segmento alrededor de un eje.

Cinética lineal y angular

Cinética lineal

Cinética lineal: estudio de la fuerza y la traslación. Se aplica cuando el cuerpo experimenta una traslación y todas las partículas tienen el mismo movimiento.

Cinética angular

Cinética angular: estudio del torque y la rotación. Se aplica cuando el cuerpo tiene un movimiento de rotación alrededor de un eje y las partículas del cuerpo describen desplazamientos distintos.

Leyes de Newton

• Primera ley (inercia): todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él.
• Segunda ley (principio fundamental de la dinámica): la fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración (F = m · a).
• Tercera ley (acción y reacción): cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto.

Conceptos relacionados con la fuerza

Fuerza: todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales.

Punto de aplicación: punto específico en el cual se aplica la fuerza a un objeto.

Línea de acción: línea recta de longitud infinita en la dirección en la que actúa la fuerza.

Antropometría y centro de masa

Antropometría: rama de la antropología que estudia las medidas físicas del cuerpo humano. En biomecánica interesa especialmente el estudio de las propiedades inerciales del cuerpo y de sus segmentos.

COM (centro de masa): punto en el cual puede considerarse concentrada toda la masa de un objeto o de un sistema. Es el punto sobre el cual la suma de los torques es igual a cero.

Herramientas complementarias

Ejemplos adicionales de herramientas utilizadas en biomecánica: plataformas de fuerza, posturografía, sistemas de imagen, videofotografía y registros electrofisiológicos.

Resumen de términos clave

• Parámetros cinemáticos: posición, velocidad, aceleración.
• Parámetros cinéticos: torque, fuerza, presión.
• Parámetros electrofisiológicos: tiempo de activación, nivel muscular, índice de fatiga.
• Instrumentos: electrogoniometro, acelerómetros, giroscopios, sistemas magnéticos, cámaras, plataformas de fuerza.

Formulas: