Biomecánica del Movimiento Humano: Principios, Palancas y Análisis

La biomecánica es el estudio de las estructuras y procesos relacionados con el movimiento del cuerpo. El movimiento es el desplazamiento o cambio de posición del cuerpo o de un segmento corporal en el espacio. La biomecánica se interesa por la postura y los movimientos del cuerpo, así como por sus características y las causas que los producen.

Tipos de Biomecánica

• Biomecánica estática: Estudia los factores relacionados con el equilibrio.
• Biomecánica dinámica: Estudia los factores relacionados con el movimiento, dividiéndose en:
  • Cinética: Estudia las causas o fuerzas que desencadenan el movimiento.
  • Cinemática: Estudia las características del movimiento sin tener en cuenta sus causas:
    • Cinemática lineal: Estudia los movimientos de traslación lineal.
    • Cinemática angular: Estudia los movimientos que giran alrededor de un eje.

Objetivos de la Biomecánica

• Identificar los grupos musculares que intervienen en una actividad determinada.
• Evaluar los movimientos implicados y localizar defectos de ejecución.
• Corregir y mejorar la ejecución de movimientos y perfeccionar la técnica para mejorar el rendimiento deportivo.
• Mejorar la ergonomía deportiva y cotidiana, y prevenir lesiones.

En resumen, la biomecánica permite optimizar los movimientos y realizarlos de manera segura.

Principios Biomecánicos (Hochmuth, 1973)

Principio de la Inercia (1ª Ley de Newton)

La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en estado de reposo o movimiento mientras no se aplique ninguna fuerza sobre ellos. Según la primera ley de Newton, todo cuerpo permanece en reposo o movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza externa que actúe sobre él.

Principio Fundamental de la Dinámica (2ª Ley de Newton) - Ley de la Fuerza

La aceleración que se imprime sobre un objeto es directamente proporcional a la fuerza aplicada. A mayor fuerza, mayor aceleración; pero también, a mayor masa, mayor fuerza debemos aplicar. F = m · a (Fuerza = masa · aceleración).

Principio de Acción - Reacción (3ª Ley de Newton)

Establece que cuando dos cuerpos interaccionan, aparecen dos fuerzas iguales pero en sentido contrario.

Principio de Fuerza Inicial

Un movimiento corporal donde se debe lograr una elevada velocidad final debe ir precedido por un movimiento que actúe en sentido contrario. Para vencer la inercia inicial, se necesita un mayor nivel de fuerza inicial, que se consigue con un contramovimiento previo. Este contramovimiento aprovecha el ciclo de estiramiento-acortamiento muscular, utilizando la energía elástica del músculo.

Principio de Recorrido Óptimo de Aceleración

La trayectoria de la aceleración debe ser lo más recta posible o curvilínea, pero no ondulada. Este principio se consigue aplicando una fuerza durante una mayor distancia.

Principio de Coordinación de Impulsos Parciales

Hace referencia a la dirección y coordinación temporal de los segmentos de la cadena cinética que produce el movimiento principal. Las fuerzas de cada segmento deben realizarse en la misma dirección para conseguir una dirección óptima de desplazamiento.

Principio de Estabilidad

Las acciones que requieren estabilidad ayudan a que el cuerpo esté más estable.

Cadenas Cinéticas

Una cadena es la unión de elementos simples que forman un elemento más complejo con un objetivo común. En el cuerpo humano, los segmentos, unidos mediante articulaciones, forman palancas mecánicas que constituyen unidades motoras complejas llamadas cadenas cinéticas. Esta cadena implica una combinación de movimientos con un objetivo común, mediante la transmisión de fuerzas y aceleraciones de forma coordinada. En un gesto deportivo, una cadena cinética se conforma por más de dos segmentos y al menos dos articulaciones.

Tipos de Cadenas Cinéticas (Steindler, 1955)

• Cadenas cinéticas abiertas: El movimiento distal es libre en el espacio. Ejemplo: Press de banca en el gimnasio.
• Cadenas cinéticas cerradas: El segmento distal tiene una resistencia que restringe el movimiento. La resistencia no puede ser vencida y el segmento superior se moviliza sobre el inferior.

También se pueden clasificar según cómo se produce la transmisión del movimiento:

• Cadenas cinéticas secuenciales: El movimiento se transmite de un segmento a otro de forma coordinada, siguiendo una secuencia de aceleración y frenado (lanzamientos y golpes). Cargas pequeñas, maximizan la velocidad en el extremo distal.
• Cadenas cinéticas de empuje: Transmisión simultánea de la cantidad de movimiento angular de los segmentos. Grandes cargas, movimientos de empuje contra el suelo o movimientos que requieren mayor precisión.

Análisis Sistemático y Muscular del Movimiento (Kinesiología)

La kinesiología es el estudio y descripción del movimiento del cuerpo humano, que engloba el estudio de:

• Planos y ejes de movimiento.
• Estructuras del movimiento: huesos, músculos y articulaciones.

Posición Anatómica

La posición anatómica, neutra o cero, es la posición en la que el individuo se encuentra en reposo y todas sus partes están en línea recta. A partir de ella se proyectan planos y ejes de referencia.

Representación:

• De pie, con los pies juntos y paralelos.
• Vista al frente.
• Brazos a lo largo del cuerpo, palmas de las manos mirando hacia adelante.

Planos y Ejes de Movimiento

Son un sistema de referencia para determinar dónde se realiza el movimiento.

• Plano frontal: Divide el cuerpo en mitad anterior (ventral) y posterior (dorsal). Movimientos visibles de frente. Eje anteroposterior: Divide el cuerpo de adelante a atrás, paralelo al suelo.
• Plano sagital: Divide el cuerpo en mitad derecha e izquierda. Movimientos visibles de perfil. Eje transversal: Divide el cuerpo de lado a lado, de brazo a brazo, paralelo al suelo.
• Plano transversal: Divide el cuerpo en mitad superior (craneal) e inferior (caudal). Movimientos visibles desde arriba o abajo. Eje longitudinal: Atraviesa el cuerpo de la cabeza a los pies.

Movimientos Articulares

Movimientos Angulares

Varían el ángulo entre los huesos.

• Abducción: Aleja una parte del cuerpo de la línea media del plano frontal. En cuello y tronco se denomina flexión lateral o inclinación lateral. En dedos, se considera la línea media de la mano o el pie.
• Aducción: Contrario a la abducción. Acerca una parte del cuerpo hacia la línea media del plano frontal.
• Flexión: Reduce el ángulo entre dos partes del cuerpo en el plano sagital. En el pie, se denomina flexión plantar o dorsiflexión (hacia arriba). En hombros, antepulsión (hacia delante).
• Extensión: Contrario a la flexión. Aumenta el ángulo. Si va más allá de la posición anatómica, se denomina hiperextensión. En el pie, flexión plantar (hacia abajo). En hombros, retropulsión (hacia atrás).

Movimientos Circulares

• Rotación: El miembro gira sobre su eje en el plano transversal. Interna (hacia dentro) o externa (hacia afuera). En el tronco, rotaciones a derecha o izquierda.
• Circunducción: Combinación de los cuatro movimientos angulares, describiendo una circunferencia.
• Supinación: La mano gira, dirigiendo la palma hacia arriba o adelante. En el pie, elevación del borde interno.
• Pronación: La mano gira, dirigiendo la palma hacia abajo o atrás. En el pie, elevación del borde externo.

Movimientos Especiales

Poco frecuentes, en pocas articulaciones:

• Inversión y eversión: Volver la planta del pie hacia adentro y hacia afuera, respectivamente.
• Protracción y retracción: Movimiento de una parte del cuerpo hacia adelante y hacia atrás (escápulas). Separar escápulas: antepulsión, abducción o protracción. Juntar escápulas: retropulsión, aducción o retracción.
• Elevación y depresión: Movimiento hacia arriba y hacia abajo, respectivamente.
• Campaneo interno y externo: Movimientos de la escápula durante la elevación del brazo (abducción), rotación superior e inferior de la escápula.

Mecánica Articular: Sistema de Palancas

El aparato locomotor funciona como un sistema de palancas y cadenas cinéticas. Una palanca es una máquina simple que vence una fuerza mediante la aplicación de otra, obteniendo una ventaja mecánica.

Partes de una Palanca Mecánica

• Segmento o cuerpo móvil.
• Fulcro o punto de apoyo: Eje de rotación.
• Fuerzas: Vectores que producen movimiento o equilibrio.
• Potencia o brazo de potencia: Fuerza muscular.
• Resistencia o brazo de resistencia: Se opone al movimiento.
• Momento de fuerza o torque: Tendencia de giro. Torque = Fuerza (N) · Distancia (m). Es directamente proporcional: a mayor carga, mayor torque.

El aparato locomotor actúa como:

• Segmentos óseos: Palancas.
• Articulaciones: Puntos de apoyo.
• Grupos musculares: Fuerza de potencia.
• Cargas: Fuerza resistencia.

Clasificación de Palancas

• Palancas de primer grado (EQUILIBRIO): Punto de apoyo entre resistencia y potencia. Función: mantener el equilibrio o modificar la dirección del movimiento. Ejemplos: Articulación atlantooccipital, articulación coxofemoral.
• Palancas de segundo grado (POTENCIA Y FUERZA): Resistencia entre potencia y fulcro. El brazo de potencia es siempre mayor. Ejemplo: Tendón de Aquiles.
• Palancas de tercer grado (VELOCIDAD, MAYORÍA DE MOVIMIENTOS): Potencia entre fulcro y resistencia. El brazo de resistencia es mayor. Ejemplo: Flexión de codo (curl de bíceps), abducción de hombro, abducción de cadera, extensión de rodilla sentado.

Análisis Mecánico de Ejercicios

• Eje de rotación articular: Puede ser fijo o cambiar de posición.
• Segmento fijo: Permanece estable.
• Segmento móvil: Rota sobre el eje articular.
• Carga externa: Carga que desafía la articulación.
• Fuerza externa: Dirección y sentido de la fuerza de la carga.
• Punto de aplicación de fuerza externa (PAFE): Punto de contacto entre carga y segmento móvil.
• Fuerza interna: Fuerza muscular que contrarresta la carga.
• Punto de aplicación de fuerza interna (PAFI): Punto de inserción del tendón en el segmento móvil.
• Brazo de momento: Distancia perpendicular entre el eje articular y la fuerza. Determina la dificultad del ejercicio. Menor brazo de momento, más fácil.
• Torque: Fuerza x Brazo de momento.
• Perfil de resistencia: Cómo se distribuye la carga a lo largo del recorrido. Depende del brazo de momento interno y la longitud muscular.

Tipos de Perfiles de Resistencia

• Ascendente: Demandas bajas al principio, aumentan al final (fase concéntrica).
• Descendente: Demandas altas al principio, disminuyen al final (fase concéntrica).
• Campana: Demandas bajas al principio y al final, altas en la parte media.
• Lineal: Demandas constantes en todo el recorrido (máquinas de poleas).

Máquinas de Poleas

Redirigen la dirección de la fuerza. La carga se conecta a un cable que pasa por poleas.

Tipos de Poleas

• Polea fija simple o redireccionada: Rueda giratoria en soporte fijo. No hay ventaja mecánica (fuerza = resistencia). Cambia la dirección y el sentido de la fuerza. Ejemplo: Jalón al pecho, remo Gironda.
• Polea simple móvil: La polea está en un cable anclado a la estructura. Modifica la fuerza (multiplica o divide).
• Polea desmultiplicadora: Divide la fuerza a la mitad. Las placas se enganchan a la polea, no al cable.
• Polea multiplicadora: Duplica la fuerza. Se tracciona de la polea o su estructura.
• Poleas compuestas (polipastos): Combinación de poleas fijas y móviles. Ventaja mecánica según el número de poleas (x2, x3, x4...).
• Poleas cónicas (alto rendimiento): Resistencia inercial, carga variable. Sobrecarga excéntrica.

Máquinas de Raíles (Multipower, Smith, Prensa, Hack)

Variables importantes:

• Características de los raíles (estado y engrase).
• Inclinación de los raíles: Más inclinación, menos fricción. Más horizontales, mayor fricción.

¿Por qué se levanta más peso en prensa que en multipower? La multipower (raíles verticales) ejerce el 100% de la fuerza contra la gravedad. La prensa, al estar inclinada, reduce la carga. Se usan más kilos para compensar.