Evolución de la Biomecánica: De la Mecánica Newtoniana a la Era Moderna

Inicios de la Biomecánica: Complementariedad entre Teoría y Experimentación

La investigación científica se caracteriza por la utilización de la teoría y la experimentación como elementos complementarios. En este contexto, se establece la Mecánica Newtoniana como la teoría fundamental para el análisis mecánico. La piedra angular de este enfoque radica en el análisis sistemático, integrando por primera vez la teoría y la experimentación.

• Galileo, Descartes, Kepler, Santorio: Santorio fue el primer científico en aplicar la mecánica e intentar cuantificar fenómenos biológicos. Trabajó durante 30 años en el estudio del metabolismo.
• William Harvey: Considerado el primer biomecánico del corazón, aplicó la mecánica al sistema cardiovascular en su obra "De Motu Cordis".
• Borelli: Autor de "De Motu Animalium", obra fundamental en la historia de la biomecánica. Se le considera el padre de la biomecánica moderna, estableciendo las primeras relaciones causa-efecto y desarrollando fórmulas matemáticas.
• Newton: Desarrolló el cálculo diferencial y en su obra "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" expuso los conocimientos necesarios para predecir todo tipo de movimientos, basándose en cuatro leyes fundamentales: la gravedad, la aceleración debida al impulso de un cuerpo, la acción y reacción, y la inercia.

La Ilustración (1730 d.C. - 1800 d.C.): Avances en la Comprensión de la Fuerza y la Energía

Durante la Ilustración, se produjeron avances significativos en el campo de la biomecánica:

• Se esclarece el concepto de fuerza.
• Se introducen los conceptos de conservación del momento y de la energía.
• Se consolidan matemáticamente las leyes de la mecánica.
• Se concibe la contracción muscular como un fenómeno influenciado por factores mecánicos, bioquímicos y eléctricos.

Figuras Clave de la Ilustración

• Euler - D'Alembert: Extendieron la tercera ley de Newton a cuerpos libres, permitiendo la medición de la aceleración.
• Lagrange: A los 52 años publicó "Mecánica Analítica", obra que describe la mecánica lagrangiana, una formulación alternativa a la newtoniana.
• Von Haller: Fisiólogo destacado, estudió la estructura y función de los músculos, demostrando que la capacidad de contracción muscular persiste después de la muerte y puede ser provocada por diversos estímulos. Descubrió las motoneuronas.
• Bernoulli: Realizó un trabajo pionero sobre la mecánica de la respiración.
• Kell, Jalabert, Hunter: Hunter fue el primero en proponer el análisis del funcionamiento muscular en sujetos vivos.

El Siglo XIX: El Siglo de la "Marcha Humana" (1800-1900)

El siglo XIX se caracterizó por:

• El desarrollo de métodos de instrumentación y medida para cuantificar la cinemática y la cinética del movimiento humano, con especial énfasis en el análisis de la marcha.
• El desarrollo de la metodología para medir la actividad eléctrica del músculo.
• La aplicación de los principios de la ingeniería en el análisis biomecánico de los sistemas biológicos.

El Siglo XX: La Biomecánica como Disciplina Consolidada

En el siglo XX, la biomecánica experimentó un crecimiento exponencial:

• Se consolida como disciplina universitaria, con programas y personal propios.
• Los resultados de la investigación se aplican cada vez más en ámbitos médicos e industriales.
• Se convierte en un campo multidisciplinar que estudia el movimiento de los seres vivos y sus efectos sobre el sistema musculoesquelético.

Investigadores Destacados del Siglo XX

Amar, Bernstein, Hill, Fenn, Elftman, Huxley, Wartenweiler son algunos de los nombres más relevantes. Hill recibió el Premio Nobel de Medicina por su modelo biomecánico que explica el comportamiento viscoelástico del músculo. Su principal contribución fue el estudio de la mecánica muscular, en particular la producción de calor durante la contracción y la fase en la que se genera, demostrando que la recuperación muscular depende de procesos oxidativos. Descubrió que el músculo necesita oxígeno solo para la fase de recuperación, pero no para la de retracción, lo que permitió identificar diversas reacciones bioquímicas que resultan en la contracción muscular. Amar (1920) realizó los primeros intentos por analizar las fuerzas de reacción en dos ejes. Fenn realizó análisis cinemáticos y cinéticos de la carrera de sprint y desarrolló los primeros prototipos de plataformas de fuerzas, registrando las fuerzas anteroposteriores a diferentes velocidades.

Siglo XX: Biomecánica Deportiva

La biomecánica deportiva experimentó un notable desarrollo en el siglo XX, caracterizado por:

• La consolidación del trabajo científico para comprender las relaciones causa-efecto entre los factores mecánicos y biológicos que influyen en la técnica deportiva.
• La incorporación de sofisticadas técnicas de instrumentación en la investigación.
• La precisión de los datos antropométricos utilizados en los modelos mecánicos.
• El desarrollo de modelos teóricos y procedimientos de simulación de la técnica deportiva.
• La incorporación de investigadores altamente cualificados y la formación de grupos de trabajo multidisciplinares.
• El desarrollo de líneas de investigación con aplicaciones industriales.
• El desarrollo de técnicas avanzadas de tratamiento de datos.