Fundamentos de Biomecánica: Historia, CDG, Flujos y Aplicaciones en el Movimiento Deportivo

Pioneros y Fundamentos Históricos de la Biomecánica

Galileo Galilei (1564-1642): El Padre de la Biomecánica

Galileo publicó un tratado sobre la mecánica del movimiento animal, titulado "El movimiento de los animales". Sus contribuciones clave incluyen:

• Estudio de la biomecánica del salto humano, la marcha de los caballos e insectos.
• Investigación de la resistencia de materiales, como vigas y huecos sólidos.
• Su estudio de la resistencia de los sólidos a la fractura y la causa de su cohesión tuvo aplicación directa en la dinámica de la estructura del hueso.

Los estudios de Galileo sobre mecánica de estructuras, función y movimiento animal lo distinguen como el padre de la Biomecánica.

Etienne Jules Marey (1838-1904): Cuantificación y Cinematografía

Marey transformó el estudio de la locomoción de una ciencia observacional a una basada en la cuantificación, gracias al desarrollo de la cinematografía.

• Sus inventos fueron diseñados para proporcionar una descripción cuantitativa del movimiento.
• Es pionero de la cinematografía antes que de la Biomecánica, desarrollando la tecnología para grabar secuencias de movimientos a alta velocidad y la cámara de cine.
• Sus investigaciones proporcionaron información crucial acerca del almacenamiento y la reutilización de energía elástica, las variaciones en las fuerzas de reacción y la ubicación del centro de gravedad.

Conceptos Biomecánicos Aplicados al Movimiento

Salto Horizontal

El salto horizontal es un Movimiento Parabólico (similar al lanzamiento de martillo). Los parámetros más importantes para su estudio son:

• Aceleración del cuerpo.
• Velocidad de Despegue.
• Ángulo de Despegue.

(Se mide realizando una carrera previa y ejecutando el salto, observando la distancia desde la fase de despegue hasta que el cuerpo aterriza.)

Centro de Gravedad (CDG)

El Centro de Gravedad (CDG) es un centro de pesos; es el lugar de un cuerpo donde se aplica la fuerza resultante del peso de sus diferentes partes o segmentos. Es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo.

Variabilidad del CDG

El CDG del cuerpo humano no es estático; puede variar según la forma que adopte nuestro cuerpo. Si cambiamos de postura, nuestro CDG cambiará con ella. En posición anatómica, el CDG se sitúa aproximadamente:

• Hombres: 56-57% de su altura.
• Mujeres: 55% de su altura.

Aplicaciones del Cálculo del CDG en el Deporte

El cálculo del CDG en el deporte se utiliza para:

• Estudiar posiciones de equilibrio.
• Determinar trayectorias de vuelo de un salto.
• Describir desplazamientos.
• Establecer un lugar alrededor del cual se producirán todos los giros en el aire, tanto de personas como de implementos deportivos.

Mecánica de Fluidos y Resistencia

Tipos de Flujo

Flujo Laminar

Está formado por capas de fluido paralelas, en las que todas las partículas siguen una dirección paralela al cuerpo.

Flujo Turbulento

Las partículas se mueven desordenadamente y también en sentido vertical, por lo que el grosor de esta capa es mayor.

Implicación Biomecánica: Si el cuerpo está envuelto por un flujo turbulento, necesitará más energía para avanzar, ya que se arrastra más aire o agua y de forma caótica.

Fórmula de Reynolds (RN)

La transición entre flujo laminar y turbulento se describe mediante el número de Reynolds:

RN = (l * v * p) / u

Donde: l (longitud), v (velocidad del flujo), p (densidad), u (coeficiente de viscosidad).

Fuerza de Sustentación (FS)

La Fuerza de Sustentación (FS) es la fuerza perpendicular al avance generada sobre un cuerpo cuando se desplaza a través de un fluido. La FS aparece siempre perpendicular a la dirección del desplazamiento del sólido o del sistema y, aunque algunas veces es despreciable, en otras es un factor fundamental (ej. natación o vuelo).