BIOMECÁNICA

APLICADA A LA

GIMNASIA

ANÁLISIS BIOMECÁNICO

POSICIONES ESTÁTICAS

APLICACIÓN DE FUERZAS

CONCEPTOS ADICIONALES

LEYES DE MOVIMIENTO DE NEWTON

FORMAS DE MOVIMIENTO

ROTACIÓN

BALANCEO

RECEPCIONES

¿Qué es la Biomecánica?

Aplicación de leyes mecánicas a

estructuras vivas.

Estudio de las fuezas que actúan sobre el

cuerpo humano o son producidas por él (fuerzas externas e internas).

Otras ciencias

(aprendizaje motor, fisiología, psicología)

se aplican al área del ENTRENAMIENTO.

La Biomecánica

se aplica al área de la TÉCNICA .

Usos del conocimiento biomecánico

Entender las destrezas

Analizar y enseñar las destrezas

Identificar las causas de errores

Corregir errores

Adaptaciones a cambios en los aparatos/reglas

Innovar (o evaluar innovaciones)

4. Results of the Measurements

• Aumenta la velocidad de

aproximación (psicológico)

• Tiempo del primer vuelo más

corto

Perfil más largo

Superficie inclinada

• Ventaja para la aplicación de fuerzas verticales

• Aumento del rozamiento (seguridad y aplicación de

fuerzas)

• Posición de las muñecas más segura y cómodaSuperficie curva

Superficie más ancha • Aplicación de fuerzas más

efectiva

Usos del conocimiento biomecánico

Ejemplo 1: nueva mesa de salto, continuación

NO

Técnica de primer vuelo recientemente introducidaTécnica de primer vuelo estándar

¿Puede la biomecánica ayudarnos a decidir?

¿Es mejor?

¿Deberíamos adoptarla?

Usos del conocimiento biomecánico

Ejemplo 2: Evaluación de nuevas técnicas

Un entrenador debe ser capaz de:

1. Identificar parámetros de movimiento ydesviaciones

2. Describir posiciones y fases, acciones

3. Explicar causas, mecanismos, principios

4. Predecir efectos, técnicas, metodologías

5. Recomendar correcciones físicas o técnicas

Análisis biomecánico cualitativoAcercamiento a un análisis más descriptivo que matemático

NO

¿Confusión entre masa y peso?

Cantidad de materia que contiene un objeto.

Es siempre la misma en cualquier lugar del universo.

Medida de la inercia de un objeto o resistencia a cambiar su estado de reposo o movimiento.

Masa es una medida de cantidad.

La atracción gravitatoria

entre dos objetos.

Masa mayor = atracción

gravitatoria mayor (por lo

tanto puede variar según

el sitio dónde esté).

Peso es una medida de

fuerza.

PESOMASA

En la Tierra, 1 kg de masa = 1 kg de peso

Para nuestros propósitos, podemos usar estos términos de

forma intercambiable.

Fuerza de gravedad

Fuerza de atracción entre dos masas

cualquiera.

En la Tierra, se experimenta como una

fuerza que actúa verticalmente hacia abajo

pasando por el Centro de Masa.

La fuerza descendente es

aproximadamente 10m/s2. (9.81m/s2)

Esta fuerza se mide como peso.

La fuerza de 1 peso corporal a menudo se

indica como 1g. (3 g’s = 3 x peso corporal)

¿Qué es la

estabilidad?

La resistencia

al movimiento

lineal y angular.

¿Qué es el

equilibrio?

La habilidad para

mantener una

posición estable.

Estabilidad versus Equilibrio

Para nuestros propósitos, podemos usar estos términos

de forma intercambiable.

Principio de estabilidad #1

El descenso del CdM hacia la base de

sustentación, aumenta la estabilidad.

Menos estable Más estable

APLICACIÓN

DE FUERZAS

Definición de fuerza

Una fuerza es toda causa que cambia o tiende

a cambiar la velocidad o la forma de un objeto.

Fuerza 1

Fuerza 2

RESULTANTE

Fuerza resultante

Si un cierto número de fuerzas actúan simultáneamente,

sus efectos combinados se pueden representar con una

única fuerza conocida como fuerza resultante.

RESULTANTE

F1

F2

R

MÉTODO DEL PARALELOGRAMO

• Fuerza de gravedad (peso)

• Fuerza centrípeta

• Fuerza de reacción del suelo

• Fuerza de rozamiento

• Fuerzas de impulso

• Fuerza de rotación (torque)

• Fuerzas internas

• Fuerza de Coriolis

• Fuerzas de cizalla

• Fuerzas de compresión y tensión

• Fuerzas de torsión

roughsurface

pushingforce

frictionforce

roughsurface

pushingforce

frictionforce

Joint

INTERNAL force

EXTERNAL force

Joint

INTERNAL force

Joint

INTERNAL force

EXTERNAL force

weight

normalreaction R

COM

thrust

weight

normalreaction R

COM

thrust

mass

COM

mass

COM

Tipos de fuerza

3ra. Ley del Movimiento de Newton“ley de acción y reacción”

Para toda fuerza de acción hay

una fuerza de reacción que es:

– igual en magnitud

– opuesta en dirección

– simultánea

Las fuerzas siempre actúan de a

pares

Para toda acción hay una reacción igual y contraria

weight

reacciónnormal R

CdM

impulsión

peso

Mecánica de la repulsión

Para generar una “fuerza de reacción”

se debe aplicar una “fuerza de acción”

suficientemente grande como para

superar la fuerza de gravedad.

Pueden ser fuerzas internas

(contracción muscular)

Pueden ser fuerzas externas

(retroimpacto del minitrampolín, barra,

trampolin, etc.).

La aplicación efectiva de la fuerza está relacionada con:

Magnitud - fuerza en todos los músculos activos

Punto de aplicación - (rotación)

Dirección - siempre opuesta a la aplicación

Duración - rango de movimiento/flexibilidad

Timing: sincronización del uso de la fuerza - coordinación

Rigidez del cuerpo – tensión y forma corporal

Mecánica de la repulsión - continuación

• Magnitud de la fuerza

– Debe ser suficiente para el resultado deseado (óptimo vs. máximo)

– Fuerza y potencia en todos los músculos activos

• Dirección de la fuerza

– Debe ser en la dirección deseada

– Recuerde “fuerza de acción fuerza de reacción”

• Duración de la fuerza

– Debe ser lo más larga en tiempo y recorrer la mayor distancia posible

– Rango de movimiento/flexibilidad en todas las articulaciones activas

Mecánica de la repulsión - continuación

Mecánica de la repulsión - continuación

• Fuerza aplicada a un cuerpo rígido

– De lo contrario, las fuerzas serán absorbidas por el cuerpo

– Tensión y forma del cuerpo

correcto

Rígido

FUERZA

incorrecto

NO

Rígido

FUERZA

Proyectiles

• El Centro de Masa sigue la trayectoria de

una parábola. La forma de la trayectoria

depende de :

– 1) Ángulo de despegue

– 2) Altura de despegue

– 3) Velocidad de despegue

• Por lo tanto, es esencial que los

parámetros durante el despegue sean

correctos.

Aplicación

• Para cualquier velocidad de despegue, elángulo de despegue del aparatodetermina la forma de la parábola delvuelo (la trayectoria del CdM).

• Un ángulo de despegue alto(pronunciado) produce un vuelo alto condesplazamiento horizontal pequeño.

• Un ángulo de despegue bajo (superficial)produce un vuelo bajo condesplazamiento horizontal grande.

Efecto del cambio de altura a la que se suelta

Mecánica de las salidas de paralelas asimétricas y barra fija

• El centro de masa de un cuerpo rígido continua tangente al arco

del balanceo (90º con respecto al radio) .

• Esta es una consideración muy importante, pero los gimnastas

pueden aplicar fuerzas justo antes de soltar para modificar algo este

efecto. Además, la elasticidad de la barra puede modificar el efecto.

Soltar por debajo de

la horizontal

vertical baja

horizontal grande

Soltar justo por debajo

de la horizontal

vertical alta

horizontal pequeña

Soltar en la

horizontal

vertical máxima

No horizontal

KovacsGiengerSalidasPosible lesión

Soltar por arriba de

la horizontal

Trayectoria de vuelo

sobre la barra

5.00

25 m0 m Desplazamiento

Velocidad

Velocidad = Distancia Tiempo

Es una medida de cuán lejos se ha movido un cuerpo en un

período específico de tiempo o de cuán rápido se está

moviendo.

Comúnmente se mide en metros por segundo (m/s)

Aceleración

La aceleración es la medida de cuánto cambia la

velocidad de un cuerpo en el tiempo.

Un incremento de la velocidad se denomina Aceleración y

una disminución, Aceleración negativa (o desaceleración).

Un cambio en la dirección es una aceleración.

Se mide en metros por segundo al cuadrado(m/s2).

24 m

7 m/s

7.00

0 m

0 m/s

0.00 4.00 6.00

8 m

3 m/s

16 m

5 m/s

v=2m/s v=4m/s v=8m/s

Aceleración promedio = (7 – 0) 7 s = 1 m/s2

2da.

Ley del Movimiento de Newton

“aceleración”

El cambio de la cantidad de movimiento de un cuerpo es

directamente proporcional a la fuerza aplicada y ocurre en

la misma dirección de la fuerza.

Fuerza grande

F = m x a

Fuerza pequeñaNo hay

fuerza

Fuerza vertical = gravedad que provoca aceleración hacia abajo.

Fuerza horizontal = 0 --- no hay aceleración horizontal.

Consecuencia de la 2da.

Ley de Newton

En el aire la única fuerza que actúa es la fuerza de gravedad.

W

PRIMERA LEY (inercia)

Un cuerpo se mantendrá en reposo o continuará en

estado de movimiento rectilíneo uniforme a menos que

actúe sobre él una fuerza externa.

SEGUNDA LEY (aceleración)

El cambio de la cantidad de movimiento de un cuerpo

es directamente proporcional a la fuerza aplicada y

ocurre en la misma dirección de la fuerza.

TERCERA LEY (acción – reacción)

Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción

de igual magnitud pero en dirección contraria.

3 Leyes del Movimiento de Newton

1. Cantidad de movimiento angular

2. Momento de inercia y Velocidad angular

3. Conservación de la cantidad de

movimiento angular

4. Generación de la cantidad de movimiento

angular

Rotaciones

MOMENTO DE INERCIA

•Es la medida de la distribución de la masa alrededor del eje de

rotación.

•Si la masa está lejos del eje, el momento de inercia es grande.

•Si la masa está cerca del eje, el momento de inercia es

pequeño.

VELOCIDAD ANGULAR

•Es la velocidad de rotación alrededor del eje de rotación

CANTIDAD DE MOVIMIENTO ANGULAR

•Es la cantidad total de rotación alrededor del eje de rotación

Principales conceptos para la rotación

Momento de Inercia

• Con el cuerpo extendido (fig. 4 y 5), la distribución de la masa está masalejada del eje transversal.

– Por lo tanto el momento de inercia es grande relativo al eje de rotación.

• Con el cuerpo flexionado (fig. 6 y 7), la masa se ha acercado al ejetransversal.

– Por lo tanto el momento de inercia es pequeño relativo al eje de rotación

– Hay menos resistencia al movimiento de giro.

MI

MI

Generación de Cantidad de Movimiento

Angular

Pies rápido adelante para

una fuerza de reacción

grande. Cuerpo elevado

entonces la fuerza actúa

lejos del eje

Los brazos arriba

crean fuerza de

reacción hacia

arriba. También

el empuje hacia

abajo del salto y

extensión de

piernas

Agrupado cerrado para

momento de inercia

pequeño y velocidad

angular grande

Cuerpo extendido

para momento de

inercia máximo

Cuerpo extendido para

momento de inercia

grande y velocidad

angular pequeña

Aplicación de fuerzas

durante el máximo

tiempo

Ejemplo de mortal adelante

La fase de despegue es crítica. La

mayoría de los errores ocurren aquí!

La trayectoria del Centro de Masa en vuelo está determinada:

Nada que el gimnasta haga en el aire puede cambiar la

trayectoria del Centro de Masa.

La cantidad de movimiento angular total del cuerpo en vuelo

está determinada:

Nada que el gimnasta haga en el aire puede cambiar la

Cantidad de Movimiento Angular del cuerpo.

1. Mecánica del balanceo

Balanceo

Rotación alrededor de un eje externo.

Mecánica de Rotación

(balanceo)

• El/la gimnasta debe maximizar (optimizar) lacantidad de movimiento angular en el puntomás bajo del balaceo.

• En la fase descendente, la gravedadproporciona la fuerza de giro (torque)– La gravedad debe actuar el mayor tiempo posible

– La gravedad debe actuar lo más lejos del eje (barra)posible

– El gimnasta debe minimizar las fuerzas de rozamiento

• En la fase ascendente, la velocidad angularse incrementa acercando el centro de masaal eje de rotación (barra)

Mecánica de Rotación (balanceo)

Fase descendentemaximizar el torque para

aumentar la cantidad de

movimiento angular

x1

x2

Eje de

rotación

brazo del

momento

A

B

Fase ascendentereducir el torque negativo

para aumentar la velocidad

angularACEPTABLE INACEPTABLE

Biomecánica del balanceo – ejemplo:

gigante (lo mismo para P. Asim, Barra fija, Paralelas)

*

*

*Máx extensión =

acción de la

gravedad por

tiempo y distancia

más largos para

máx MA

Acercar el CdM a la

barra para aumentar

la velocidad angular

y vencer el

rozamiento

La barra actúa

como resorte y

devuelve energía

elástica

**La “patada” ayuda al timing y pone carga sobre la

barra. Variantes de la técnica con propósitos especiales.

Comparación entre conceptos: Lineal y

Angular

• Distancia

• Masa

• Velocidad

• Cantidad de

movimiento

• Fuerza

• Aceleración

• Ángulo (por el cual se mueve)

• Momento de Inercia

• Velocidad angular

• Cantidad de movimiento

Angular

• Torque

• Aceleración angular

1. Absorber energía. (En el Nivel 2 se discuten los conceptos

de energía.)

2. Reducir la cantidad de movimiento lineal

y/o angular a cero.

3. Preparación para la recepción.

Recepciones

Básicamente, lo contrario al despegue. En lugar de

generar fuerzas para ganar cantidad de movimiento

lineal y angular, durante las recepciones las fuerzas

deben reducir la cantidad de movimiento a cero.

Recepciones e impacto

Tiempo de impacto

corto = gran fuerza

Tiempo de impacto más

largo = fuerza reducida

La cantidad de movimiento debe reducirse en el tiempo

más largo posible.

La energía debe absorberse en el área más grande

o la superficie del cuerpo lo más grande posible.

Recepciones – cont.

La energía puede ser absorbida por superficies de

recepción blandas.

Cambiar la

cantidad de movimiento

requiere la aplicación

de fuerzas

• La mayoría de las recepciones en gimnasia

provienen de un elemento con rotación alrededor

de uno o dos ejes.

• El/la gimnasta debe ser capaz de completar el giro

o el mortal y extender el cuerpo antes de hacer la

recepción.

• Una extensión de la posición del cuerpo antes de

la recepción reduce la velocidad angular y

proporciona tiempo para la aplicación de fuerzas

que reducen la cantidad de movimiento angular a

cero. Esto también disminuye las deducciones.

Cantidad de movimiento angular y

Recepciones

La aplicación efectiva de las fuerzas

para la recepción está relacionada con

:

• Magnitud - fuerza en todos los músculos activos

• Punto de aplicación - (rotación)

• Dirección - siempre opuesta a la aplicación

• Duración - rango de movimiento/flexibilidad

• Timing (sincronización del uso de la fuerza) - coordinación

• Rigidez del cuerpo

Mecánica de las Recepciones – cont.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN