BIOMECÁNICA APLICADA A LA GIMNASIA

Transcripción

1 BIOMECÁNICA APLICADA A LA GIMNASIA

2 ANÁLISIS BIOMECÁNICO POSICIONES ESTÁTICAS APLICACIÓN DE FUERZAS CONCEPTOS ADICIONALES LEYES DE MOVIMIENTO DE NEWTON FORMAS DE MOVIMIENTO ROTACIÓN BALANCEO RECEPCIONES

3 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.

4 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)

5 Usos del conocimiento biomecánico NO Ejemplo 1: nueva mesa de salto, continuación 4. Results of the Measurements Perfil más largo Aumenta la velocidad de aproximación (psicológico) Tiempo del primer vuelo más corto Superficie más ancha Aplicación de fuerzas más efectiva Superficie curva Posición de las muñecas más segura y cómoda Superficie inclinada Ventaja para la aplicación de fuerzas verticales Aumento del rozamiento (seguridad y aplicación de fuerzas)

6 Usos del conocimiento biomecánico Ejemplo 2: Evaluación de nuevas técnicas Técnica de primer vuelo estándar Técnica de primer vuelo recientemente introducida Puede la biomecánica ayudarnos a decidir? Es mejor? Deberíamos adoptarla?

7 Análisis biomecánico cualitativo Acercamiento a un análisis más descriptivo que matemático Un entrenador debe ser capaz de: 1. Identificar parámetros de movimiento y desviaciones 2. Describir posiciones y fases, acciones 3. Explicar causas, mecanismos, principios 4. Predecir efectos, técnicas, metodologías 5. Recomendar correcciones físicas o técnicas NO

8 Confusión entre masa y peso? MASA 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. PESO 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. En la Tierra, 1 kg de masa = 1 kg de peso Para nuestros propósitos, podemos usar estos términos de forma intercambiable.

9 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/s 2. (9.81m/s 2 ) 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)

10 Estabilidad versus Equilibrio Qué es la estabilidad? La resistencia al movimiento lineal y angular. Qué es el equilibrio? La habilidad para mantener una posición estable. Para nuestros propósitos, podemos usar estos términos de forma intercambiable.

11 Principio de estabilidad #1 El descenso del CdM hacia la base de sustentación, aumenta la estabilidad. Menos estable Más estable

12 APLICACIÓN DE FUERZAS

13 Definición de fuerza Una fuerza es toda causa que cambia o tiende a cambiar la velocidad o la forma de un objeto. Fuerza resultante Si un cierto número de fuerzas actúan simultáneamente, sus efectos combinados se pueden representar con una única fuerza conocida como fuerza resultante. MÉTODO DEL PARALELOGRAMO Fuerza 2 F1 Fuerza 1 RESULTANTE F2 R RESULTANTE

14 Tipos de fuerza 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 friction force COM mass pushing force rough surface EXTERNAL force normal reaction R weight INTERNAL force COM thrust Joint

15 3 ra. Ley del Movimiento de Newton ley de acción y reacción Para toda acción hay una reacción igual y contraria 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 reacción normal R weight peso CdM impulsión

16 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.).

17 Mecánica de la repulsión - continuación 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

18 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

19 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 incorrecto Rígido NO Rígido FUERZA FUERZA

20 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.

21 Aplicación Para cualquier velocidad de despegue, el ángulo de despegue del aparato determina la forma de la parábola del vuelo (la trayectoria del CdM). Un ángulo de despegue alto (pronunciado) produce un vuelo alto con desplazamiento horizontal pequeño. Un ángulo de despegue bajo (superficial) produce un vuelo bajo con desplazamiento horizontal grande.

22 Mecánica de las salidas de paralelas asimétricas y barra fija Efecto del cambio de altura a la que se suelta 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. Posible lesión Salidas Gienger Kovacs Soltar por debajo de la horizontal Soltar justo por debajo de la horizontal Soltar en la horizontal Soltar por arriba de la horizontal vertical baja horizontal grande vertical alta horizontal pequeña vertical máxima No horizontal Trayectoria de vuelo sobre la barra

23 Velocidad m Desplazamiento 25 m 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) Velocidad = Distancia Tiempo

24 Aceleración v=2m/s v=4m/s v=8m/s 0 m 0 m/s 8 m 3 m/s 16 m 5 m/s 24 m 7 m/s Aceleración promedio = (7 0) 7 s = 1 m/s2 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).

25 2 da. 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. F = m x a No hay fuerza Fuerza pequeña Fuerza grande

26 Consecuencia de la 2 da. Ley de Newton W En el aire la única fuerza que actúa es la fuerza de gravedad. Fuerza vertical = gravedad que provoca aceleración hacia abajo. Fuerza horizontal = no hay aceleración horizontal.

27 3 Leyes del Movimiento de Newton 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.

28 Rotaciones 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

29 Principales conceptos para la rotación 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

30 Momento de Inercia MI MI Con el cuerpo extendido (fig. 4 y 5), la distribución de la masa está mas alejada 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 eje transversal. Por lo tanto el momento de inercia es pequeño relativo al eje de rotación Hay menos resistencia al movimiento de giro.

31 Generación de Cantidad de Movimiento Angular Los brazos arriba crean fuerza de reacción hacia arriba. También el empuje hacia abajo del salto y extensión de piernas Ejemplo de mortal adelante Agrupado cerrado para momento de inercia pequeño y velocidad angular grande Cuerpo extendido para momento de inercia grande y velocidad angular pequeña Pies rápido adelante para una fuerza de reacción grande. Cuerpo elevado entonces la fuerza actúa lejos del eje Cuerpo extendido para momento de inercia máximo Aplicación de fuerzas durante el máximo tiempo

32 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.

33 Balanceo Rotación alrededor de un eje externo. 1. Mecánica del balanceo

34 Mecánica de Rotación (balanceo) El/la gimnasta debe maximizar (optimizar) la cantidad de movimiento angular en el punto más bajo del balaceo. En la fase descendente, la gravedad proporciona 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 angular se incrementa acercando el centro de masa al eje de rotación (barra)

35 Mecánica de Rotación (balanceo) Fase descendente maximizar el torque para aumentar la cantidad de movimiento angular Fase ascendente reducir el torque negativo para aumentar la velocidad angular A brazo del momento x 1 Eje de rotación ACEPTABLE INACEPTABLE B x 2

36 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 * * * La barra actúa como resorte y devuelve energía elástica Acercar el CdM a la barra para aumentar la velocidad angular y vencer el rozamiento **La patada ayuda al timing y pone carga sobre la barra. Variantes de la técnica con propósitos especiales.

37 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

38 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. 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.

39 Recepciones e impacto Tiempo de impacto corto = gran fuerza Tiempo de impacto más largo = fuerza reducida

40 Recepciones cont. La cantidad de movimiento debe reducirse en el tiempo más largo posible. Cambiar la cantidad de movimiento requiere la aplicación de fuerzas La energía debe absorberse en el área más grande o la superficie del cuerpo lo más grande posible. La energía puede ser absorbida por superficies de recepción blandas.

41 Cantidad de movimiento angular y Recepciones 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.

42 Mecánica de las Recepciones cont. 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

43 GRACIAS POR SU ATENCIÓN