Fundamentos de biomecánica deportiva

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1 Fundamentos de biomecánica deportiva

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3 Fundamentos de biomecánica deportiva marcos gutiérrez dávila

4 Marcos Gutiérrez Dávila Ilustración de cubierta: Sara Arroyo López EDITORIAL SÍNTESIS, S. A. Vallehermoso, Madrid ISBN Depósito Legal M Impreso en España - Printed in Spain Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir, registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o por cualquier otro, sin la autorización previa por escrito de Editorial Síntesis, S. A.

5 Índice Prólogo 13 capítulo 1 La biomecánica como ciencia del deporte 1.1. Las ciencias del deporte Concepto y desarrollo de la Biomecánica Deportiva Ámbito de aplicación de la Biomecánica Deportiva 26 Glosario de términos 32 Ejercicios y actividades 33 capítulo 2 Mecánica del Sistema MusculoEsquelético 2.1. El sistema musculoesquelético. Concepto y fundamentos básicos Elasticidad y resistencia de los materiales biológicos Estrés mecánico. Concepto y clasificación Relación entre el estrés y la deformación. El módulo de Young Mecánica y estructura ósea del organismo Mecánica y estructura de los tendones y ligamentos Mecánica y estructura muscular 53

6 6 FUNDAMENTOS DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA La fibra muscular Tipos de fibras musculares El control neuromuscular La unidad motora Mecanismos de regulación de la fuerza muscular Receptores propioceptivos de la acción muscular 63 Actividades prácticas: Registro de la tensión muscular. La electromiografía de superficie (semg) 64 Glosario de términos 69 Ejercicios y actividades 72 capítulo 3 Mecánica de la contracción muscular 3.1. Tipos de contracción muscular Modelo mecánico de tres elementos para la contracción muscular Relación entre la fuerza muscular y la velocidad Tensión-velocidad en actividad concéntrica Tensión-velocidad en actividad excéntrica Relación entre fuerza muscular y longitud El ciclo estiramiento-acortamiento Fases del ciclo estiramiento-acortamiento Análisis de los registros de la fuerza muscular Curva fuerza estática-tiempo Curva fuerza dinámica concéntrica-tiempo Curva fuerza dinámica excéntrica/concéntrica-tiempo 95 Actividades prácticas: Análisis de la fuerza muscular: Plataformas de fuerza 97 Glosario de términos 101 Ejercicios y actividades 102 capítulo 4 Mecánica: Conceptos básicos 4.1. Mecánica: concepto y clasificación 105

7 ÍNDICE Masa: concepto general Masa gravitatoria e inercial Equivalencia entre masa gravitatoria e inercial Fuerza y tensión: concepto general Carácter vectorial de la fuerza Fuerza neta y fuerza resultante Momento de una fuerza Relación entre los momentos de fuerza y de resistencia Carácter vectorial del momento de una fuerza Centro de masas (CM) y centro de gravedad (CG): concepto general Propiedades 122 Actividades prácticas: Análisis vectorial 124 Glosario de términos 127 Ejercicios y actividades 128 capítulo 5 Sistemas en equilibrio: Estática 5.1. Condiciones de equilibrio. Primera Ley de Newton Diagrama de fuerzas de los sistemas coordinados Fuerzas internas y externas al sistema Clasificación y representación de las fuerzas externas El sistema coordinado del cuerpo humano Definición del modelo Los parámetros inerciales Determinación del centro de gravedad del cuerpo humano Estabilidad del equilibrio del cuerpo humano Centro de presión (CP): concepto y su relación con la estabilidad Factores que condicionan la estabilidad Tipos de equilibrio según la estabilidad del sistema Ajustes posturales del cuerpo humano 155 Actividades prácticas: Análisis del equilibrio humano. La estabilometría. 157 Glosario de términos 160 Ejercicios y actividades 162

8 8 FUNDAMENTOS DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA capítulo 6 Cinemática lineal y angular 6.1. El movimiento: concepto y clasificación Clasificación del movimiento según las dimensiones en que se reproduce Clasificación del movimiento según la trayectoria descrita Clasificación del movimiento según los cambios que se producen en la velocidad Los sistemas de referencia Sistemas de referencia inerciales y no inerciales Sistema de referencia del propio cuerpo y locales Cinemática lineal Vector posición, vector desplazamiento y trayectoria Velocidad lineal media e instantánea Aceleración lineal media e instantánea Relación entre variables cuando la aceleración es constante Análisis de las trayectorias aéreas: movimientos parabólicos Cinemática angular Medida del ángulo. Grados y radianes Determinación de los ángulos Posición y desplazamiento angular Velocidad angular media e instantánea Aceleración angular media e instantánea Relación entre movimiento lineal y angular 203 Actividades prácticas: Análisis cinemático del movimiento deportivo: Fotogrametría 2D 204 Glosario de términos 207 Ejercicios y actividades 209 capítulo 7 Dinámica lineal 7.1. Cantidad de movimiento: concepto y aplicaciones Principio de conservación de la cantidad de movimiento La Segunda Ley de Newton para los movimientos rectilíneos Impulso mecánico: concepto y aplicaciones 219

9 ÍNDICE Teorema del centro de masas Principio de fuerza inicial Principio de coordinación de impulsos parciales Fuerzas de rozamiento: concepto y aplicaciones Fuerza de rozamiento estática y dinámica Fuerza de rozamiento por rodadura 238 Actividades prácticas: Determinación del impulso y la cantidad de movimiento a partir de los registros de fuerza. Plataformas de fuerza 242 Glosario de términos 247 Ejercicios y actividades 248 capítulo 8 Dinámica angular 8.1. Momento de Inercia: concepto y aplicaciones Teorema de ejes paralelos o de Steiner El momento de inercia del cuerpo humano Segunda Ley de Newton para la rotación Momento angular: concepto y aplicación El momento angular del cuerpo humano Principio de conservación del momento angular Transferencia del momento angular Impulso angular: concepto y aplicaciones Las cadenas cinéticas: concepto y aplicación Cadenas cinéticas secuenciales 277 Actividades prácticas: Conservación y transferencia de momentos angulares 281 Glosario de términos 285 Ejercicios y actividades 286 capítulo 9 Fuerzas ejercidas por los fluidos 9.1. Los fluidos: concepto y características generales Densidad y viscosidad Fuerza y presión ejercida por los fluidos 292

10 10 FUNDAMENTOS DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA Flotabilidad de los cuerpos Fuerza de arrastre Fuerza de arrastre viscoso Fuerzas de arrastre de forma Fuerza de sustentación Efecto Magnus 304 Actividades prácticas: Determinación de la densidad media del cuerpo humano y estimación del porcentaje de grasa corporal 308 Glosario de términos 313 Ejercicios y actividades 314 capítulo 10 Energética del movimiento Trabajo mecánico: concepto y aplicaciones Energía mecánica Energía mecánica cinética Energía mecánica potencial Energía mecánica total del cuerpo humano Ley de conservación de la energía Eficiencia mecánica Causas que reducen la eficiencia mecánica en el movimiento Potencia Impactos elásticos entre superficies Contacto oblicuo con una superficie 336 Glosario de términos 339 Ejercicios y actividades 340 Anexo I Análisis vectorial Suma de vectores 343 Producto de un número por un vector 345 Producto escalar de dos vectores 346 Producto vectorial de dos vectores 347

11 ÍNDICE 11 Anexo II Funciones trigonométricas Soluciones a los problemas Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo referencias bibliográficas 381