6- FUERZAS DE REACCIÓN EN LA CARRERA TROTANDO Y ESPRINTRANDO

Transcripción

1 6- FUERZAS DE REACCIÓN EN LA CARRERA TROTANDO Y ESPRINTRANDO, Objetivos: Recoger datos de las fuerzas de reacción de un apoyo corriendo a ritmo lento y corriendo muy rápido., Material que se emplea en la práctica: Sistema de adquisición de fuerzas de reacción, compuesto por una plataforma de fuerzas extensiométrica, una unidad amplificadora, tarjeta analógico digital y un ordenador con el software. Un disquete., Desarrollo: - Se explican los protocolos de la práctica. El funcionamiento de la plataforma de fuerzas ya se explicó en la práctica anterior. - Se establecen varias funciones por las que va rotando todo el grupo de prácticas: manejo del ordenador, dirigir el inicio de la recogida de datos, medir la velocidad de acercamiento a la plataforma de fuerzas con barreras fotoeléctricas, sujeto de medición,.. - Se inicia la toma de medidas y todo el mundo rota por las diferentes estaciones. La frecuencia de muestreo se fija en Hz; es decir se toma una muestra cada. s. El inicio de disparo se fija por corte de barrera fotoeléctrica (señal digital descendente). Entre ambas barreras hay un pasillo de 7.5 m. La plataforma de fuerzas queda aproximadamente en medio de este pasillo. 4- Se realiza primero el apoyo corriendo a ritmo lento todo el grupo y posteriormente el apoyo corriendo muy rápido. 5- Se graban los ensayos realizados en ficheros.din, que se abrirán y exportarán a ficheros ASCII mediante el programa Dinascán V 8.. Posteriormente se importarán los ficheros ASCII desde Excel y se recortarán las columnas de Tiempo, Fx (fuerza anteroposterior y Fz (fuerza vertical) para dejar simplemente la duración del apoyo (Stance Time o ST). 4, Esquemas y explicaciones: Se pasará corriendo por encima de la plataforma de fuerzas sin estar pendiente de ella, de la forma más natural posible. Se darán como buenos los ensayos en que toda la planta del pie se haya apoyado sobre la plataforma y no se hayan producido cambios bruscos en la cadencia de la carrera antes o durante el apoyo en la plataforma (Figuras a 9). Dependiendo de las condiciones en las que se haga la práctica (que hayan otros grupos en el pabellón, ruido, número de alumnos, etc) se llegará a dar por bueno el ensayo simplemente con que se apoye la planta del pie entera a pesar de que puedan haber cambios en amplitud de paso, frecuencia de paso o cualquier movimiento extraño. 9

2 Tras el apoyo hay que seguir corriendo al mismo ritmo hasta haber sobrepasado en m la segunda barrera fotoeléctrica (a la altura de donde se colocan unos conos). En el primer ensayo (corriendo lento) se empieza a correr unos m antes de la primera barrera fotoeléctrica, En estos primeros metros se intenta acelerar para poder después mantener ya una velocidad constante. En el segundo ensayo (esprintando) se empieza a correr unos 5 m antes de la primera barrera, para intentar mantener después también la velocidad adquirida en el espacio previo al pasillo de carrera entre ambas barreras. Figura Figura En los primeros metros hay marcado un carril de aceleración para coger velocidad Desde que se corta la primera barrera fotoeléctrica hasta que se corta la segunda hay que mantener una velocidad constante. Figura Figura 4 Hay que mantener la velocidad constante hasta que no se haya sobrepasado la segunda barrera fotoeléctrica. No se puede estar pendiente de pisar en la plataforma (como en la foto superior), ni se debe correr mirando al suelo. 4

3 Figura 5 Figura 6 Los apoyos que no se produzcan totalmente dentro de la plataforma (como el de la foto) no se considerarán válidos. Apoyo dentro de la plataforma. Figura 7 Figura 8 El apoyo en la plataforma ha de ser un apoyo normal de carrera. No se puede marcar el paso. Figura 9 Los observadores se colocarán en un lugar desde el que puedan ver bien: la carrera de aproximación, el apoyo en la plataforma y la carrera hasta la segunda barrera fotoeléctrica. Hay que estar pendiente de la señal de salida para el inicio de la carrera. 4

4 Nombres de partes de las gráficas de Fuerzas de reacción-tiempo: En las fuerzas verticales (Fz) la gráfica normal de las fuerzas de reacción durante el apoyo corriendo trotando, haciendo jogging o corriendo suave y también en carrera de fondo muestra picos o crestas que superan ampliamente el peso de la persona. En estos casos la primera parte del pie que toca el suelo será el retropié y se dice que se corre con técnica de talón-punta o incluso también talonando. Estas crestas son muy evidentes; la primera de ellas se denomina: impacto, frenado o primer pico. La segunda se denomina: de impulsión o aceleración. Entre ambas se da un valle, que corresponde al valor más bajo entre las crestas. Cuando se corre rápido la segunda cresta ( cresta de aceleración ) se hace cada vez más prominente, además las crestas van acercándose cada vez más en el tiempo hasta que simplemente se observa la cresta de aceleración. El valor de esta se sitúa cerca de veces el peso de la persona en la carrera rápida (Figuras ). Cuando se corre rápido, siempre que se haga el contacto inicial en el suelo de antepié (y no de planta entera o de talón) aparecerá un solo pico de fuerza de reacción vertical, que se denomina se denomina: de impulsión o aceleración. No aparecerá en estos casos ni valle ni pico de frenado en las fuerzas verticales (Figuras ).. Figura Modificado de Hamill y Knutzen (995). Diferencias en las fuerzas verticales de reacción entre carrera lenta y rápida. 4

5 En las fuerzas antero-posteriores (Fx) la gráfica normal de las fuerzas de reacción durante el apoyo corriendo trotando, haciendo jogging o corriendo suave y también en carrera de fondo muestra picos o crestas, el primero negativo y el segundo positivo. El primer pico se denomina: negativo, frenado o impacto. El segundo pico se denomina: positivo impulsión o aceleración. Hay un lugar en la curva en el que los valores de Fx pasan de ser negativos a positivos. Ese lugar se encuentra cercano a la mitad de la duración del ST cuando se corre trotando, haciendo jogging o corriendo suave y también en carrera de fondo, paro se desplaza porcentualmente hacia la izquierda cuando se corre a velocidades elevadas y esprintando (Figura ). Figura Modificado de Mc Ginnis (999). Diferencias entre carrera lenta y rápida en la fuerzas de reacción verticales, antero-posteriores, medio-laterales y en el recorrido del centro de presiones. Nombres de partes de las 4

6 Diferencias esperables entre correr lento y rápido: En las Tabla se muestran a nivel cualitativo las diferencias que cabe encontrar entre correr lento o rápido tanto el ST, como en las fuerzas verticales y anteroposteriores de reacción del suelo. Tabla Lento Rápido Número de picos Fz Pico impacto SI NO Valle SI NO Valores picos Fz menores mayores Tiempo de apoyo mayor menor Número de picos Fx Valores picos Fx menores mayores Fx cruza en torno al 5% <5% Apoyo inicial retropié antepié En la Figura, y 4 se muestran las diferencias en las fuerzas verticales y anteroposteriores en una persona que corre a diferentes ritmos; desde.47 m/s hasta 6.88 m/s. En la Figura 5 se ve lo mismo en las fuerzas verticales, pero con los tiempos normalizados en porcentajes. Finalmente en la Figura 6 en el mismo sujeto se ven sus variaciones en el ST. Figura.5 FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A.47 m/s.8.6 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A.47 m/s FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A.49 m/s.8.6 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A.49 m/s

7 .5 FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A.95 m/s.8.6 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A.95 m/s FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A.55 m/s.8.6 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A.55 m/s FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A.95 m/s.8.6 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A.95 m/s Tiempo (ss).5 FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A m/s.8.6 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A m/s

8 .5 FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A 5.46 m/s.8.6 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A 5.46 m/s FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A 5.96 m/s FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A 5.96 m/s FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A 6.5 m/s.8.6 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A 6.5 m/s FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A 6.88 m/s.8 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A 6.88 m/s

9 Figura.8 FUERZAS DE REACCIÓN ANTEROPOSTERIORES A DIFERENTES VELOCIDADES Tiempo (ms).47 m/s.49 m/s.95 m/s.55 m/ s.95 m/s m/s 5.46 m/s 5.96 m/s 6.5 m/s 6.88 m/s Figura FUERZAS DE REACCIÓN VERTICALES A DIFERENTES VELOCIDADES.47 m/s.49 m/s.95 m/s.55 m/s.95 m/s m/s 5.46 m/s 5.96 m/s 6.5 m/s 6.88 m/s Tiempo (ms) 47

10 Figura 5.5 TODOS LOS ENSAYOS JUNTOS FUERZAS (BW) % DURACIÓN APOYO Figura 6 TIEMPO DE CONTACTO CON LA PLATAFORMA.5 Tiempo de apoyo (s) Velocidad (m/s) 48

11 Valores de referencia: En las Tabla se dan valores de referencia en los picos de impacto e impulsión verticales corriendo a diferentes velocidades. En las Tablas y 4 se dan diferencias entre hombres y mujeres. Además de los picos también se dan en ST, amplitud de zancada(*) (SL) y frecuencias de zancada (SR) entre diferentes grupos de hombres y mujeres. En la Tabla 5 se dan valores en los picos y en las variaciones de las velocidades durante la impulsión en corredores de élite masculinos de fondo. * Una zancada es el conjunto de pasos Tabla Velocidad (m/s) ST (s) Pico impacto Fz (BW) Pico impulsión Fz (BW) Tabla Miller,DI (99): Ground Reaction Forces in Distance Running. En Biomechanics of Distance Running Cavanagh PR Editor. Capítulo 8: -4. Human Kinetics, Champaign Illinois. ST= Stance Time. Autor (año) Sujetos Número Velocidad (m/s) SR (Hz) SL (m) SL/h ST (%) NST (%) ST/NST Elliot & Blanksby (979) Joggers Universitarios Elliot & Blanksby (976) Joggers Universitarios Joggers Universitarios Richards (98) Marathonianos que acaban por debajo de las horas la marathon. en el km en el km en el km en el km Valores de referencia en hombres. Sacado de: Atwater,AE (99): Gender differences in Distance Running. En Biomechanics of Distance Running Cavanagh PR Editor. Capítulo : 6. Human Kinetics, Champaign Illinois. SR= Frecuencia de zancadas; SL= Longitud de zancada; h= Estatura; ST= Tiempo de apoyo; NST= Tiempo de vuelo Tabla 4 Autor (año) Sujetos Número Velocidad (m/s) SR (Hz) SL (m) SL/h ST (%) NST (%) ST/NST Elliot & Blanksby (979) Joggers Universitarios Elliot & Blanksby (976) Joggers Universitarios Joggers Universitarios Bukalew et al. (985) Finalistas olímpicos de marathon. Tiempo medio en la marathon: :7:48 5 en el km en el km en el km en el km Valores de referencia en mujeres. Sacado de: Atwater,AE (99): Gender differences in Distance Running. En Biomechanics of Distance Running Cavanagh PR Editor. Capítulo : 6. Human Kinetics, Champaign Illinois. SR= Frecuencia de zancadas; SL= Longitud de zancada; h= Estatura; ST= Tiempo de apoyo; NST= Tiempo de vuelo 49

12 Tabla 5 Fuerzas de reacción en corredores de fondo de élite masculinos a 5.96 m/s (n=4) Pico de impacto Fz (BW) Pico de imulsión Fz (BW) Pico de impacto Fx (BW) Pico de impulsión Fx (BW) Incremento de velocidad vertical durante propulsión (m/s) Incremento de velocidad hacia delante durante propulsión (m/s) Media SD (.49) (.9) (-.5) (.6) (.7) (.5) Máximo Mínimo Williams, KR (): The dynamics of running. En: Biomechanics in Sports. Compilador Zatsiorsky, V.para el International Olimpic Commitee. The Enciclopedia of Sports Medicine. Tomo IX, Capítulo 8: 6-8. Blackwell Science, Oxford. Cuestiones metodológicas: En algunas plataformas de tecnología extensiométrico (AMTI, Disnascán) pueden aparecer (con tanta más probabilidad cuanto más rápido se corra) unos artefactos en zona del frenadote las fuerzas antero-posteriores, en forma de oscilaciones que pueden llegar a meterse en algún caso en la zona de fuerzas de signo positivo (Figura 7). Figura 7 Fuerzas antero-posteriores a diferentes velocidades de carrera. Observar como en la zona de frenado aparecen o más ondas debidas a un artefacto del sistema de medición extensiométrico. Sacado de Hamill,J and Knutzen,K (995): Biomechanics Basis of Human Movement. Williams and Wilkins. Baltimore. Longitud de paso, frecuencia de paso y velocidad media de carrera: En los desplazamientos cíclicos la velocidad del desplazamiento es igual a la frecuencia (SR) por la amplitud (SL)(ver tema de los apuntes de clase; Desplazamientos). Eso sí hay que usar siempre las mismas unidades y seleccionar si el cálculo se hace con zancadas o con pasos. En las Figuras 8 y 9 se pueden ver las variaciones en SL, SR, ST y tiempo de vuelo (NST) corriendo a diferentes velocidades. 5

13 Figura 8 Figura 9 Variaciones en longitud de paso, frecuencia de paso, tiempo de apoyo(st) y tiempo de vuelo (NST) corriendo a diferentes velocidades. El ST desciende desde el 8% del tiempo de cada pasocuando se corre a.5 m/s hasta el 66% del tiempo del pasocuando se corre a 6 m/s. Williams, KR (): The dynamics of running. En: Biomechanics in Sports. Compilador Zatsiorsky, V.para el International Olimpic Commitee. The Enciclopedia of Sports Medicine. Tomo IX, Capítulo 8: 6-8. Blackwell Science, Oxford. Qué hay que contestar en la interpretación del cuaderno?: -Mencionar todo aquello que se separe del apoyo trotando de lo que cabría esperar y dar una interpretación lógica. - Mencionar todo aquello que se separe del apoyo esprintando de lo que cabría esperar y dar una interpretación lógica. - Todo aquello que se separe de las diferencias esperables entre trotar y esprintar y dar una explicación lógica. 4- Cualquier cuestión metodológica que haya afectado a los registros o toma de datos. Cómo hay que recortar los datos del apoyo en la plataforma? Fijándose en las fuerzas verticales y cortando por el mismo sitio en las anteroposteriores. 5

14 INICIO DEL APOYO: Primer número positivo por encima del ruido previo en la fase de NST y que posteriormente irá seguido de número mayores. FINAL DEL APOYO: Tendrá que escogerse por el mismo orden que se van a dar el primer criterio que se encuentre: - Primer número positivo por encima del número anterior en la zona en que quedan de 6 a 8 valores positivos por encima del ruido de la fase de NST. - Primer número positivo por encima del ruido de la fase de NST cuando el apoyo está acabando. - Primer número negativo. 5, Lugar, grupos, material que traer: Dónde se realiza? En el pabellón Hay que traer material? No Se recogen resultados para el cuaderno? Si 6, Dudas frecuentes y sus respuestas: Tengo una duda con la gráfica de fuerzas verticales de la práctica, pues es una montaña y no distingo muy bien la cresta de impacto, el valle y la cresta de aceleración. Si no está muy diferenciado no lo fuerces. En esta práctica en bastantes casos sólo aparecía una cresta (impulsión) sin valle y sin cresta de impacto. Esto sucedía en los que habíais corrido apoyando de antepié. Se puede también, aunque no es lo frecuente, correr con apoyo de antepié, en carrera a ritmo suave. Si fuera ese tu caso dejas vacías las casillas de cresta de frenado y de valle. El pico que te aparece es el de impulsión. 7, Errores más frecuentes: Introducir en el programa de cálculo los datos mal recortados. Hay que introducir sólo los valores de la duración del apoyo. 8, Bibliografía básica: Aguado, X.; Izquierdo, M. Y González, J.L. (998): Biomecánica fuera y dentro del laboratorio. Universidad de León. León. 5

15 Aguado, X (99): Eficacia y técnica deportiva. Análisis del movimiento humano. INDE. Barcelona. Atwater,AE (99): Gender differences in Distance Running. En Biomechanics of Distance Running Cavanagh PR Editor. Capítulo : 6. Human Kinetics, Champaign Illinois Hamilll, J.; Knutzen, K.M. (995): Biomechanical basis of Human Movement. Williams & Wilkins. Baltimore. Mc.Ginnis, P.M. (999): Biomechanics of sport and exercise. Human Kinetics. Champaign Illinois. Williams, KR (): The dynamics of running. En: Biomechanics in Sports. Compilador Zatsiorsky, V.para el International Olimpic Commitee. The Enciclopedia of Sports Medicine. Tomo IX, Capítulo 8: 6-8. Blackwell Science, Oxford. 5

16 Planilla para practicar. Primero rellena los parámetros (hipotéticos) de las gráficas de fuerzas de reacción durante el apoyo de la carrera trotando y esprintando y luego dibújalas: Peso (N) F Verticales trotando esprint. diferencia Velocidad de carrera, Cresta de impacto (N), Cresta de aceleración (N), Valle (N), Cresta de impacto (BW) # DIV/! # DIV/! # DIV/! Cresta de aceleración (BW) # DIV/! # DIV/! # DIV/! Valle (BW) # DIV/! # DIV/! # DIV/! Tiempo hasta CI, Tiempo hasta CA, Tiempo de apoyo, F Anteroposteriores trotando esprint. diferencia Cresta de impacto (BW),,, Cresta de aceleración (BW),,, F de reacción trotando 5 Fuerza (N) F. Vertical F. Anteroposterior,,6,,8,4, 54

17 F de reacción esprintando 5 Fuerza (N) F. Vertical F. Anteroposterior,,6,,8,4, 55

18 , Planilla de observación: 56