Mecánica y Biomecánica

La mecánica, rama de la física, estudia las leyes del movimiento y el equilibrio, dividiéndose en:

  • Estática: Analiza cuerpos en equilibrio, ya sea en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme (ej: escalador en reposo, surfista en tabla).
  • Dinámica: Estudia cuerpos cuyo estado de movimiento cambia.

La biomecánica, a su vez, se divide en:

  • Cinemática: Describe el movimiento (en línea recta o angular) sin considerar las fuerzas que lo producen. Analiza tiempo, desplazamiento, velocidad y aceleración (análisis cualitativo). Ej: distancia recorrida por un jugador, velocidad de carrera, aceleraciones, tiempo de pausa, uso del espacio de juego.
  • Cinética: Estudia las fuerzas que producen el movimiento, incluyendo masa, fuerza y energía (análisis cuantitativo). Ej: fuerza en un lanzamiento a canasta, salida de un velocista.

Análisis del Movimiento

Existen dos enfoques para analizar el movimiento:

  • Cualitativo: Descripción directa del movimiento a través de observación, videos o fotografías, sin considerar las fuerzas implicadas.
  • Cuantitativo: Descripción numérica que involucra medición e instrumentación, considerando las fuerzas implicadas. Es útil en investigación.

Conceptos Fundamentales de Física

  • Peso: Fuerza de atracción gravitatoria de la Tierra sobre un cuerpo. Varía inversamente con la distancia a la Tierra.
  • Masa: Cantidad de materia de un cuerpo. Es constante independientemente de la ubicación.
  • Cuerpo: Objeto con masa y dimensiones definidas.
  • Movimiento: Cambio de posición de un cuerpo en el espacio, producido por una fuerza. Requiere un objeto, un medio, un sistema de referencia y una fuerza.
  • Magnitud escalar: Se describe con un número y una unidad (ej: peso, distancia, tiempo).
  • Trabajo mecánico: Producto de la fuerza aplicada por la distancia de desplazamiento (W = F x D). Es una magnitud escalar.
  • Fuerza: Interacción que produce un cambio en el movimiento de un cuerpo. Se mide en Newtons (N) o Kilogramo-fuerza (Kgf).

Historia de la Biomecánica

  • Antigüedad: Arquímedes y el principio de flotación.
  • Edad Media: Interés en el movimiento a través de juegos y torneos de caballeros.
  • Siglos XVII-XVIII:
    • Isaac Newton: Leyes de la inercia y la gravitación.
    • Giovanni Borelli: Considerado el padre de la biomecánica.
    • Francis Glisson: Estudios sobre la contracción muscular.
    • Culmann: Teoría de la arquitectura de los huesos.
  • Actualidad: La biomecánica se aplica al deporte y la mejora del rendimiento.

Factores que Influyen en el Movimiento

Fuerzas Internas

Generadas por el sistema musculoesquelético para producir movimiento, actuando como un sistema de palancas. Incluyen:

  • Fuerza muscular
  • Acción articular
  • Tensión de tendones y ligamentos

Fuerzas Externas

Se oponen o favorecen el movimiento. Incluyen:

  • Roce
  • Resistencia del agua y aire
  • Gravedad

El movimiento resultante depende del balance entre fuerzas internas y externas:

  • F1 > F2: Hay movimiento.
  • F1 < F2: No hay movimiento.
  • F1 = F2: Equilibrio.

Resistencias Externas

Tipos de resistencias que se pueden encontrar durante el movimiento:

  • Resistencia uniforme: Intensidad constante durante todo el movimiento (ej: balones medicinales, sacos de arena).
  • Resistencia progresivamente creciente: La resistencia aumenta a medida que avanza el movimiento (ej: resortes, elásticos).
  • Resistencia graduada a voluntad: La resistencia se ajusta manualmente (ej: propio peso corporal, resistencia de un compañero).

Biomecánica del Sistema Musculoesquelético

Mecánica Ósea

El esqueleto proporciona soporte y permite el movimiento. Sus propiedades mecánicas son:

  • Resistencia: Capacidad de soportar cargas sin fracturarse.
  • Elasticidad: Capacidad de recuperar la forma original después de una deformación.
  • Plasticidad: Deformación permanente después de una carga.

Factores que influyen en las propiedades mecánicas del hueso:

  • Tamaño: A mayor tamaño, mayor resistencia.
  • Forma: La distribución del tejido óseo influye en la resistencia a la flexión.
  • Composición: La edad y la actividad física afectan la densidad y estructura ósea.
  • Actividad muscular: La contracción muscular protege al hueso al regular las cargas.
  • Crecimiento óseo: Puede verse afectado por traumatismos o cargas repetitivas.

Tipos de Huesos

  • Largos
  • Cortos
  • Planos
  • Irregulares

Esfuerzos sobre el Hueso

  • Flexión
  • Compresión
  • Tracción
  • Torsión
  • Cizallamiento

Anomalías Óseas

  • Fractura: Pérdida de continuidad del tejido óseo.
  • Luxofractura: Fractura con pérdida de contacto entre las superficies articulares.

Articulaciones

Puntos de unión entre dos o más huesos. Permiten el movimiento y proporcionan estabilidad.

Tipos de Articulaciones

  • Uniaxiales: Movimiento en un solo eje.
  • Biaxiales: Movimiento en dos ejes.
  • Triaxiales: Movimiento en tres ejes.
  • No axiales: Movimiento limitado o deslizante.

Componentes de una Articulación Sinovial (Diartrosis)

  • Superficies articulares
  • Cartílago articular
  • Cavidad articular
  • Líquido sinovial
  • Cápsula articular
  • Membrana sinovial
  • Ligamentos

Movimientos Articulares

  • Flexión: Disminución del ángulo articular.
  • Extensión: Aumento del ángulo articular.
  • Abducción: Alejamiento del plano medio del cuerpo.
  • Aducción: Acercamiento al plano medio del cuerpo.
  • Rotación: Movimiento alrededor de un eje longitudinal.
  • Circunducción: Movimiento circular combinando flexión, extensión, abducción y aducción.
  • Pronación: Rotación del antebrazo, palma hacia abajo.
  • Supinación: Rotación del antebrazo, palma hacia arriba.
  • Inversión: Rotación del pie, planta hacia adentro.
  • Eversión: Rotación del pie, planta hacia afuera.

Músculos y Tendones

Los músculos generan la fuerza necesaria para el movimiento a través de la contracción muscular. Los tendones transmiten la fuerza muscular a los huesos, permitiendo el movimiento articular.

Cadenas Cinéticas

Describen la interconexión de las articulaciones y músculos durante el movimiento.

Cadena Cinética Abierta

El extremo distal del miembro se mueve libremente (ej: lanzamiento, patada, carrera).

Cadena Cinética Cerrada

El extremo distal del miembro está fijo (ej: sentadillas, flexiones).

Cadena Cinética Frenada

Combinación de movimientos abiertos y cerrados (ej: levantamiento de pesas).

Factores Limitantes de la Movilidad

  • Factores normales: Estructura ósea, elasticidad muscular, edad.
  • Factores patológicos: Lesiones, enfermedades, cirugías.

Tipos de Flexibilidad

: laxo, rigidos y mixto. tipos de sedentario: pierde movilidad: tipo normal activo: sigue proceso fisiologico normal, tipo deportista: prolonga movilidad, pero debe dosificar sus entrenamientos si no se produce efectos contrarios. endomorfo : tendencia a la obecidad, mesomorfo: predomina el sistema muscular, ectomorfo: caracterizado por tejido graso escaso.