FUNDAMENTOS DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA

Este manual expone una explicación sencilla a las complejas causas que hacen posible el movimiento humano. Para ello, se da prioridad al desarrollo explicativo de los conceptos y las ideas, a partir de la necesaria fundamentación biológica, física y matemática. Dirigido tanto a universitarios y profesionales del deporte, se adapta a la diferente formación sobre las perspectivas científicas que fundamentan la Biomecánica.

En primer lugar, se sitúa a la Biomecánica como Ciencia del Deporte, y se explica el origen del movimiento, es decir, de las fuerzas desarrolladas por la contracción muscular. A continuación se abordan los clásicos fundamentos generales sobre estática, cinemática o dinámica, así como la energética del movimiento humano.

En todo proceso de aprendizaje, las teorías exigen una transferencia aplicada, lo que se ha resuelto mediante el desarrollo de ocho prácticas de laboratorio, relacionadas con los principales fundamentos que se abordan en el texto.

capítulo 1 La biomecánica como ciencia del deporte
1.1. Las ciencias del deporte 17
1.2. Concepto y desarrollo de la Biomecánica Deportiva 22
1.3. 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 35
2.1.1. Elasticidad y resistencia de los materiales biológicos 36
2.1.2. Estrés mecánico. Concepto y clasificación 37
2.1.3. Relación entre el estrés y la deformación. El módulo de Young 40
2.2. Mecánica y estructura ósea del organismo 43
2.3. Mecánica y estructura de los tendones y ligamentos 49
2.4. Mecánica y estructura muscular 53
6 FUNDAMENTOS DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
2.4.1. La fibra muscular 54
2.4.2. Tipos de fibras musculares 57
2.5. El control neuromuscular 59
2.5.1. La unidad motora 60
2.5.2. Mecanismos de regulación de la fuerza muscular 61
2.5.3. 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 75
3.2. Modelo mecánico de tres elementos
para la contracción muscular 77
3.3. Relación entre la fuerza muscular y la velocidad 81
3.3.1. Tensión-velocidad en actividad concéntrica 81
3.3.2. Tensión-velocidad en actividad excéntrica 84
3.4. Relación entre fuerza muscular y longitud 85
3.5. El ciclo estiramiento-acortamiento 87
3.5.1. Fases del ciclo estiramiento-acortamiento 88
3.6. Análisis de los registros de la fuerza muscular 91
3.6.1. Curva fuerza estática-tiempo 93
3.6.2. Curva fuerza dinámica concéntrica-tiempo 94
3.6.3. 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
ÍNDICE 7
4.2. Masa: concepto general 107
4.2.1. Masa gravitatoria e inercial 107
4.2.2. Equivalencia entre masa gravitatoria e inercial 110
4.3. Fuerza y tensión: concepto general 112
4.3.1. Carácter vectorial de la fuerza 113
4.3.2. Fuerza neta y fuerza resultante 114
4.4. Momento de una fuerza 115
4.4.1. Relación entre los momentos de fuerza y de resistencia 116
4.4.2. Carácter vectorial del momento de una fuerza 118
4.5. Centro de masas (CM) y centro de gravedad (CG):
concepto general 120
4.5.1. 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 132
5.2. Diagrama de fuerzas de los sistemas coordinados 134
5.2.1. Fuerzas internas y externas al sistema 135
5.2.2. Clasificación y representación de las fuerzas externas 137
5.3. El sistema coordinado del cuerpo humano 140
5.3.1. Definición del modelo 141
5.3.2. Los parámetros inerciales 143
5.4. Determinación del centro de gravedad del cuerpo humano 145
5.5. Estabilidad del equilibrio del cuerpo humano 148
5.5.1. Centro de presión (CP): concepto y su relación con la estabilidad 149
5.5.2. Factores que condicionan la estabilidad 151
5.5.3. Tipos de equilibrio según la estabilidad del sistema 153
5.5.4. Ajustes posturales del cuerpo humano 155
Actividades prácticas: Análisis del equilibrio humano.
La estabilometría. 157
Glosario de términos 160
Ejercicios y actividades 162
capítulo 6 Cinemática lineal y angular
6.1. El movimiento: concepto y clasificación 165
6.1.1. Clasificación del movimiento según las dimensiones
en que se reproduce 166
6.1.2. Clasificación del movimiento según la trayectoria descrita 167
6.1.3. Clasificación del movimiento según los cambios que se producen
en la velocidad 170
6.2. Los sistemas de referencia 170
6.2.1. Sistemas de referencia inerciales y no inerciales 172
6.2.2. Sistema de referencia del propio cuerpo y locales 174
6.3. Cinemática lineal 175
6.3.1. Vector posición, vector desplazamiento y trayectoria 176
6.3.2. Velocidad lineal media e instantánea 180
6.3.3. Aceleración lineal media e instantánea 184
6.3.4. Relación entre variables cuando la aceleración es constante 189
6.3.5. Análisis de las trayectorias aéreas: movimientos parabólicos 192
6.4. Cinemática angular 195
6.4.1. Medida del ángulo. Grados y radianes 196
6.4.2. Determinación de los ángulos 197
6.4.3. Posición y desplazamiento angular 198
6.4.4. Velocidad angular media e instantánea 200
6.4.5. Aceleración angular media e instantánea 202
6.4.6. 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 214
7.1.1. Principio de conservación de la cantidad de movimiento 214
7.2. La Segunda Ley de Newton para los movimientos
rectilíneos 218
7.3. Impulso mecánico: concepto y aplicaciones 219
ÍNDICE 9
7.4. Teorema del centro de masas 223
7.5. Principio de fuerza inicial 227
7.6. Principio de coordinación de impulsos parciales 231
7.7. Fuerzas de rozamiento: concepto y aplicaciones 233
7.7.1. Fuerza de rozamiento estática y dinámica 235
7.7.2. 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 251
8.1.1. Teorema de ejes paralelos o de Steiner 254
8.1.2. El momento de inercia del cuerpo humano 256
8.2. Segunda Ley de Newton para la rotación 260
8.3. Momento angular: concepto y aplicación 261
8.3.1. El momento angular del cuerpo humano 264
8.3.2. Principio de conservación del momento angular 267
8.3.3. Transferencia del momento angular 270
8.4. Impulso angular: concepto y aplicaciones 272
8.5. Las cadenas cinéticas: concepto y aplicación 275
8.5.1. 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 289
9.1.1. Densidad y viscosidad 290
9.1.2. Fuerza y presión ejercida por los fluidos 292
10 FUNDAMENTOS DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
9.1.3. Flotabilidad de los cuerpos 294
9.2. Fuerza de arrastre 295
9.2.1. Fuerza de arrastre viscoso 297
9.2.2. Fuerzas de arrastre de forma 297
9.3. Fuerza de sustentación 300
9.4. 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
10.1. Trabajo mecánico: concepto y aplicaciones 317
10.2. Energía mecánica 321
10.2.1. Energía mecánica cinética 321
10.2.2. Energía mecánica potencial 323
10.2.3. Energía mecánica total del cuerpo humano 324
10.2.4. Ley de conservación de la energía 325
10.3. Eficiencia mecánica 327
10.3.1. Causas que reducen la eficiencia mecánica en el movimiento 328
10.4. Potencia 332
10.5. Impactos elásticos entre superficies 334
10.5.1. 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
ÍNDICE 11
Anexo II Funciones trigonométricas
Soluciones a los problemas
Capítulo 1 357
Capítulo 2 358
Capítulo 3 360
Capítulo 4 361
Capítulo 5 363
Capítulo 6 366
Capítulo 7 369
Capítulo 8 372
Capítulo 9 375
Capítulo 10 377