jueves, 11 de diciembre de 2014

Ángulo de penación

El ángulo de penación de un músculo (el ángulo formado por los fascículos y la aponeurosis interna) refleja la orientación de las fibras musculares en relación al tejido conectivo/tendón. El ángulo de penación afectará, por lo tanto, la transmisión de la fuerza a los tendones y huesos.

No todos los músculos presentan los sarcómeros alineados en paralelo con el eje longitudinal del músculo. Los que tienen las fibras musculares alineadas de forma oblicua con el tendón se denominan músculos peniformes, y el ángulo de penación con el tendón puede condicionar el número de sarcómeros por área de sección transversal y, por lo tanto, a la fuerza máxima que se puede producir. Cualquier factor que altere el ángulo de penación afecta por lo tanto la velocidad y la fuerza de acortamiento, siempre y cuando se mantenga constante el área de sección transversal.

La suma de las fuerzas de todas las fibras individuales que están siendo aplicadas al tendón pertinente durante la contracción muscular está reducida por un factor de cos(α) (donde α = ángulo de penación).
Por consiguiente, los ángulos de penación más pequeños tienen una ventaja mecánica respecto a la transmisión de fuerza al tendón.

Los músculos con mayor ángulo de penación (fibras musculares con mayor ángulo con respecto al eje del tendón) tienen más sarcómeros en paralelo y menos en serie; están, por lo tanto, más capacitados para generar fuerza, pero la velocidad máxima de acortamiento es menor que la de los músculos con menos ángulo de penación. El ángulo de penación de un mismo músculo puede variar, dependiendo de factores hereditarios o incluso del entrenamiento, lo cual podría ayudar a explicar algunas de las diferencias observadas en fuerza y velocidad entre sujetos que parecen tener músculos del mismo volumen.



Según estudios científicos mediante el método ultrasónico, el  ángulo de penación en el músculo  tríceps esta   entre los  10  y 60 grados entre personas con edades comprendidas entre 10 y los 60 años. También mediante la obtención de muestras ultrasónicas se ha llegado a la conclusión de que existe relación entre el ángulo del fascículo y el grosor muscular; esto podría implicar que la hipertrofia muscular podría acompañar a un aumento en el  ángulo de las fibras. Debe  tenerse en cuenta que los ángulos de penación medidos por ecografía son  aquellos entre la aponeurosis y los fascículos.
Otros ejemplos de ángulos de penación son por ejemplo el vasto lateral que presenta un ángulo de penación entre los 8 y los 25 grados.

Al aumentar el ángulo de penación es más pequeña la cantidad de fuerza transmitida al tendón. Por consiguiente, los ángulos de penación más pequeños tienen una ventaja mecánica respecto a la transmisión de fuerza al tendón (Ej. Gastrocnemio medial à sobre la articulación del tobillo está en desventaja cuando la rodilla está en posición de 90°, el ángulo de penación de 60° permite sólo la mitad de la fuerza aplicada al tendón).
 

[Pérdida de fuerza en el eje mecánico muscular debida a un aumento del ángulo de penación.]

Otro dato a tener en cuenta es que el ángulo de penación es la variable de arquitectura muscular que peores resultados da respecto a fiabilidad, debido principalmente a que en algunos sujetos las imágenes obtenidas son difíciles de interpretar. También influye el que en los músculos con ángulos de penación pequeños (entre 8 y 25 grados) como el vasto lateral, pequeñas variaciones en la medida (entre 1 y 2 grados) significan un error porcentual grande.

No obstante la fiabilidad es suficientemente buena para seguir usando la actual metodología


Ventajas de la penación:
1-. Para un mismo volumen muscular, un músculo con mayores ángulos tiene una mayor PCSA.

2-. Los sarcómeros operan en una parte más ventajosa de su curva longitud-extensión puesto que los fascículos rotan, además de acortarse. Esto provoca que el recorrido del tendón sea mayor que el acortamiento individual de cada uno de los fascículos.

3-. Se puede incluir mas material contráctil para una misma área de tendón

Por otro lado, el entrenamiento de alta intensidad tradicional a largo plazo se sabe que aumenta el ángulo de  penación. Del mismo modo, una sola sesión de ejercicio en bicicleta o saltos repetitivos han demostrado que aumenta de forma aguda el grosor muscular y el ángulo de penación del fascículo.

Cuanto más elevados son los ángulos de penación, la eficacia en la transmisión de la fuerza de los fascículos al tendón disminuye en función del coseno del ángulo de penación.




También se puede obtener un  aumento de los ángulos de penación después de entrenamientos de resistencia para una mayor rigidez de los tendones y aponeurosis. En apoyo de esta idea, se ha demostrado el aumento de la rigidez de los tendones humanos después de entrenamiento de resistencia y, además, el acortamiento del fascículo. De este modo, las personas sedentarias son las que presentarán un  menor grado en los ángulos de penación

¿Quieres saber más?
Referencias bibliográficas:

  • Trotter,J,A.(1993)Functional morphology of force transmission in skeletal muscle.Acta Anat.146,205-222
  • Kawakami,Y..Abe.T,aand Fukunaga,T.(1993)Muscle-fiber pennation angles are greater in hypertrophied than in normal muscles.J.appl.Physiol.74,2740-2744
  • Herzog ,W,and Read,J(1993)Lines of action and movement arms of the mahor force-carrying structures crossing the human knee joint.J.Anat.182.213-230
  • Gans,C.and Gaunt.A.S,(1991)Muscle architecture in relation to function ,J.Biomechanics  24.53 65.
  • Henriksson-Larsen.K.Wretling,M,Lorentzon,R.and Oberg,L,(1992)Do muscle fiber size and fiber angulation correlate in pennated human muscles?Eur.J.uppl.Physiol.64,68-72






miércoles, 3 de diciembre de 2014

El salto vertical desde el punto de vista cinemático y dinámico

Si tenemos que definir lo que es un salto vertical, lo presentaríamos seguramente como el acto de levantar el centro de gravedad de nuestro cuerpo lo más alto en el plano vertical únicamente con el uso de los propios músculos. Es utilizado frecuentemente en muchos gestos en la práctica deportiva y en algunos de la vida cotidiana. 

Encontramos dos tipos de salto vertical: el primero “salto vertical de pie”, corresponde a un salto vertical desde cero y que no incluye medidas en absoluto, y el segundo el “ejecución de salto vertical” que se refiere a uno después de un enfoque o correr para ayudar a añadir energía para el salto en un esfuerzo por mejorar el de pie. Sirve de medida de referencia para los atletas. Este movimiento (salvo en los test balísticos que se realizan con las manos en la cintura) va siempre acompañado de un balanceo de los brazos que nos ayudan en el impulso. Es posible introducir mejoras en este movimiento. Por eso tenemos que fortalecer los músculos principales y principalmente en el tren inferior. 

También se necesita un entendimiento del equilibrio y del control del cuerpo, ya que usar todo nuestro cuerpo nos permite obtener mayor velocidad al despegar. Diferentes estudios han encontrado que la técnica aumenta el desempeño del salto vertical cuando se usa el balanceo de los brazos, el cual consigue un aumento en la altura y en la velocidad del centro de masa (CM). El aumento en la altura se origina en el momento del despegue debido a la elevación de los brazos y en la velocidad, el aumento proviene de una serie de eventos que permiten que los brazos generen una energía temprana y posteriormente se transfiera al resto del cuerpo durante la etapa posterior del salto. La energía proviene de las articulaciones de brazos y codos, así como del trabajo extra realizado por la cadera. Uno de los ejemplos donde más claro podemos ver este salto vertical aplicado al deporte es en el bloqueo que se utiliza en el voleibol, donde el jugador pegado a la red, despega lo más alto posible para interceptar el remate del equipo contrario. 


video

Desde el punto de vista biomecánico, se parte de una posición inicial erguida con tobillos a 90⁰ y 180⁰ en tobillos y caderas, para ya luego realizar la flexión de rodillas para ayudar a la impulsión. Desde el punto de vista cinemático y dinámico podríamos diferenciar varias etapas: 

Punto de partida del salto vertical: El saltador relaja las piernas y los músculos de la cadera permitiendo a las rodillas y las caderas flexionarse bajo el efecto de la gravedad. La fuerza resultante del salto se vuelve negativa, el centro de masa del saltador está bajando y la aceleración es negativa. 

Punto de aceleración mínima: El saltador ha comenzado a activar los músculos de las piernas pero el centro de masa corporal CMC está todavía moviéndose hacia abajo. La fuerza resultante sobre el centro de masa es todavía negativa. 

Punto de velocidad mínima: La fuerza resultante es ahora positiva, el saltador se acelera hacia arriba, si bien se sigue moviendo hacia abajo. 

Punto de altura mínima (velocidad cero): Fase de empuje donde el saltador se mueve hacia arriba y extiende las rodillas y la cadera. La velocidad es ahora positiva y hacia arriba. Para muchos saltadores la máxima reacción ocurre tempranamente en esta fase, rápidamente después del punto más bajo del movimiento. 

Punto de equilibrio de fuerzas (aceleración cero): La fuerza de reacción cae por debajo del peso corporal. La fuerza resultante sobre el saltador y la aceleración del centro de masa son negativas. El centro de masa está todavía moviéndose hacia arriba pero ha comenzado a detenerse debido al efecto de la gravedad. 

Punto de despegue: Fase de vuelo (ascenso). El centro de masa corporal se mueve hacia arriba, con un movimiento desacelerado, por la acción de la fuerza peso. 

Punto de máxima altura: Fase de vuelo (descenso). El centro de masa corporal se mueve hacia abajo (velocidad negativa) y la velocidad está aumentando. 

Punto de aterrizaje: Primer contacto del pie con el suelo, la fuerza de reacción muestra un agudo pico consecuencia del impacto. 

Punto de recepción: Después de la fase de aterrizaje, realizamos un movimiento de flexión de rodilla para “absorber” el choque y aliviar las rodillas. 

En esta fase la fuerza realiza el camino inverso que antes, entonces en la primera fase la que preceda el salto la fuerza se transmite de los pies hacia la cabeza, aunque ahora pasa por el otro sentido pues de la cabeza hacia los pies. 

Punto final (retorno a la posición inicial): Es la última fase que podemos describir en el salto vertical siguiendo a los imágenes, después de la recepción retornamos en nuestra posición inicial, en bipedestación “normal”. 



BIBLIOGRAFÍA
  • http://valdarial12.wordpress.com/conceptos-3/ 
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Vertical_jump 
  • M T Miralles, R Paterson, A Paterson, C Barros, R Vecchio, I Ghersi. Estudio Integrado de la Etapa Positiva de un Salto Vertical con Contramovimiento y Balanceo de Brazos. Comunicación. XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica. Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011. 
  • Lees, A., Vanrenterghem, J., De Clercq, D. J. (2004).The maximal and submaximal vertical jump:implications for strength and conditioning. Strength Cond Res. Nov;18(4):787-9 
  • Catalina González Cruz, Federico Bregains, Ariel Braidot. Análisis cinemático del salto en pacientes sin patologías en extremidades inferiores. Revista Ingeniería Biomédica .ISSN 1909–9762, volumen 2, número 3, enero-junio 2008, págs. 33-39 

sábado, 8 de noviembre de 2014

El tiro parabólico

I-. QUÉ ES UN TIRO PARABÓLICO

Un tiro parabólico es un movimiento en el cual un objeto describe una trayectoria en forma de parábola, esto sucede al lanzar un cuerpo con una velocidad que forma un ángulo con la horizontal (eje X).  El arco descrito por el objeto es el que recibe el nombre de parábola ya que se ajusta a la ecuación de la  misma.
  



Este tipo de movimientos se analizan como la composición de dos movimientos rectilíneos simultáneos e independientes entre sí, uno horizontal y otro vertical por lo que los estudiaremos de forma separada.
En el eje X, eje horizontal, se produce un MRU (movimiento rectilíneo uniforme) y en el eje Y, eje vertical,  se produce un MRUA (movimiento rectilíneo uniformemente acelerado). En los estudios que vamos a analizar supondremos que no existe ninguna fuerza externa (como por ejemplo el viento) sobre nuestro experimento, salvo la de la gravedad. La gravedad la consideramos negativa: g= -9,8m/s^2  porque establecemos un eje de coordenadas en el cual lo que va hacia abajo es negativo, lo que va hacia arriba es positivo, lo que va hacia la derecha es positivo y lo que va a la izquierda negativo.


II-. DE QUÉ SE COMPONE

Como ya se ha dicho, en este tipo de movimiento, un objeto se mueve en dos direcciones: horizontalmente sin aceleración, ya que no actúa ninguna fuerza externa y verticalmente con aceleración constante debido a la acción de la gravedad, g = –9.8 m/s2. Las ecuaciones básicas para describir este movimiento son:
  • Ecuaciones de movimiento vertical o eje Y (aceleración = g = –9.8 m/s2):


  •  Ecuaciones de movimiento horizontal o eje X (no hay aceleración):



Como hemos comentado antes, el tiro parabólico se forma cuando se lanza un objeto con una velocidad formando un ángulo con el eje horizontal (eje X), al estudiar el eje X y el eje Y de forma separada, esta velocidad la descompondremos en componente de velocidad en el eje X (V _x) y en componente de velocidad en el eje Y (V _y). 



Por el hecho de que la velocidad es un vector,  queda  la fórmula de la siguiente manera:



En el tiro parabólico aparecen otros conceptos;  que son alcance máximo, que es el máximo espacio recorrido en el eje X y la altura máxima, que es la máxima altura que adquiere el objeto al lanzarlo hacia arriba, esto ocurre cuando la velocidad en ese momento es 0.

Como la velocidad final (V_f) en el punto más alto de la trayectoria es 0, usando las fórmulas anteriormente citadas, obtenemos que:


Donde el valor máximo se obtiene para θ =90º

En lo que respecta al alcance máximo la fórmula queda de la siguiente manera:


Donde t es el tiempo que el objeto permanece en el aire.

También podemos usar otra fórmula porque sabemos que S_(y )=0 en este punto, por lo que:



Donde el valor máximo se obtiene para θ =45º, teniendo el mismo valor para θ = 45+a y θ = 45-a. Por ejemplo, el alcance es el mismo para proyectiles lanzados con ángulos de 30º y 60º. 


III-. DÓNDE SE ENCUENTRA ESTE MOVIMIENTO

En la vida cotidiana aparece este movimiento muchas veces: por ejemplo, el recorrido de la pelota de golf después de su impulso por el palo, la trayectoria descrita por un nadador al saltar de cabeza al agua, la trayectoria que describe una persona al hacer paracaidismo, cundo hacemos un lanzamiento o un chut a portería (IMAGEN 1), cuando lanzamos un balón de baloncesto a canasta (IMAGEN 2), en un salto de longitud, tanto con los pies juntos (saltos de canguro) (IMAGEN 3), como en atletismo al hacer el salto de longitud (IMAGEN 4).

Imagen 1
Imagen 2
Imagen 3
Imagen 4

  • Tomemos el ejemplo de un lanzamiento de jabalina:

La distancia entre el lanzamiento y la llegada al suelo depende del ángulo de lanzamiento y de la fuerza. La gravedad no cambia nunca, por  lo que siempre será negativa e igual a -9,8m/ s2

El movimiento parabólico no sólo aparece en aspectos deportivos. También aparecen en juegos, como en el famoso Angry Birds, en el cual depende del ángulo y de la fuerza de lanzamiento para poder derribar a los oponentes. También es muy frecuente el estudio de este movimiento en balística, con el lanzamiento de los misiles, bombas…


IV-. CONCLUSIONES

Con este trabajo hemos llegado a la conclusión de que para estudiar el tiro parabólico, una de las cosas más importantes para demostrar el principio de independencia de movimientos en el eje X y el en eje Y, es la velocidad. También hemos llegado a la conclusión de que la distancia que recorre el objeto está relacionada con la velocidad que se produce en el eje X, y no tiene nada que ver con la velocidad del eje Y

Y por último,  la máxima altura alcanzada por el objeto al ser lanzado viene dada única y exclusivamente por la velocidad en el eje Y.


V-. QUIERES SABER MÁS

viernes, 28 de febrero de 2014

Cómo subir mi trabajo a Google Drive


Tenéis a vuestra disposión un manual para subir vuestros archivos a Google Drive. Para descargarlo simplemente tenéis que pinchar en el siguiente enlace.
https://drive.google.com/a/usj.es/file/d/0B5k8s_v0OK1mVklrVEZ1aXR0d1U/edit?usp=sharing

Para el trabajo de Funny Biomechanics deberéis crear un archivo comprimido debidamente renombrado tal y como se indica a continuación: "FB_Grupo_Tema desarrollado".

 Enlace a Google Drive aquí.

domingo, 2 de febrero de 2014

Aquí estamos ya

Bienvenidos a la página de Funny Biomechanics de la Universidad San Jorge. Desde aquí os iremos acercando de una manera diferente y divertida al mundo de la Biomecánica para poder entenderla desde un punto de vista sencillo. En próximas fechas iremos añadiendo contenido relacionado esta disciplina. 

Podéis seguirnos en Facebook o Twitter para ser los primeros en estar al día de toda la información aquí publicada.

Un saludo, 

el equipo de Funny Biomechanics.