martes, 16 de mayo de 2017

INFLUENCIA DEL PESO DE LAS ZAPATILLAS

La elección de las zapatillas es fundamental para optimizar los resultados durante la carrera. Existe una relación entre las numerosas lesiones y el peso de las zapatillas. En efecto el movimiento de las articulaciones depende del diseño de las zapatillas, es decir de su peso, su flexibilidad así como su adherencia al suelo.
En este trabajo vamos a estudiar la influencia del peso de las zapatillas sobre la carrera, luego vamos a analizar el efecto de la flexión de cadera y de rodilla sobre el momento angular y por fin  vamos a tratar del efecto del peso de las zapatillas sobre el momento angular.
El momento angular es una magnitud vectorial que utilizamos en mecánica para caracterizar el estado de rotación de los cuerpos. Su conservación tiene aplicaciones en las fases aéreas de muchos deportes.

Fórmula del momento angular


Ø  L= momento angular(kg.m2/s)
Ø  m=masa (kg)
Ø  r= vector posición
Ø  v= velocidad (m/s)
Ø  sen θ= ángulo que forman los dos vectores anteriores trasladados al origen(grados)
Ø  R2=Radio (m)
Ø  ω= velocidad angular (rad/s).

Figura 1: Representación del momento angular.



En primer lugar, hemos analizado el momento angular sacando fotografías de un salto con flexión de cadera, y después con las caderas extendidas para determinar el vínculo entre el momento angular y la flexión. 

Foto 1 :  Salto con flexión de cadera y rodilla.

Foto 2: Salto sin flexión de cadera.

Se puede ver que en la foto 1, al entrar en el agua la rotación está casi completa, mientras que en la foto 2, menos de la mitad de la rotación ha sido efectuada. Entonces se puede decir que una buena flexión de cadera y de rodilla ayuda a la rotación y permite tener más velocidad angular, como se puede ver en las fotos.
Luego, vamos a estudiar la relación entre los ángulos de flexión de cadera y de rodilla y el peso de distintos tipos de zapatos.
Durante la carrera, el peso de las zapatillas representa un factor determinante para la flexión de cadera y rodilla. En nuestro caso, la deportista corre descalza, luego con zapatos ligeras (134g) no adecuadas para la carrera. Después corre con zapatillas (300g) destinadas para entrenamiento. Por fin, lleva botas pesadas de 418g.

En este vídeo vamos a ver el impacto que tiene el  peso del zapato sobre la amplitud del movimiento de las articulaciones de rodilla y de cadera.

Hemos utilizado el software Kinovea para medir los ángulos de flexión de cadera de la deportista cuando corre con los distintos tipos de zapatos.

Foto 3: Análisis de los grados de flexión de rodilla.

Los ángulos formados por los puntos entre el tobillo, la rodilla y la cadera son respectivamente de 108,5°; 95,7°; 103,6° y 69,3°.
Hemos realizado el mismo análisis para estudiar los grados de flexión de cadera pero esta vez, hemos medidos los ángulos formados por los puntos entre la rodilla, la cadera y la columna vertebral.

Foto 4: Análisis de los grados de flexión de cadera.

Los resultados obtenidos fueron respectivamente para cada tipo de zapatos de 45,8°; 39,1°; 53,6° y 35,3°.
Con este análisis, se puede ver que existe mayor amplitud de flexión cuando la deportista corre descalza o con zapatillas. Sin embargo, hay mucho menos flexión cuando lleva botas.

Gracias a la fórmula del momento angular, se puede ver la relación del momento angular con el peso de los zapatos.


Los resultados están aproximados porque solo hemos cogido el peso de los zapatos depreciando el peso de la pierna y solo hemos tenido en cuenta la rotación de rodilla.
Vemos que cuanto más los zapatos pesan, más grande está el momento angular. Entonces podemos pensar que existe una relación entre el peso y el momento angular. El momento angular más grande es de 14,8.10-2 kg.m2/s con las botas ya que pesan más que por ejemplo zapatillas de deporte, que tienen un momento angular de 13,8.10-2 kg.m2/s.

Para entender mejor la implicación del peso del las zapatillas sobre las flexiones de rodilla y cadera, hemos analizado las 3 fases de la carrera:
·         La primera fase es una fase de apoyo. El pie va pasando desde el talón o el medio pie hasta el ante pie pasando por el arco plantar.
·         La segunda fase se traduce por el contacto del pie con el suelo. El apoyo se encuentra por delante de nuestro centro de gravedad, entre los metatarsianos y el dedo pulgar.
·         La tercera fase es una fase de vuelo. El pie está en el aire, mientras que con nuestro otro pie empezamos la fase de aterrizaje, consiguiendo un nuevo apoyo.

Ralizamos dos gráficos :uno de flexión-extensión de rodilla y otro de cadera, indicando las 3 fases de la carrera. 

Vemos que la flexión máxima de rodilla está mucho menos elevada con las botas y que aumenta a medida que el peso disminuye. Entonces el ángulo de flexión máxima con zapatillas está superior al aquel con zapatos ligeros ya que esas últimas son pocas adaptables para la carrera.


Podemos ver que la flexión máxima de cadera está más elevada con las zapatillas así como descalzo y que disminuye según el peso de los zapatos. Por ejemplo el ángulo está de 48° con zapatillas mientras que está solo de 31° con botas.

Para concluir, se puede decir que las zapatillas modernas están diseñadas para reducir las fuerzas de impacto, así como las lesiones y las heridas debidas al exceso de ejercicio.
El peso de los zapatos tiene un impacto significativo sobre la carrera porqué cuando hay mucho peso (botas) el ángulo de flexión disminuye. Existe también otros factores que hay que tener en cuenta como la adaptación del zapato para la carrera.

Gracias a nuestro analísis, se puede decir que una zapatilla pesada tiene un momento angular más elevado. Además, la flexión de rodilla y de cadera está más importante cuando las zapatillas están ligeras. Entonces, podemos concluir que cuanto más un zapatilla está pesada más el ángulo de flexión de rodilla y de cadera reduce, lo que induce un momento angular más importante.

Bibliografía

(1)Knapik JJ, Orr R, Pope R, Grier T. Injuries And Footwear (Part 2): Minimalist Running Shoes. J Spec Oper Med. 2016 Spring; 16(1):89-96.


(2)Schulze C, Lindner T, Woitge S, Schulz K, Finze S, Mittelmeier W, Bader R. Influence of footwear and equipment on stride length and range of motion of ankle, knee and hip joint. Acta Bioeng Biomech. 2014; 16(4):45-51.

(3)Thompson M, Seegmiller J, McGowan CP. Impact Accelerations of Barefoot and Shod Running. Int J Sports Med. 2016 May;37(5):364-8.

(4) García L, Araguas R. ANALISIS BIOMECANICO DE LA MARCHA Y LA CARRERA. http://www.gym19.com.ar/kinesis.html

(5) Roche L.E. Biomecánica de carrera. Análisis Kinovea. Postgrado podología deportiva. Jun 2015.


Autores del artículo;

BIBES Léa
VERDIER Marie
CAZOBON Elorie
GALLAND Isaline
ARNAUD-THEIL Anna
DOYARSABAL-FRAMENT Gaëlle

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