objetivos, principios y aparatos de medición (2023)

1.Introducción

La biomecánica del movimiento humano tiene su origen en la Edad Antigua, aunquesu desarrollo definitivo como disciplina científica se produce en el Siglo XIX.La biomecánica de la actividad física y el deporte ha adquirido una especialrelevancia en las últimas tres décadas, a partir del interés mostrado porinvestigadores de distintas disciplinas en el análisis de actividades motricescomo la marcha, la carrera o el salto. Esta investigación biomecánica seorienta, por tanto, a diversas áreas del movimiento humano. Entre otras, sepueden mostrar las siguientes:

• Mecánica del movimiento humano.

• Funcionamiento de músculos, tendones, ligamentos, cartílagos y huesos.

• Carga y sobrecarga de estructuras específicas.

• Factores influyentes en el desarrollo corporal.

En el ámbito de la biomecánica, se pueden establecer objetivos y principiosque fundamentan de forma teórica esta disciplina científica, así como algunosde los aparatos de medición que se emplean para investigar y registrar datosque ayudan a mejorar el rendimiento deportivo, prevenir lesiones deportivas ymejorar la ergonomía en las actividades cotidianas.

2.Objetivos de la biomecánica de la actividad física y el deporte

Según Gutiérrez (1999), se pueden plantear los siguientes objetivos:

1. Educación y reeducación física: orientar hacia aspectos muy específicos relacionados con la incidencia social sobre los desequilibrios del hombre.

2. Reeducación deportiva: conocer las bases biomecánicas que inciden en los ejercicios físicos, siendo capaz de solucionar (fuera del ámbito patológico) de forma individualizada las posibles causas de las lesiones deportivas.

3. Metodología del aprendizaje deportivo: agrupar y esquematizar el gesto en función de las leyes mecánicas, conocer el modelo o patrón de movimientos más eficaz que se debe enseñar.

4. Rendimiento deportivo: perfeccionar la técnica deportiva para mejorar los resultados en competición, desarrollar investigaciones para mejorar la técnica deportiva.

3.Principios de la biomecánica de la actividad física y el deporte

Laidentificación de las variables mecánicas que intervienen en las habilidades ydestrezas motoras, así como en los gestos técnicos de los deportes, facilitala detección de errores, sus causas, y también previene lesiones. SegúnHochmuth (1973), en el ámbito de la actividad física y el deporte se puedenconsiderar una serie de principios mecánicos:

Principiodel curso óptimo de la aceleración,que plantea que todo movimiento corporal con el que se pretenda alcanzar unaelevada velocidad final (Ej. Lanzamiento de disco en atletismo) debeaprovecharse la longitud óptima de la trayectoria de aceleración, quedependerá de la magnitud del impulso de frenado en relación con el impulso deaceleración.

Principiode coordinación de impulsos parciales,que muestra que todo movimiento corporal con el que se pretenda alcanzar unaelevada velocidad final dependerá de una serie de aspectos que favorezcan laprolongación del recorrido de aceleración y una mayor eficacia muscular. Estosaspectos son:

• Una coordinación de impulsos parciales originados en los segmentos corporales, pierna-tronco-hombro-brazos.

• Esta sucesión de impulsos debe seguir una dirección espacial.

Principiode reacción o contraefecto. Basado enla Tercera Ley de Newton, esta premisa muestra que cualquier fuerza que actúasobre una superficie rígida provoca una fuerza de reacción.

Principiode conservación del impulso, que indicaque cualquier movimiento que implique un giro (Ej. Salto con pértiga enatletismo), si se mantiene la cantidad de movimiento de rotación constante,puede modificarse su velocidad angular, cambiando la posición de lo segmentos,aproximándolos o alejándolos del eje de giro.

4.Aparatos de medición en biomecánica de la actividad física y el deporte

1.Goniómetro

Definición

Delgriego gonía, ángulo, y metron, medida, es un instrumentodestinado a medir los ángulos. Se utiliza para medir los ángulos de la cara ydel cráneo, y para medir la amplitud de los movimientos de ciertasarticulaciones.

En elcampo de la matemática, lo más frecuente es que tenga forma de semicírculograduado en grados (desde 0° hasta 180°), aunque también los hay en forma decírculo (desde 0° hasta 360°).

Existenvarios tipos de goniómetros aplicables en función de la anatomía de lasarticulaciones a evaluar y de los movimientos que estamos midiendo. Entre losmás empleados se encuentran: brújula, ramas largas, universal y digital.

(Video) Know the Difference between goal and objective. Productivity in the company

Enatención de la salud humana se utiliza para medir el ángulo de movilidadarticular limitado por enfermedades, lesión o desuso. Es decir en laexploración del aparato locomotor se caracteriza por ser una técnica simple,no invasiva y no requerir sedación (en la mayoría de los casos).

Tipode medida

Setrata de un aparato de medida externa al sistema biológico, ya que nos permiteobtener datos sobre la amplitud, flexibilidad y extensibilidad de determinadasarticulaciones, mediante una instrumentación situada fuera del organismo. Poseeun transportador que expresa los grados del ángulo de flexión y extensiónconseguidos por la articulación de forma indirecta, a través de un proceso decálculo, para medir de forma objetiva la amplitud de la articulación.

Funcionamiento

Latécnica general consiste en ubicar los brazos del goniómetro sobre el ejemedio de los huesos proximal y distal de la articulación a explorar,localizando el centro del goniómetro sobre el eje de flexión articular el cualse determina tras realizar suaves movimientos de flexión y extensión.

Funcionacomo una falsa escuadra pero posee un transportador en el cual se puede leerdirectamente el ángulo. Está constituido por dos brazos articulados que seunen en el centro de un semicírculo graduado.

Pararealizar una valoración articular en general, y particularmente, unagoniométrica, necesitamos ciertas premisas:

1. Conocer las posibilidades normales de cada articulación en los tres planos delespacio, para lo que es necesario conocer de qué depende esa amplitud.

   See Also

   Superposición De Fuerzas: Concepto Y Aplicaciones En Física. - Electropreguntas

   • Determinantes anatómicos de la amplitud de movimiento:

     1. Elasticidad de la cápsula y ligamentos articulares

     2. Distensión de los músculos antagonistas

     3. Contacto de las partes blandas

     4. Tope óseo entre las dos palancas

   • Otros determinantes

     1. Tipo de movimiento realizado: pasivo, activo, forzado

     2. Aparición de dolor durante el recorrido articular

     3. Aplicación de resistencia

     4. Existencia de movimientos anormales o desviaciones axiales

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2.Acelerómetro

Instrumentoque cuantifica la magnitud de los cambios de la aceleración del centro de masasdel cuerpo durante el movimiento.

Unacelerómetro es un dispositivo pequeño (casi del tamaño de un busca-personas)que puede ser usado para medir el nivel de actividad, los patrones de actividady uso de las calorías de la persona que lo lleva puesto. También se puedellevar puesto en la muñeca para determinar los patrones al dormir/despertarse.

Es unsensor de movimiento, que utiliza un transductor piezoeléctrico para detectarla aceleración en uno o en los 3 planos del espacio. Permiten realizar unregistro continuo durante varios días y proporcionan la media de lasaceleraciones experimentadas a lo largo de dicho período, denominada vector dedesplazamiento (VMU). Ésta es una medida más objetiva de la actividad física,que ha demostrado alcanzar un elevado grado de precisión a través de un ampliorango de niveles de actividad, con un coste relativamente bajo.

Tipode medida

Es unaparato de medida interna al sistema biológico, ya que nos permite obtenerdatos nivel de actividad y gasto energético, mediante un instrumental situadodentro del sistema de estudio. Posee un sensor que registra los datos de formadirecta, a través de un proceso de cálculo, para medir de forma objetiva elgasto energético realizado.

Funcionamiento

Eldispositivo se coloca en una correa elástica, en la cintura, debajo de la ropa.No tiene botones o conexiones, los cuales los chicos pueden usar para jugar oalterar, por lo tanto, se puede usar en chicos muy jóvenes, sin correr elriesgo de perder los datos.

Elacelerómetro se inserta en el cinturón de los sujetos mediante una pinza y seles indica que únicamente deben quitárselo para dormir o ducharse. Losacelerómetros se programan de tal forma que almacenan una medida del vector dedesplazamiento (VMU) en el eje triaxial cada minuto. Una vez que se vuelca elregistro, se calcula la media de todas las determinaciones del VMU. Laacelerometría se basa en la existencia de una relación linear entre laintegral de la aceleración corporal y el consumo de oxígeno, hecho que permiteel cálculo del gasto energético asociado al movimiento.

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3.Células fotoeléctricas

Unacélula fotoeléctrica, también llamada célula, fotocélula o celdafotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energíaluminosa (fotones)en energía eléctrica (electrones)mediante el efecto fotovoltaico.

Lascélulas fotoeléctricas son sensibles a la luz visible y a la luz invisible conlos rayos infrarrojos.

Seutilizan para medir los tiempos de carrera, principalmente en aquel tipo decompetición de poca duración y en las que existen escasas diferencias entrelos atletas (carrera de velocidad, 100 metros lisos). Actualmente, su uso se hageneralizado hasta tal punto que hoy día no se homologa ninguna marca deatletismo o natación, sino es con este tipo de material.

Tipode medida

Setrata de un aparato de medida externa al sistema biológico, ya que nos permiteobtener datos sobre tiempos de carrera mediante una instrumentación situadafuera del organismo. Posee unos rayos infrarrojos sensibles a la luz y almovimiento que permite recoger de manera directa cualquier gesto deportivo omovimiento que se realiza en la práctica de actividad físico-deportiva.

Funcionamiento

Pormedio de este sistema y con la creación de una hoja de cálculo se obtienendatos importantes de cualquier ejercicio.

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4.Plataforma de fuerzas

Laplataforma de fuerza brinda un sistema de análisis cinético del movimiento quepermite medir las fuerzas que el pie ejerce sobre el plano de apoyo durante lamarcha, la carrera o el salto.

Estas técnicas tienen su fundamento en la tercera ley de Newton -principio deacción-reacción- que dice que puede obtenerse el valor de una fuerza externaejercida sobre una superficie al hallar la fuerza que origina, igual en magnitudy dirección, pero de sentido contrario. Toda fuerza aplicada sobre laplataforma producirá una señal eléctrica proporcional a la fuerza que se hayaaplicado y que se proyectará en los tres ejes del espacio (x, y, z).

La componente vertical (Y) es la de mayor magnitud y está relacionada con lagravedad (peso del cuerpo actuando sobre el pie). Al estudiar la gráfica deesta componente vertical se observa una curva con dos picos (choque de talón yempuje), el primero de ellos situado al inicio y el segundo al final de lagráfica, los cuales coinciden con las dos fases de doble apoyo que tienen lugaren cada ciclo de la marcha. Los valores que se registran en esos dos picos sonsuperiores al peso del cuerpo y su magnitud se modifica con las variaciones dela velocidad. Entre ambos picos existe un valle que correspondería a la fase deapoyo monopodal o de apoyo del pie, en que todo el peso del cuerpo recae sobrela extremidad inferior apoyada en el suelo. Las fuerzas paralelas, anteroposterior (Z) y medio lateral (X) son de menor magnitud y están originadas porlas fuerzas de fricción entre el pie y el suelo.

La componente anteroposterior está representada por una curva que en su inicioindica la deceleración o frenado que se produce en el choque de talón y quealcanza su máximo valor en la fase de doble apoyo, posteriormente la fuerzadisminuye hasta hacerse cero en el momento que pasa por la vertical (en el mediode la planta del pié), cuando el centro de gravedad se encuentra sobre el pieque soporta toda la carga, después se observa un nuevo pico en la gráfica quealcanza un valor máximo cuando se inicia la fase de apoyo bipodal.

La componente medio lateral es la de menor magnitud. Indica las desviacioneslaterales del pie durante la marcha. Su amplitud es mayor cuando aumenta lainestabilidad del sujeto.

Por último las fuerzas de torsión son aquellas que traducen losmovimientos de rotación interna y externa de la extremidad inferior durante elproceso de deambulación.

Tipode medida

Laplataforma de fuerzas es una medida externa al sistema biológico. En este casola medida se obtiene mediante instrumentación situada fuera del sistemabiológico de estudio. La medida es la consecuencia del efecto que produce elsistema sobre otros elementos externos a él. Esta plataforma de fuerzas nospermite registrar parámetros cinemáticos de movimientos deportivos que sedesarrollan durante la competición.

A suvez se trata de una medida directa, que es aquella que no requiere procesointermedio alguno para su estudio y pueden registrarse o visualizarse de formasimultánea a la realización de la actividad. Es una medida que puede serautomatizada con gran facilidad. Los inconvenientes de estas técnicas sederivan de la ubicación directa de los captadores sobre el sistema enmovimiento, ya que la mayoría de estas medidas se caracterizan por ser internasal sistema de estudio. Por el contrario, las ventajas son múltiples ya queofrecen una gran fiabilidad, un conocimiento inmediato de los resultados y eltratamiento matemático se puede abordar sin ningún tipo de problemas.

Funcionamiento

Lasplataformas de fuerza son empleadas para proporcionar información precisa sobrela magnitud y el comportamiento de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, obien para mejorar el rendimiento físico o para un diagnóstico médico.
La biomecánica es una ciencia relativamente nueva; describe los procesosinvolucrados en los movimientos de los seres vivos. Tales movimientos dependende la aplicación de las fuerzas, invisibles para el ojo humano, por elloortopedistas, atletas, entrenadores, fabricantes de zapatos, ergonomistas,neurólogos y otros muchos especialistas, confían en los datos suministradospor las plataformas de fuerza. El equipo les proporciona una información exactasobre la magnitud y el comportamiento de las fuerzas que actúan sobre elcuerpo, o bien para mejorar el rendimiento o para un diagnóstico médico.

Losseres humanos han podido empezar a andar recto desde hace ya un millón deaños, pero sólo desde 1969 ha sido posible medir y analizar el modo de andarde manera precisa y fiable.

Losplatos de fuerza de permiten grabar de manera fiable las fuerzas que actúanentre el pie y el suelo y en tiempo real, cuando se camina, haciendo jogging,saltando, deslizándose o simplemente estando de pie. El software procesa lasseñales y proporciona la información sobre la fuerza resultante así como susdirecciones, el centro de presión, las fuerzas de fricción, los pares detorsión, el rendimiento y la energía. Las exigencias de rendimiento en eldeporte de alto nivel son inmensas. Ganar requiere no solamente talento y unpoco de suerte sino, sobre todo una preparación óptima a través de unentrenamiento intensivo. Fuerza, resistencia, coordinación – los límites sonextendidos todo el tiempo. La diferencia entre ganar y perder está disminuyendoconstantemente al igual que lo hace la diferencia entre salud y lesión.

Laplataforma de fuerza es usada de modo continua en el diagnóstico delrendimiento. Permite cuantificar fuerza explosiva y rendimiento mediante saltosestandarizados independientemente del tipo de deporte.

Unainformación precisa y cuantificable es necesaria para el diagnóstico fiabledel modo de andar humano y éste es exactamente el tipo de información que losplatos de fuerza proporcionan. Detectan variaciones mínimas y asimetrías en elcomportamiento de la fuerza, y así son capaces de suministrar a losespecialistas la información adicional necesaria.

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5.Ergómetro

Instrumentodestinado a medir el trabajo muscular. Del griego –ergon-, trabajo, y –metron-,medida.

En1953, la firma Monark lanzó al mercado un cicloergómetro, con los criterios deAstrand, que todavía hoy sigue en uso y con mejoras y accesorios.

Tambiéndesde 1907 ha corrido, paralelo al desarrollo de los ergómetros de frenomecánico, otro gran grupo con freno eléctrico, o electromagnéticos, por estardotados de dinamo, siendo en 1954 cuando Holmgren y Mattsson construyen elprimer cicloergómetro con freno electrodinámico que mantiene la carga detrabajo independientemente de la frecuencia de pedaleo.

Loscicloergómetros han tenido un gran desarrollo y utilización en Europa, yúltimamente complementados por los ergómetros de tapiz rodante (treadmill),con variantes que han llegado a ofertar velocidades de hasta 40km/h y pendientesnegativas.

Funcionamiento

Desdehace décadas, los fisiólogos y biomecánicos diseñan y construyen sistemasergométricos con el fin de realizar valoraciones con diversidad de finalidadescomo pueden ser el rendimiento o la salud.

Bajoesta premisa, se han diseñado un gran número de ergómetros específicos,entre los que pueden destacarse ergómetros para remo, para esquí de fondo, olos más populares cicloergómetros y tapices rodantes, ampliamente difundidosen los ámbitos de la salud y del deporte.

Afecha de hoy existen ergómetros que permiten trabajo con revoluciones depedaleos dependientes o independientes de la carga, multifuncionales, conposibilidad de ergometría de miembros superiores o inferiores, en sedestacióno en decúbito o en bipedestación.

Engeneral, el funcionamiento de un ergómetro está basado en:

• Un sistema mecánico a partir de un bastidor, un rodillo, unos anclajes, un sistema de autocalibración y compensación de pérdidas, un regulador de resistencia, un freno, una base de apoyo, entre otros elementos.

• Un sistema de control con la presentación simultánea de parámetros biomecánicos como la potencia (W) o la velocidad (m/s).

• Un sistema de almacenamiento de datos.

En laactualidad los ergómetros disponen de una pantalla digital en la cual muestrandiversas medidas como pueden ser: el tiempo (puede ser cuenta atrás o normal,en intervalos de tiempo...), la distancia (intervalos de tiempo, distanciadecreciendo o aumentando...), una medición del tiempo o los metros que serealizarán si se continua como en ese momento, la cadencia de pedaladas porminuto, el trabajo realizado en calorías, el ritmo cardiaco, etc...

Tipode medida

Enrelación al origen de los registros, el ergómetro es un aparato que registrauna medida externa al sistema biológico (El trabajo de un músculo o grupomuscular).

Conrespecto al tipo de proceso para obtener la medida, se trata de un instrumentocon el que puede registrarse o visualizarse parámetros de forma simultánea aldesarrollo de la actividad.

Eneste sentido, podemos señalar con respecto a algunos tipos de ergómetros lasunidades de medida siguientes:

Trabajopositivo en subida y negativo en bajada, el negativo supone un tercio de elde subida. Se aplica la siguiente fórmula:

P =1.33 x M x h x n

DondeP es la potencia en Kg/min, M es el peso del sujeto en Kg, h es la alturadelescalón y n el número de subidas y bajadas.

b.Cicloergómetro:

Eneste caso la variable del peso se obvia, puesto que el individuo reposa su pesosobre el sillín del cicloergómetro, incluso si es uno de decúbito reposa deforma completa.

P = Rx k x RPM

R esla fuerza sobre el pedal que nos la da la resistencia que hayamos seleccionadoen Kp, y RPM son las revoluciones por minuto, k es la distancia teóricarecorrida por cada pedaleo (6m para la Monark).

En elcaso de cicloergómetros con freno electromagnético, el ajuste de la cargaesautomático, la frecuencia de pedaleo se relaciona con la carga, y la potenciase mantiene constante en la seleccionada.

c.Cinta sin fin (treadmill)

Aquíhay que tomar en consideración la velocidad de la cinta, teniendo en cuenta sulongitud y el número de revoluciones por minuto. A esto hay que añadirle eltrabajo adicional que se genera al inclinar el tapiz hasta la pendienteseleccionada en cada caso.

P = Mx L x RPM x %

SiendoP es la potencia en Kg/min, M es el peso del sujeto en Kg, L la longitud deltreadmill, RPM los giros del tapiz, y % la carga adicional por la pendiente.

Porúltimo, comentar que con ayuda del ergómetro y a través de una prueba deesfuerzo, podemos determinar parámetros fundamentales en el rendimientodeportivo como el umbral anaeróbico.

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  (Video) Claves, objetivos y principios de la evaluación psicopedagogica

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