BIOMECÁNICA DE LAS PALANCAS
Y POLEAS MUSCULARES
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A la hora de aumentar la
dificultad de un ejercicio, normalmente los entrenadores utilizan el recurso de
la carga (sobrecarga) o la velocidad de ejecución. Ambos estímulos en relación
inversamente proporcional, es decir, a mayor carga menor velocidad y viceversa.Si
bien esto es acertado desde un punto de vista neurofisiológico, si se cuenta
solamente con estas variables, no se tardará en llegar a un límite en la
posibilidad de incrementar la intensidad de un ejercicio
Para no llegar a esta última instancia,
es importante conocer que existen otras alternativas que también posibilitan
aumentar o disminuir la intensidad de un estímulo, sin la necesidad de recurrir
a la sobrecarga o a la velocidad. Me refiero a una serie de variables enfocadas
desde una perspectiva eminentemente biomecánica.
Al
hablar de perspectiva biomecánica, es necesario recordar algunos conceptos
pertinentes como palancas del cuerpo humano, momentos de fuerza, punto crítico
y ventaja mecánica, entre otros.
Palancas del cuerpo humano
En
el cuerpo humano la
Biomecánica está representada por un "sistema de
palancas", que consta de los segmentos óseos (como palancas), las
articulaciones (como apoyos), los músculos agonistas (como las fuerzas de
potencia), y la sobrecarga (como las fuerzas de resistencias). Según la
ubicación de estos elementos, se pueden distinguir tres tipos de géneros de
palancas:
·
Primer Género o Interapoyo,
considerada palanca de equilibrio, donde el apoyo se encuentra entre las
fuerzas potencia y resistencia.
·
Segundo Género o Interresistencia,
como palanca de fuerza, donde la fuerza resistencia se sitúa entre la fuerza
potencia y el apoyo.
·
Tercer Género o Interpotencia,
considerada palanca de velocidad, donde la fuerza potencia se encuentra entre
la fuerza resistencia y el apoyo.
En el cuerpo humano abundan las palancas de tercer género, pues favorecen la
resistencia y, por consiguiente, la velocidad de los movimientos. Como ejemplos
de los tres géneros de palancas en el cuerpo humano encontramos:
·
1º Género: articulación occipitoatloidea (apoyo); músculos extensores del cuello
(potencia); y peso de la cabeza (resistencia).
·
2º Género: articulación tibiotarsiana (apoyo); músculos extensores del tobillo
(potencia); y peso del cuerpo (resistencia).
·
3º Género: articulación del codo (apoyo); músculos flexores del codo (potencia); y
peso del antebrazo y la mano (resistencia).
Cabe aclarar que, según la posición en el espacio del sistema involucrado en el
movimiento, una misma articulación puede presentar más de un género. Por
ejemplo, el codo: flexión (2° género) y extensión (1° género).
Sobre la palanca del sistema conviene destacar dos elementos muy importantes
para el análisis biomecánico. Encontramos el Brazo de potencia, como la
distancia perpendicular entre el apoyo y la línea de acción muscular,
determinada entre sus tendones. Y, por otro lado, el Brazo de resistencia, como
la distancia horizontal entre el apoyo y el punto de aplicación de la
resistencia.
Momentos de fuerza
Para
provocar el movimiento de algún segmento corporal el músculo agonista debe
realizar una tracción ósea a partir de su inserción móvil. Esta inserción se
encuentra a una determinada distancia de la articulación eje del movimiento. La
línea de acción de un músculo, presenta con el eje mecánico del hueso
movilizado un ángulo denominado alfa.
Para
determinar el valor de la fuerza que realiza el músculo, en los distintos
ángulos de excursión articular, es necesario calcularlo a través del
"Momento de Fuerza", que equivale al producto de la Fuerza por el Brazo de
Palanca por el seno de alfa:
MOMENTO
DE FUERZA = fuerza x brazo de palanca x seno de alfa
Cuando la posición articular se corresponde a la longitud media del músculo,
donde el seno de alfa es igual a 1, el momento de fuerza muscular es máximo.
Antes y después de esa posición, los valores de alfa son menores y la eficacia
del momento de fuerza se reduce.
Punto crítico
Los brazos de potencia pueden modificarse en situaciones especiales en donde
algunos tendones se curvan sobre superficies de deslizamiento que se comportan
como poleas de reflexión. Existen dos tipos de poleas de reflexión:
Una sobre la concavidad de la articulación. Ejemplo: Ligamento frondiforme para
los flexores dorsales del tobillo. La otra polea, sobre la convexidad de la
articulación. Ejemplo: Corredera ósea para el peroneo lateral largo. Estos
sistemas de poleas, muy escasos en el cuerpo, tienen como consecuencia la
reducción de las variaciones de los brazos de palanca musculares durante el movimiento.
Con respecto a las articulaciones sin poleas de reflexión el mayor momento de
fuerza muscular se conoce como ”punto crítico”.
El punto crítico se define como el momento del recorrido articular donde el
músculo agonista encuentra su máxima resistencia a vencer. En el caso del
trabajo con pesos libres corresponderá siempre a la posición en la cual el
segmento óseo movilizado se encuentre paralelo al suelo.
Ventaja mecánica
Durante
un movimiento, la tensión generada por las fibras musculares agonistas varía,
dependiendo de la variaciones que sufre la longitud de ambos brazos de palanca
(potencia y resistencia).
Con una misma resistencia pueden presentarse dos situaciones mecánicas
diferentes de acuerdo a la situación en que se encuentren los brazos de
palanca:
a) Cuando el brazo de potencia
aumenta y el brazo de resistencia disminuye, es una situación de Ventaja
Mecánica.
b) Cuando el brazo de potencia
disminuye y el brazo de resistencia aumenta, es una situación de Desventaja
Mecánica.
De esto puede deducirse una relación inversamente proporcional entre el brazo
de potencia y el brazo de resistencia.
Ventaja
Mecánica= Brazo de potencia
Brazo de resistencia
Cuando ambos brazos de palanca llegan a su máxima expresión (punto crítico) se
produce una situación de Equilibrio mecánico.
Habiendo
recordado todos estos conceptos, ahora es más fácil poder interpretar las
variables biomecánicas que tienden a modificar la intensidad del estímulo
aplicado:
Variables biomecánicas
Modificar los planos de ejecución
Esto
puede provocar dos situaciones. Una es la variación del punto crítico. La otra
es la desaparición de dicho punto crítico. Un ejemplo claro se da con el
ejercicio de abdominales sobre un plano invertido, para la primera situación, y
un plano inclinado para la segunda.
Invertir punto fijo y punto móvil
Al
hacer esto sucede que aquellos músculos que tenían inserciones cercanas a la
articulación agonista, pasan a tenerlas alejadas y entonces su accionar
muscular se modifica según sea el caso. Un ejemplo con los flexores del codo se
presenta con los ejercicios "flexión de codos con pesos libres" y
"flexiones de brazos suspendido en una barra, con toma supina".
Modificar los brazos de
resistencia
Con
esta variable se logra, por un lado, una aplicación de fuerza energéticamente
más económica, es decir, reclutar menor cantidad de fibras musculares,
reduciendo el brazo de resistencia para la ejecución de un determinado
ejercicio o al menos de un segmento parcial del recorrido articular total de
dicho movimiento. A la inversa, si se aumenta el brazo de resistencia se puede
aumentar la cantidad de fibras musculares agonistas y hacer un trabajo que
genere un mayor catabolismo energético. Son ejemplos claros las diferentes
posiciones de los miembros superiores para el ejercicio de abdominales.
Resulta claro que con estas variables biomecánicas se amplia mucho más el
abanico de posibilidades de variación a la hora de modificar la resistencia a
vencer en cualquier ejercicio con el peso del propio cuerpo o con la
utilización de pesos libres.
Seguramente existen otras posibilidades más con las cuales lograr estas variaciones.
No obstante, en las citadas se resumen las más prácticas y operativas para
utilizar en el ámbito de la gimnasia y el entrenamiento
·
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PALANCAS
Las palancas es una máquina simple que funciona de acuerdo al principio
de los momentos. Una palanca es una barra rígida que rota al rededor de un eje
fijo, cuando se le aplica una fuerza para vencer una resistencia. Utilizada,
bien para vencer una resistencia mayor que el esfuerzo aplicado, o para
aumentar la distancia de una resistencia que puede moverse aunque se tenga que
usar un esfuerzo mayor que la resistencia.
En cada palanca actúan las diferentes fuerzas que resultan de la
contracción de los músculos creando así brazos de potencia y los dobleces que
resultan de los pesos de los distintos segmentos corporales. Con estos datos
podemos calcular los momentos de fuerza que actúan en los diferentes segmentos
involucrados, y con ello calcular los ángulos óptimos de trabajo.
Existen tres tipos de palanca, las de primera clase, en donde el apoyo
esta entre la resistencia y la fuerza, las palancas de segunda clase, en donde
la resistencia está entre el apoyo y la fuerza; las palancas de tercera clase,
en donde la fuerza está entre la resistencia y el apoyo.
Veamos cuales son las palancas que actúan en cada tarea y a que género
pertenecen.
Poleas:
Las poleas son máquinas, es decir, dispositivos utilizados para
modificar las fuerzas o los efectos de éstas. Entre las máquinas, además de las
poleas, pueden mencionarse la palanca, el plano inclinado y el torno. En todas
las máquinas se ejerce una fuerza que se denomina potencia, que sirve para
vencer una denominada resistencia. En realidad, los principios que permiten a
las palancas levantar pesos son los mismos que hacen que las poleas eleven
cargas. En el caso de las poleas el brazo de potencia es idéntico al brazo de
resistencia, por lo que para levantar una carga de un determinado peso hay que
ejercer una fuerza idéntica a la que realiza la primera. En el caso de las
poleas móviles el brazo de potencia es más largo que el de resistencia, por lo
que es posible levantar una carga con una fuerza menor a la ejercida por ésta.
POLEA FIJA
Está basada en la palanca de primer género, en la cual el punto de apoyo
está en el medio, la potencia en un extremo y la resistencia en el otro. Sin
embargo, la polea ofrece la ventaja de cambiar la dirección de la fuerza en
razón de que el propio peso del que la acciona se suma al esfuerzo de tracción
que lleva a cabo.
POLEA MOVIL
Está basada en la palanca de segundo género, en la que el punto de apoyo
está en un extremo, la resistencia en el medio y la potencia en el otro
extremo. Con este tipo de polea se puede vencer, con una pequeña potencia, una
gran resistencia.
Son discos o ruedas de borde acanalado por el cual pasa un cordel que lo
hace girar en torno a su eje. Se clasifican en poleas fijas y móviles.
Poleas fijas: poseen sólo un movimiento de rotación en torno a su eje.
Se la puede considerar como una palanca de 1era clase de brazos iguales = r.
Luego: F x r = Q x r; de donde: F = Q (sin roce) (Q = resistencia; F =
Resistencia)
En la polea fija se produce equilibrio cuando la fuerza motora es igual
a la resistencia. Esto quiere decir que no economiza fuerza, pero proporciona
seguridad y comodidad al operador que trabaja con ella.
Polea de primera clase de brazos iguales.
Polea móvil: junto al movimiento de rotación posee otro de traslación.
El peso total Q ( peso polea más la carga) se descompone entre las dos ramas
del cordel; luego el operario al aplicar su fuerza hará sólo la mitad de la
resistencia. O sea:
F = Q / 2 (sin roce)
A igual resultado se llega considerando la polea móvil como palanca de
2da clase, en que la resistencia actúa con brazo r y la fuerza F con 2r.
Luego: F x 2r = Q x r de donde F = Q / 2
En la polea móvil se produce equilibrio cuando la fuerza motora es igual
a la mitad de la resistencia. Esto quiere decir que la polea móvil economiza el
50 %de la fuerza , pero es incómoda y peligrosa para trabajar; por este motivo
se la usa combinada con una polea fija obteniéndose las ventajas de ambas:
economía de fuerza y comodidad para trabajar.
Bibliografía:
Enciclopedia humana; Autor: Dr. Enric Gil de Bernabé.
TODOS
ESTOS ELEMENTOS ANATOMICO
– MECANICOS FUNCIONAN
CONJUNTAMENTE PARA
OBTENER EL MOVIMIENTO MECANICA DEL APARATO
LOCOMOTOR
Así
como un automóvil transforma
la Energía química de la gasolina en
energía mecánica y por tanto en
movimiento, el cuerpo humano también
transforma la E Química de los alimentos en movimiento, esta es la
función del aparato locomotor que puede ser
estudiado como una maquina y sus elementos como elementos
mecánicos.
ELEMENTOS ANATOMICOS ELEMENTOS MECANICOS
HUESOS
---------- PALANCAS
ARTICULACIONES
---------- JUNTAS
MUSCULOS
--------- MOTORES
TENDONES
--------- CABLES
LIGAMENTOS
--------- REFUERZOS Y CIERRES
HUESOS:
Actúan como Palancas. Es la maquina mas sencilla, una barra rígida, con un
punto de apoyo y
dos fuerzas que actúan sobre la misma
ARTICULACIONES:
Sirven de punto de unión entre las piezas óseas y permiten el movimiento entre
ellas,
actuando como bisagras
LIGAMENTOS: Su
estructura citología e histologíca
es similar a la
de los
tendones, se sitúan
entre dos
hueso
contiguos evitando que
estos se separen
y permitiendo al
mismo tiempo el
movimiento de la
articulación. Actúan como lo hacen en las
máquinas los refuerzos y cierres de seguridad
TENDONES:
Estructura
alargada, fuerte y
poco elástica,
actúan
como cables que
transportan la fuerza
generada
por el motor ( MUSCULO)
hasta el
punto donde se necesita.
EJ: la forma en que sube un coche en la
plataforma de una grúa
Ej. Motor = gemelos- soleo
Tendón = de Aquiles, se traslada la fuerza
hasta la
inserción del tendón con el calcáneo.
En algunos casos ( los dedos ) los ligamentos
cumplen funciones particulares como las poleas
de los telesillas
Bibliografía:
·
www. poleasypalancas.blogspot.com/
·
www.slideshare.net/carmengonza/poleas-y-palancas
·
LUCEIRO CAROLINA. 2010. Física. Ed. Santillana. La Paz Bolivia
·
PEÑALOZA ORLANDO. 2013. Ciencias Naturales. Ed. Don Bosco. La Paz Bolivia
