BIOMECANICA 4ª PARTE: SISTEMAS DE PALANCAS DEL CUERPO HUMANO

Sistema de palancas:

La estructura del esqueleto del cuerpo humano está construida como un sistema de palancas. Digamos que una palanca es un segmento rígido que posee un punto fijo alrededor del cual puede realizar la rotación cuando se aplica sobre ella una fuerza externa o interna.

En la figura siguiente veremos los elementos que componen un sistema de palancas:


 

F= Fulcro / punto de apoyo (Centro de rotación)

R = Resistencia / carga a vencer o equilibrar

P = Potencia / fuerza que hay que generar para vencer o equilibrar la resistencia

Br = Brazo de resistencia, distancia del Fulcro (eje de rotación) al punto de aplicación de la Resistencia

BP = Brazo de Potencia, distancia del Fulcro (eje de rotación) al punto de aplicación de la potencia

El sistema está en equilibrio si:

P x BP = R x BR

A- El sistema está en equilibrio, si el fulcro (eje de rotación) esta a la misma distancia de P (Punto de aplicación de la potencia, que en el caso del cuerpo humano corresponde al punto de inserción del musculo que actúa como motor en el segmento que sostiene la carga) y de R ( punto de aplicación de la resistencia a vencer) los dos brazos son iguales y la magnitud de las fuerzas es igual, por lo tanto el sistema está en equilibrio.

 


 

B- A medida que el BP sea mayor que el BR menor será la fuerza que tenemos que aplicar para vencer la Resistencia. Ventaja mecánica, por ejemplo si el brazo de potencia es 3 veces superior que el brazo de resistencia podre mantener el sistema en equilibrio usando una potencia(fuerza) 3 veces inferior a la resistencia(carga) que tengo que sostener.

 


 

C- Cuanto menor es el brazo de Potencia respecto al de Resistencia. Mayor debe ser la magnitud de la Potencia para vencer la Resistencia. Hay desventaja mecánica. Por ejemplo si el brazo de potencia es 3 veces menor que el brazo de resistencia, para mantener el sistema en equilibrio tendré que usar una potencia(fuerza) 3 veces superior a la resistencia(carga) que tengo que sostener.


 

Se cumple que la relación entre la fuerza y su correspondiente brazo (BP) (o distancia desde el fulcro al punto de aplicación de la misma) es inversamente proporcional, o sea que cuanto menor sea el brazo de potencia (BP) mayor deberá ser la fuerza (P) a aplicar para vencer una carga (R) determinada. A la inversa también podemos asegurar que cuanto mayor sea el brazo de potencia (BP) menor será la fuerza (P) que tengo que emplear para vencer una carga (R) determinada.

 

Tipos de sistemas de palancas

En función de las posiciones relativas de los puntos de aplicación de las fuerzas respecto al punto de apoyo (centro de giro) se distinguen tres tipos de palancas

1- Palancas de primer género: (de Balance) El Fulcro se encuentra entre la Resistencia y la Potencia



2-Palancas de segundo género: (de Poder o inter resistentes) El Fulcro (eje de rotación) está en un extremo y la Resistencia (carga) está entre este y la Potencia (fuerza motriz), en estos casos el brazo de potencia (BP) es siempre mayor que el brazo de resistencia (BR), este tipo de sistemas favorece a la potencia, cuanto más diferencia de longitud a favor del brazo de potencia exista.



3-Palancas de tercer género: (de Velocidad o interpotentes). La Potencia se aplica en un punto entre el Fulcro (en un extremo) y la Resistencia. Por tanto el Brazo de Resistencia siempre es mayor que el de Potencia, este tipo de sistemas es desfavorable a la potencia, cuanta más diferencia de longitud a favor del brazo de resistencia exista.

 


 


Sistemas de palancas del aparato locomotor del cuerpo humano

Para el estudio de los sistemas de palancas en el Aparato locomotor hay que identificar los elementos anatómicos que forman parte del sitema de palancas:

1º. Fulcro (F): es el punto fijo o eje de rotación articular alrededor del cual se produce o puede producirse el movimiento rotatorio.

2º. Potencia (P): es el motor del gesto a estudiar, es decir el músculo que provoca el movimiento, se utiliza para su medición el punto de su inserción en el hueso o palanca en el que aplica su fuerza.

3º. Resistencia (R): es el elemento o carga que se opone al movimiento, puede ser una carga externa, o el propio peso del segmento corporal a mover, o la suma de los dos.

4º. Línea de Fuerza (LF): es la línea que indica la dirección en la que se aplica la Fuerza (Dirección en la que actúa la carga o Resistencia)

5º. Brazo de potencia (BP): representa aquel trozo de la palanca que se encuentra entre el punto donde se aplica la fuerza y el eje de la articulación.

6º.Brazo de resistencia (BR): es el trozo de la palanca que se encuentra entre la resistencia y el punto o eje de rotación articular.

7º.Brazo de palanca (B.PL): es la línea perpendicular a la Línea de Fuerza que pasa por el Fulcro. El Brazo de Palanca=B.PL es la distancia más corta que hay entre el Fulcro=F y la Línea de fuerza=LF, medida mediante una línea perpendicular a la línea de fuerza que pasa por el eje de la articulación.


La efectividad de una palanca depende de la relación entre la longitud del brazo de potencia BP y la del brazo de resistencia BR.

Comúnmente, las palancas trabajan para alcanzar una ventaja mecánica. Esto se consigue al aplicar una fuerza pequeña sobre una gran distancia, la cual produce mayor fuerza a lo largo de una menor distancia en el otro extremo. Otra función que caracteriza una ventaja mecánica es aumentar significativamente (en el otro extremo de la palanca) la velocidad y la amplitud del movimiento.

En la mayoría de los casos, el brazo de fuerza en el organismo humano es menor que el brazo de resistencia, lo cual implica una menor ventaja mecánica (o desventaja mecánica). Se deduce de la ley de conservación de la energía que lo que se pierde en fuerza se gana en distancia (y viceversa).

Cuando una palanca rota alrededor de su eje de rotación, todos los puntos de ésta recorren el arco de una circunferencia (ROM), donde la distancia recorrida por cada punto es proporcional a su distancia con respecto al eje de rotación. Los puntos más alejados del eje se mueven más rápido en comparación con los puntos más cercanos al fulcro. Por lo tanto, la velocidad y el recorrido aumentan al  incrementarse la distancia al punto de pivote, o eje de rotación.

Tipos de sistemas de palancas

Dependiendo de la ubicación relativa de los puntos de aplicación de las fuerzas con respecto al eje de rotación de sistema (centro de giro) se distinguen tres tipos de palancas diferentes también en el cuerpo humano, a saber:

Palancas de primer género:

Primer ejemplo: presentamos como ejemplo la articulación Occipitoatloidea cuyo eje de rotación representa el Fulcro, identificado por una F; Los músculos extensores del cuello actúan aportando la fuerza motriz o Potencia representada por la letra P); y el peso de la cabeza es el que genera la carga a vencer denominada Resistencia y representada en la figura por la letra R.

Este es un típico caso de Palanca de Primer Género: donde la articulación Occipitoatloidea que es el Fulcro (eje de rotación), se encuentra entre P=Potencia que es el punto de aplicación de la fuerza motriz por parte de la musculatura extensora del cuello en el cráneo, y R= Resistencia (carga a vencer) que es el peso de la cabeza.

Segundo ejemplo: otro ejemplo de sistema de palancas de primer genero es la articulación del codo (en el movimiento de extensión) cuyo eje de rotación representa el Fulcro, identificado por una F; Los músculos extensores del codo actúan aportando la fuerza motriz o Potencia representada por la letra P); y la fuerza que se opone a la extensión es la que genera la carga a vencer denominada Resistencia y representada en la figura por la letra R.

Este es otro caso de Palanca de Primer Género: donde la articulación del codo que es el Fulcro (eje de rotación), se encuentra entre P=Potencia que es el punto de aplicación de la fuerza motriz por parte de la musculatura extensora del codo en el olecranon (nos referimos en este caso al punto de inserción del tríceps braquial), y R= Resistencia ( carga a vencer) que es el peso de la .

F = articulación del codo

R = Peso que pende del cable el cual se opone a la extensión del codo

P = contracción del tríceps braquial que se inserta en la articulación en un punto de aplicación posterior al fulcro denominado olecranon en el cúbito.

 


 

 

Palancas de segundo género:


Ejemplo: presentamos como ejemplo de un sistema de palanca de segundo genero el que encontramos al andar, en este movimiento se ponen en juego distintos músculos que accionan palancas de 2º grado, que multiplican la fuerza para que podamos desplazar el peso de nuestro cuerpo.

En la primera fase observamos cómo nos impulsamos para elevar el pie, jugando un papel primordial, los gemelos. Éstos al contraerse, transmiten su fuerza al tendón de Aquiles, que vence el peso del cuerpo, haciendo pivotar el pie cerca del nacimiento de las falanges, esta articulación servirá como eje de rotación o Fulcro=F (apoyo); y donde los músculos extensores del tobillo aportaran la fuerza para realizar el movimiento o sea que representen la Potencia=P; y el peso del cuerpo es la carga que representa la Resistencia=P.

En la segunda fase, el pie se deposita en el suelo suavemente. Al apoyar el pie en el suelo, éste pivota sobre el talón (su punto de apoyo). La fuerza la realizan ahora los músculos tibiales que permiten que el peso se deposite suavemente en el suelo


 

Palancas de tercer género:

Ejemplo: presentamos como ejemplo de un sistema de palanca de tercer genero a la articulación del codo que servirá como eje de rotación o Fulcro=F (en el movimiento de flexión); y donde los músculos flexores del codo, (en especial tomamos como referencia al bíceps braquial) aportaran la fuerza para realizar el movimiento o sea que representen la Potencia=P; y el peso en la mano es la carga que representa la Resistencia=R.


 

Flexión de codo: F= Articulación del codo, R = Resistencia (generada por la tensión del cable, debido a la carga que cuelga de él), P = musculatura flexora del codo, inserción en el radio del bíceps braquial.

Las palancas de tercer género son las palancas más utilizadas en el cuerpo humano. Su ventaja mecánica consiste en que son capaces de aumentar el movimiento, sacrificando así la fuerza, con el fin de conseguir una mayor velocidad y un mayor desplazamiento.

Gracias a este sistema de palancas que posee el codo podemos sujetar y elevar pesos en nuestras manos gracias a la acción de los Flexores del mismo, que ejercen la fuerza necesaria sobre el antebrazo. Éste pivota sobre el codo levantando así el brazo y acercando el objeto a nuestro cuerpo.

 

Torque.

Una fuerza generada por cualquier tipo de carga aplicada en el cuerpo
humano provoca un movimiento rotacional, y por tanto crea un sistema de palancas, así que usaremos el torque y no carga, peso…

El torque es el denominado par de fuerzas, la fuerza que causa movimiento alrededor de un eje de rotación (movimiento angular).

Por tanto el torque y resistencia real generada en cada punto del ROM es lo mismo. El torque está formado por 2 componentes: carga o fuerza aplicada y distancia del brazo de palanca (Torque=F·D·B·P). Se conoce como brazo de palanca a la perpendicular a la línea de fuerza que pasa por el fulcro o eje de rotación articular.

Analizaremos cualitativamente el efecto de rotación que una fuerza puede producir sobre un cuerpo rígido. Consideremos como cuerpo rígido a un segmento que está anclado en un punto F (Fulcro o eje de rotación) ubicado en un extremo del segmento, como se muestra en la figura siguiente, sobre el cual pueda producirse una rotación, y describiremos el efecto que alguna fuerza de la misma magnitud actuando en distintos puntos, produce sobre el segmento que tiene como eje de rotación el punto F. La fuerza P1 aplicada en el punto A produce en torno al fulcro F una rotación en sentido anti horario, la fuerza P2 aplicada en el punto B produce una rotación horaria y con mayor velocidad de rotación que en A, la fuerza P3 aplicada en B, pero en la dirección de la línea de acción que pasa por F, no produce rotación, podemos decir que P3 presiona al segmento hacia su eje de rotación, pero como dicho eje esta fijo y no puede desplazarse hacia atrás el segmento no se mueve, P4 aplica su vector de fuerza en forma oblicua en el punto B y produce una rotación horaria, pero con menor velocidad de rotación que la que produce P2; Luego están los vectores P5 y P6 que aplican su fuerza en forma perpendicular al segmento rígido, saliendo y entrando en el plano de la figura respectivamente, no producen rotación, porque el eje F solo permite la rotación del segmento en el plano perpendicular a sí mismo (plano de la figura), con lo cual todo vector de fuerzas que se aplique de forma perpendicular a dicho plano no genera movimiento. Por lo tanto existen unos vectores de fuerza que producen la rotación del cuerpo rígido relacionada con la fuerza que estos aplican, que es lo que definimos como el torque de la fuerza.


El Torque también denominado “Momento de fuerza” o “Par de fuerzas”, es la fuerza que causa un movimiento alrededor de un eje de rotación (existe en los movimientos rotatorios o angulares).

Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, el cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje. La propiedad que posee la fuerza para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza. Se prefiere usar el nombre torque y no momento, porque este último se emplea para referirnos al momento lineal, al momento angular o al momento de inercia, que son todas magnitudes físicas diferentes para las cuales se usa el mismo término.

Por convención se considera el torque positivo si la rotación que produciría la fuerza es en sentido horario; o negativo si lo fuera en sentido anti horario. La unidad de medida del torque es el Nm (igual que para trabajo, pero no se llama joule).

Como hemos dicho ya el Torque posee dos componentes la masa de la carga ya sea externa o en un movimiento en el que el propio cuerpo es la carga a vencer, seria la masa de las partes del cuerpo a mover, y por otra parte está el brazo de palanca, que como hemos dicho antes es igual a la distancia que mide la línea perpendicular a la línea de fuerza que pasa por el Fulcro.

Al comentar las características de cada tipo de sistemas de palancas, dijimos que su uso involucra siempre un movimiento rotatorio. Bien, cada vez que se realiza, o se intenta realizar, un movimiento rotatorio se generara lo que se denomina “torque”.

Torque es la acción que se realiza mediante la aplicación de una fuerza a un objeto que debido a esa fuerza adquiere o puede adquirir un movimiento rotatorio.

Abrir una puerta involucra la realización de torque, donde el eje de rotación son las bisagras.

En la figura siguiente observamos dos ejemplos de movimientos rotatorios realizados por dos articulaciones del cuerpo humano, que no son otra cosa que sistemas de palancas, donde naturalmente se generan infinitos torques durante el ROM (Rango de movimiento= recorrido) de cada uno de dichos movimientos. Ambos sistemas de palancas, uno que se da en el movimiento de flexión de cadera, y el otro que se da en el movimiento de extensión de rodilla.


Dichos sistemas de palancas constan de los siguientes elementos:

1- Eje de Rotación, o Fulcro = F, que son las articulaciones de: A) la Cadera y B) la Rodilla, respectivamente.

2-Palanca: A) en el caso de la flexión de cadera la palanca es el fémur, y B) en el de la extensión de rodilla la palanca es el segmento de la pierna que va desde la rodilla al pie inclusive.

3-Carga = R: Donde en el caso A) de la flexión de cadera es el peso de la pierna + la sobrecarga que esta simbolizada por un círculo marrón sobre la rodilla, y B) En el caso de la extensión de rodilla la carga es el peso de la ante pierna y el pie mas la carga externa colocada sobre este que está simbolizada con un circulo marrón. La carga se mide en Newton y no en kilos y para su uso en el cálculo del torque se simboliza con la letra N, donde podemos establecer una equivalencia en la que 1 Kg = 9,8 N. En ambos casos la carga está señalizada por la letra R de Resistencia

4-Linea de Fuerza = LF. Llamamos Línea de Fuerza a la dirección en la que acciona la carga, cuando se trata de pesos libres o del peso de nuestro cuerpo, por acción de la fuerza de la gravedad la línea de fuerza es siempre perpendicular al suelo y pasa por el centro de gravedad de la carga, en cambio cuando usamos sistemas de cargas con cables y poleas, la Línea de Fuerza está marcada por la dirección del cable.

5-Brazo de Palanca = B.PL. Que está marcado por una flecha roja que sale desde la línea de fuerza en forma perpendicular a esta y pasa directamente por el eje de rotación o Fulcro, la distancia que hay entre su punto de partida (Línea de Fuerza), y su punto final(Fulcro= eje de rotación) es el valor del Brazo de palanca y se mide en metros

Destaquemos también que el torque es máximo cuando el ángulo entre el brazo de resistencia (BR) y la línea e la fuerza a aplicar es un ángulo recto (90º) ya que el brazo de palanca es máximo en esta posición.

Torque =carga (En Newton=N) X B.PL (Brazo de Palanca en mts.)

Es decir T = N x Mts, donde:

N es la magnitud de la carga y sabemos que 1Kg equivale a 9,8 Newton.


 

Se define como el Torque T de una Fuerza que actúa sobre algún punto de la palanca, a una distancia determinada respecto del eje de rotación sobre el cual se produce la misma, al producto entre el valor de la fuerza aplicada (en Newton), por la medida del brazo de palanca B.PL que es la distancia que hay entre el eje de rotación y la línea de fuerza medida mediante la perpendicular a esta que pasa por el fulcro.

El brazo de palanca B.PL es la magnitud que representa la distancia más corta que se encuentra entre la línea de acción de la fuerza aplicada y el eje de rotación de la palanca. Como dijimos esta distancia es una línea trazada perpendicularmente () a la línea de acción de la fuerza, interceptando el eje de rotación.

A continuación planteamos el Torque con la siguiente fórmula:

T= B.PL x P o R, dependiendo si estamos calculando el Torque de la Potencia o de la Resistencia.

El torque es una magnitud vectorial, si es el ángulo formado entre el Brazo de Resistencia simbolizado con las letras BR, y la línea de fuerza simbolizada por las letras LF, podemos utilizar el seno de dicho ángulo y la longitud del brazo de resistencia para el cálculo del brazo de palanca y entonces calcular el valor numérico de dicha magnitud, que por definición del producto vectorial será :

T= BR (P. Sen ), T= P (BR. Sen )

Cálculo trigonométrico del Torque en diferentes ángulos del R.O.M en una Extensión de rodilla sentado


Donde:

Brazo de Resistencia es la distancia que hay entre el eje de rotación que en este caso es el eje de la articulación de la rodilla, y el punto de la ante pierna donde se aplica la Resistencia (Punto donde se apoya la carga)

Angulo = ángulo formado entre: Brazo de Resistencia y Línea de Fuerza.


Seno : Es la relación o cociente entre el Cateto opuesto sobre la hipotenusa del triangulo rectángulo formado entre:

1-Brazo de resistencia (que es la Hipotenusa del Triangulo = Distancia entre el eje de rotación y el punto de aplicación de la carga),

2-Línea de Fuerza (que es el cateto adyacente)

3-Brazo de Palanca (que es el cateto opuesto= línea que pasando por el Fulcro intercepta perpendicularmente la Línea de Fuerza)

Donde como ya dijimos el ángulo de dicho triangulo es el formado entre el Brazo de Resistencia y la Línea de Fuerza, ahora bien de que me sirve saberlo pues bien dicho dato es de mucha utilidad ya que si queremos saber exactamente la longitud del Brazo de palanca de una carga en un ángulo determinado de rotación durante el recorrido, para luego multiplicar dicha longitud medida en metros, por la magnitud de la carga a vencer medida en Newton, y de esa forma saber cuál es el Torque que genera dicha resistencia en ese punto del recorrido (Torque=N.Mts), podemos hacerlo utilizando la trigonometría, mediante la siguiente fórmula:

Si Brazo de palanca = Cateto opuesto

 



 


 

Podemos deducir gracias a ello que como ya habíamos anticipado que Brazo de Palanca es igual al producto de seno de por la longitud del Brazo de Resistencia.


Entonces como ya dijimos antes que el brazo de palanca siempre va a ser perpendicular a la línea de fuerza, y el ángulo que vamos a tomar como siempre va a ser el formado por la intercepción del Brazo de Resistencia, y la Línea de Fuerza, podemos concluir que el Brazo de Palanca siempre va a ser el Cateto Opuesto de este triangulo.

Con lo cual usando la formula anterior podemos calcular la longitud del brazo de palanca, ya que podemos saber la longitud del Brazo de Resistencia, midiendo la distancia entre el eje de la articulación y el punto central de la carga, y podemos saber el seno de cualquier ángulo mediante la calculadora o de una tabla.

Adjunto un ejemplo de tabla trigonométrica donde se indica el seno de para diferentes grados del ángulo .

Por lo tanto queda claro como se llega a la formula que nos permite calcular el torque o par de fuerzas en un ángulo cualquiera del recorrido de un movimiento rotacional, la cual puede expresarse de la siguiente forma:


Perfil de fuerza:

Digamos que si creásemos un grafico donde la vertical indicase el torque, y la horizontal indicase los infinitos puntos del recorrido de un determinado movimiento, e hiciéramos corresponder cada uno de esos puntos con su correspondiente torque, para luego unir a cada uno de esos puntos con una línea, esta representa el perfil de fuerza de dicho movimiento.

 


 

Conclusiones finales:

La idea de este estudio, es proporcionar la información necesaria, para poder diseñar planes trabajo para el desarrollo muscular, que entiendan a el cuerpo humano como un todo, el cual aplica la fuerza, como un continuo que encadena movimientos de diferentes articulaciones, y contracciones de diferentes grupos musculares, según el plano en el que se realice el movimiento, dependiendo de la dirección que determina la línea de fuerza generada por la resistencia a vencer, y de los ejes entorno a los cuales se mueve la carga. Teniendo claro que en diferentes partes del recorrido la carga generara diferentes (torques) a cada articulación, según el tamaño del brazo de palanca que se crea, entre la línea de fuerza de la carga y dichas articulaciones (fulcros), variando así la resistencia que deben vencer los diferentes grupos musculares que actúan como motores de dichas articulaciones en diferentes partes del ROM.

Otro factor que queremos tener en cuenta, a la hora de aplicar cargas a los diferentes grupos musculares, es el concepto de perfil de fuerza, rara vez en un gimnasio a la hora de asignar ejercicios para trabajar la fuerza, nos ponemos a pensar que la mejora de esta, depende del enriquecimiento de nuestra coordinación neuromuscular, la cual evoluciona en base a la repetición de un movimiento determinado en forma consciente. Muchas veces caemos en el error de asignar diferentes ejercicios para un determinado grupo muscular con un mismo perfil de fuerza, enriqueciendo así, dicha coordinación siempre en la misma parte del ROM. Apuntamos entonces a lograr un enriquecimiento a nivel neuromuscular mucho más amplio, proponiendo ejercicios con diferentes perfiles de fuerza, generando torques máximos en diferentes partes del recorrido, haciendo que dichos grupos musculares sean fuertes en toda su amplitud de movimiento.

Podríamos preguntarnos qué sentido tiene pensar un plan de trabajo de fuerza, basándonos en todos estos conceptos, y la realidad es que los sistemas de entrenamiento convencionales utilizados en la sala de musculación, tienden a generar sobrecargas tanto articulares, como musculares y desequilibrios que luego terminan desencadenando reacciones, que se manifiestan de múltiples formas, por ejemplo: contracturas, tendinitis, distensiones musculares, degeneraciones discales en la columna vertebral, afecciones del sistema nervioso periférico (compresiones radiculares de nervios, o compresiones medulares, con consecuencias sobre la conductibilidad de dichos nervios), acortamientos musculares, perdida de elasticidad muscular, insuficiencias posturales, limitaciones de la movilidad articular, etc… que no son causadas (como muchas veces escuchamos decir en dichas salas) “por un mal movimiento” o “una postura inadecuada”, sino que más bien aparecen como una reacción al sobreuso que se hace de dichas articulaciones, y porciones musculares, al entrenar con el sistema tradicional de planificación por grupos musculares, ya que por ejemplo, cuando trabajamos pectorales con ejercicios de press, también trabajamos las porciones anteriores del deltoides, el coracobraquial, y el tríceps e incluso en cierta parte del recorrido la porción corta el bíceps, además cuando trabajamos hombros también estamos trabajando en los ejercicios de press, el tríceps, mínimamente el pecho y algo de coraco braquial y bíceps, por lo tanto podemos ver que si en un micro ciclo semanal trabajamos estos músculos por separado, están recibiendo múltiples cargas semanales, las cuales sobrepasan la capacidad de regeneración de los tejidos (traumatizados).

El sistema convencional tampoco tiene en cuenta que para no afectar los equilibrios de fuerzas que garantizan la estabilidad articular, la salud neuromuscular y de todo el tejido periarticular, debo lograr un desarrollo equilibrado de toda la musculatura, no solo la que mueve, sino también la que estabiliza dichas articulaciones, haciendo que dichas fibras musculares sean capaces de cumplir su función de forma eficiente en toda la amplitud de movimiento y no solo en una parte de su contracción, porque de lo contrario, en ciertas partes del recorrido, seremos vulnerables a que se produzcan fallos en la coordinación neuromuscular, que generan falta de estabilidad articular, pudiendo verse afectados así múltiples estructuras, como cartílagos, ligamentos, tendones, etc.

El desarrollo equilibrado de todas las fibras musculares que actúan en forma sinérgica para estabilizar y mover una articulación determinada, solo puede ser posible, si pensamos en oponer resistencias en diferentes planos, que generen contracciones de los distintos grupos musculares que se oponen a dicha resistencia, realizando asi un trabajo en forma conjunta y equilibrada dichas fibras.

Cuanto más variados sean los planos en los que oponemos resistencia, y los ejes en torno a los cuales actúan las cargas, en una acción determinada (por ejemplo: tracción) mayor será el enriquecimiento a nivel neuromuscular y más equilibrado será el desarrollo logrado. Evitando así, el sobre entrenamiento que se genera al repetir acciones similares, en planos de trabajo similares, y en torno a los mismos ejes de movimiento, para trabajar distintos grupos musculares, y estimulando así en forma proporcionada la coordinación neuromuscular en una acción determinada en todo su rango de recorrido, al usar diferentes ejercicios con diferentes perfiles de fuerza, para un mismo movimiento articular.

A continuación lo mostraremos con un ejemplo, usaremos el curl de bíceps a una mano, EJ. Nº 1 Curl con Mancuerna, EJ. Nº 2 Curl con cable,

En ambos ejemplos evaluaremos el torque que generan 10 Kg de carga, en una situación de flexión máxima del codo, manteniendo el mismo pegado al lado del cuerpo, justo en la línea media del mismo.

Sabemos que la longitud del Brazo de Resistencia, es decir la distancia que existe entre el eje de rotación de la articulación (Codo) y el punto de aplicación de la carga( centro de la palma de la mano) en ambos casos es de 0,32 Mts.

El Ángulo está formado
entre el Brazo de Resistencia y la Línea de Fuerza, dichos ángulos serán diferentes en ambos ejemplos, ya que en el ejemplo del curl con mancuernas, la línea de fuerza es perpendicular al suelo, debido a que el peso tenderá a caer directamente al mismo por acción de la fuerza de gravedad, y forma con el brazo de resistencia un ángulo de 45º(Ángulo = 45º), en tanto en el ejemplo del curl con cable, para la misma posición de máxima flexión del codo, la línea de fuerza está determinada por la dirección del cable, que está formando un ángulo de 45º con el suelo, y formara un ángulo de 90º con el Brazo de Resistencia (Ángulo = 90º)

Sabemos que existe un Triangulo rectángulo formado por el Brazo de Resistencia (que es la hipotenusa), el Brazo de Palanca (que es le cateto opuesto), y la Linea de Fuerza (que es el cateto adyacente), y sabemos también que conociendo la longitud del Brazo de Resistencia y el Ángulo que esta formado entre este y la Linea de fuerza, podemos calcular el Brazo de Palanca, que es el cateto opuesto.

Como el Torque que genera una carga en un punto determinado del R.O.M, es igual a la longitud del Brazo de Palanca (en metros), Multiplicado por la Carga (en Newton), determinamos que:

 

Carga (F) = 10 Kg= 98 N

Brazo de resistencia= 0,32 mts

Ángulo curl con mancuerna= 45º

Seno de 45º= 0,707106781

T=98.( 0,707106781 x 0,32)= 22.17 N/Mts

 

Ángulo curl con cable= 90º

Seno de 90º= 1

T= 98.(1 x 0,32)= 31,36 N/Mts

 

Comprobamos pues, como al usar diferentes mecanismos de sobrecarga (pesos libres, cables, maquinas, o autocarga) que modifiquen la dirección de la Línea de Fuerza, lograremos generar diferentes torques en cada punto del R.O.M para un mismo movimiento articular, y por lo tanto diferentes perfiles de fuerza, estimulando así en forma proporcionada la coordinación neuromuscular en una acción determinada en todo su rango de recorrido, o también podemos lograr lo mismo cambiando la posición de la articulación con respecto a un misma línea de fuerza, como sucedería al comparar una elevación lateral a una mano de pie con una mancuerna, con una elevación lateral tumbado sobre un banco a 45º también con una mancuerna.

 

Escrito por Rafael Cedrés, TodoEntrenos.com

3 Comentarios en “BIOMECANICA 4ª PARTE: SISTEMAS DE PALANCAS DEL CUERPO HUMANO”

  1. Juan dice:

    Amigo en un producto escrito que tienes referido al: Microciclo de Tonificaciones y definici{on nivel medio 3 hablas de una referente que dices contantemente que es asi R.M. y no s{e que significa eso por favor serías tan amable de decirme que significa, mil gracias por otro lado yo siempre he trabajado lo que llamo series comvinadas que es trabajar dos grupos musculares combinandolos para tratar de trabajar esforazandome mas que solo un grupo y me ayuda a bajar de peso pero el problema es que no logro bajar el estomago aunque lo controlo pero quiero marcar así que hojala y me puedas sugerir o que alimento bajarle ahia casi no me cuido, mil gracias

  2. jacko dice:

    GRACIAS… ME SIRVIO MUCHO PARA MI TRABAJO DE BIOFISICA .. EN ODONTOLOGIA.. GRACIAS

  3. Marc dice:

    Buen artículo!
    Oye, si a mi me interesara calcular la fuerza necesaria para flexionar el antebrazo (por ejemplo con un ejercicio de bíceps con mancuernas) con una determinada carga, cómo lo podría hacer? Porque claro, en cada ángulo va variando, no?
    Lo calculo a 45º?
    A ver si me puedes ayudar porque contra más lo pienso menos lo entiendo!

    Grácias!