GÓMEZ, Marco (ttgomez2011@gmail.com)

¿Qué produce el musculo sobre el segmento, Fuerza o Torque?

Introducción

El estudio interno del cuerpo humano ha traído siempre una curiosidad desde el principio del tiempo creando aproximaciones y teorías, sin embargo a medida que avanza la tecnología muchas de estas teoría vienen cediendo terreno y deben ser replanteadas para conseguir el objetivo biomecánico  de las tres (3) “E”:

• Eficacia: capacidad de lograr resultados, conseguir los objetivos.
• Eficiencia: conseguir los objetivos, utilizando los menores recursos posibles.
• Efectividad: capacidad de lograr el máximo de resultados al mínimo costo. 

Cuando un movimiento posee estos elementos,  crea un porcentaje alto de seguridad, por ende disminuye la probabilidad de lesión y un aumento del rendimiento.

La Kinesiología y la Biomecánica son ciencias  que examinan las fuerzas internas y externas que actúan sobre el cuerpo y los efectos producidos por ellas.

 La biomecánica  explica  Boone, T (2013)  “es el estudio de la estructura y función de los sistemas biológicos por medio de los métodos de la mecánica, que es la rama de la física que implica el análisis de las acciones de las fuerzas. Dentro de “la mecánica”, hay dos sub-campos de estudio:

1.  Estática, que es el estudio de los sistemas que se encuentran en un estado de constante movimiento, ya sea en reposo (sin movimiento) o se mueve con una velocidad constante.
2.  Dinámica, que es el estudio de los sistemas en movimiento en el que la aceleración está presente, lo que puede implicar la cinemática (es decir, el estudio del movimiento de los cuerpos con respecto al tiempo, el desplazamiento, la velocidad y la velocidad del movimiento, ya sea en línea recta o en una dirección de rotación) y cinética (el estudio de las fuerzas asociadas con el movimiento, incluidas las fuerzas que causan el movimiento y las fuerzas resultantes del movimiento).

Uno de los objetivos de la biomecánica es determinar las fuerzas internas en los músculos, los tendones, los huesos y articulaciones que surgen dentro del cuerpo humano debido a la interacción de fuerzas externas, fuerzas gravitacionales en los segmentos del cuerpo, y la postura del cuerpo. Estas fuerzas internas se utilizan entonces para explicar la relación entre el ambiente externo,  las lesiones internas y las tensiones de los tejidos.  

Biomecánica Deportiva,  explora la relación entre el movimiento del cuerpo , las fuerzas internas y fuerzas externas para optimizar el rendimiento deportivo .

En la  Biomecánica a menudo se aplica el enfoque de modelización para comprender las fuerzas de reacción interna en un parte del cuerpo de su interés. Los modelos de los segmentos del cuerpo se desarrollan en diversos grados de detalles dependiendo del objetivo del estudio.  El Modelado requiere datos sobre el tamaño, la masa y propiedades inerciales de los segmentos del cuerpo humano y los límites de resistencia tisular (de los músculos, huesos, cartílagos, tendones, ligamentos, y otros). Los científicos han estudiado ampliamente esos datos en humanos estructura y resistencia empleando estudio experimental, la disección de cadáver, rayos X, CT interno exploraciones, y la RM.

En el deporte una de las variables físicas más estudiadas y entrenadas es la fuerza que es desde el punto de vista de la  física, “una influencia que hace que un objeto se someta a cierto cambio, ya sea en cuanto a su movimiento, la dirección o la construcción geométrica. En otras palabras, una fuerza puede causar que el objeto con masa pueda cambiar su velocidad (que incluye para comenzar a moverse desde un estado de reposo), es decir, para acelerar, o un objeto flexible para deformarse, o ambos. La Fuerza también puede ser descrita por conceptos intuitivos tales como un empuje o un tirón. Una fuerza tiene tanto magnitud y dirección, por lo que es un vector de cantidad. Se mide en la unidad SI de newton y representada por el símbolo F” ( wiki, 2013).

Otro concepto según physicsclassroom (2013) “Una fuerza es un empuje y de atracción que actúa sobre un objeto como resultado de su interacción con otro objeto. Hay una variedad de tipos de fuerzas.”

Fuerzas de contacto	Acción-at-a-Distancia Fuerzas
Fuerza de tensión	Fuerza Gravitacional
Resistencia de la Fuerza Aérea	Fuerza eléctrica
Fuerza aplicada	Fuerza Magnética
Fuerza del resorte
Fuerza normal
Fuerza de fricción

Autores coinciden que hay cuatro (4) tipos de fuerzas principales,  nuclear fuerte, fuerza electromagnética, fuerza nuclear débil y fuerza gravitatoria, sin embargo, hay derivaciones que se desprenden de estas y la llaman:

1.-“Fuerza de interacción por contacto: Los cuerpos deben estar en contacto (tocándose) para ejercerlas y para recibir su efecto.  Por ejemplo: cuando nos apoyamos en una pared, empujamos un banco, escribimos, pateamos una pelota, nos colgamos de una soga, y otros”.

2.- “Fuerza de de interacción a distancia: Los cuerpos no necesariamente deben estar tocándose para ejercer y recibir su efecto. Por ejemplo: cuando cae un cuerpo, un imán atrae a un alfiler, y otros”.

Dentro de esta clasificación no se nombra desde el punto de vista de la física la “la fuerza muscular”

¿Pero realmente el musculo aplica una fuerza?

Para dar respuesta a esta interrogante se debe primeramente desmembrar lo que ocurre en el interior del musculo esquelético que es el interés de este trabajo, la mecánica de la contracción y relajación  es la que puede ampliar nuestra visión.

 “Los músculos esqueléticos se utilizan para facilitar el movimiento, mediante la aplicación de fuerza de tensión a los huesos y articulaciones; través de la contracción.” (sciencedaily, 2013).

Los músculos esqueléticos son el principal órgano responsable de la generación de la fuerza y ​​el movimiento. Como tal, una mejor comprensión de movimiento normal se puede conseguir mediante la comprensión de las propiedades mecánicas del músculo esquelético. 

Internamente el musculo esquelético posee propiedades que lo hacen acortar su geometría, volumen y por ende generar movimiento.

El musculo esquelético está formado por haces de fibras musculares que recorren por lo general toda la longitud del musculo, se denominan fibras por su forma filiforme, que son los responsables del movimiento interno que ocurre.

Pero la compresión de este fenómeno llamado contracción muscular como la conocemos en la actualidad fue gracias a los científicos en 1954 (Huxley &Hanson; Huxley &Niedergerke) que descubrieron el deslizamiento relativo de los filamentos gruesos respecto a los delgados, lo que explica el acortamiento y alargamiento del musculo. (Castiñeiriño, s/f).

 

Figura 1. Contracción muscular (imagen tomada de precissionfitness)

Esta descripción macroscópica se denomina “Modelo de Filamento Deslizante de la Contracción Muscular”.

 Tomando en consideración que existe un cambio geométrico (deformación) en la forma del musculo y que la fuerza es masa por aceleración, estamos entonces en presencia de fuerza, la respuesta es “Si”. Entonces el musculo ejerce fuerza para que se mueva el segmento y por eso debemos entrenarlo, “NO”, la “fuerza muscular” pura no es lo que ejerce el musculo sobre el segmento, ya que este está en contacto con el segmento en dos puntos (origen e inserción) a través de un tejido elástico denominado tendón.

El Tendón,  “es una banda resistente de tejido conectivo fibroso que normalmente conecta el músculo al hueso y es capaz de soportar la tensión.” (centrodeartigos, 2013).

Su función es unir al musculo con el hueso y transmitir la fuerza de la contracción muscular.

Si el tendón esta unido en dos extremos con el hueso,   crea una tracción que puede equilibrar segmento con segmento a través del eje de unión (articulación) o rotar uno de los segmentos como el principio de palancas.

El  esqueleto del cuerpo humano está construido como un sistema de palancas, esta 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.

 

Figura 2. Tipos de Palancas (Imagen tomada de biomecanicaykinesiologia).

Pero si el musculo transmite su fuerza a través del tendón al hueso, y este rota por ser una palanca entonces

¿El musculo que ejerce sobre el segmento? El musculo crea un torque, que  es el producto de la magnitud de la fuerza aplicada (F) y la distancia (d) en que se encuentra dicha fuerza al eje de rotación. La distancia representa la distancia más corta que se encuentra entre la línea de acción de la fuerza aplicada y el eje de la palanca. Esta distancia es una línea trazada perpendicularmente  a la línea de acción de la fuerza, interceptando el eje de rotación.

Figura 3 Torque y sus elementos. (Imagen tomada de chegg).

“El torque (T) o momento de fuerzarepresenta aquella fuerza que se imparte sobre una palanca u objeto/barra rígida (e.g. un segmento corporal que se mueve alrededor de su articulación), la cual produce un movimiento rotatorio (angular). En otras palabras es la “fuerza rotatoria” o magnitud del giro alrededor de un centro de rotación. Esto implica que el torque es la fuerza que se requiere para poder inducir un efecto angular sobre un radio o palanca.” (Lopategui, 2013)

El torque (= r x F = r F sen  ) es el producto de la magnitud de la fuerza aplicada (F) y la distancia (d) en que se encuentra dicha fuerza al eje de rotación. La distancia representa la distancia más corta que se encuentra entre la línea de acción de la fuerza aplicada y el eje de la palanca. Esta distancia es una línea trazada perpendicularmente 
a la línea de acción de la fuerza, intersecando el eje de rotación. La distancia perpendicular corresponde a los dos brazos de palancas (BF y BR), puesto que cada una es perpendicular a sus respectivas fuerzas. Por lo tanto, La distancia perpendicular que se encuentra entre el punto de pivote (eje de rotación) y el punto (línea) de aplicación de la fuerza se puede también llamarse como el Brazo de Fuerza (BF).

La respuesta final a la pregunta de ¿Que produce el musculo sobre el segmento desde el punto de vista biomecánico fuerza o torque?, el musculo sobre el segmento produce torque y no fuerza, ya que la fuerza del musculo solo la transmite a través de los tendones y estos fraccionan sobre el hueso o segmento para generar un movimiento rotatorio y lo traslada por su desde s punto de inserción.

Conclusión

Llevando esta conclusión al entrenamiento de la “fuerza muscular” llamada en la jerga deportiva, debemos entonces de diferenciar en cada destreza deportiva que tipo de movimiento queremos y que segmentos debemos mover.

Si necesitamos que el musculo a través de su contracción no rote el segmento debemos trabajar en pro de lograr una simetría de los músculos agonistas y antagonistas (tonificación), sin necesidad de aumentar su masa (hipertrofia) como el caso de los deportes de raqueta que en la mayoría de sus golpes buscan transmitir velocidad.

En deportes donde se genera contacto y/o la velocidad angular del segmento sea el objetivo, se debe aumentar la masa (hipertrofia) creando así una manera más eficiente de disminuir el tiempo de acortamiento del musculo.

Dependiendo de la manifestación de la fuerza que necesite la acción,  debemos estar claros cuando estamos en presencia de la potencia mecánica y/o del impulso mecánico.

Tomando en consideración que ambas variables son magnitudes vectoriales, por experiencia práctica e investigaciones, la potencia se aplica a movimientos con desplazamientos horizontales y el impulso a movimientos verticales.

Hemos determinado, pero sin publicar que el entrenamiento de saltos verticales no mejora la potencia mecánica, pero el entrenamiento de saltos horizontales si mejora el impulso mecánico, esto quiere decir, que si su objetivo es mejorar la potencia mecánica no trabaje en dirección vertical para que no pierda el tiempo.