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CAPÍTULO4

Principios biomecánicos del entrenamiento

OBJETIVOS

Los entrenadores personales deben ser capaces de:

• Presentar el ámbito de la biomecánica como herramienta importante para los entrenadores personales a la hora de valorar, enseñar y corregir la técnica de los ejercicios.

• Describir la relación entre la biomecánica idónea y la aplicación del principio de sobrecarga del entrenamiento físico.

• Exponer el uso de las palancas mecánicas como elementos de ayuda visual y descripción del sistema musculoesquelético humano.

• Presentar las tres leyes del movimiento como método de comprensión de la naturaleza mecánica del sistema musculoesquelético humano.

• Describir las cantidades escalares y vectoriales y su relación con las variables mecánicas que determinan las respuestas al ejercicio y a la actividad.

• Definir el concepto de momento rotacional o torque (momento de fuerza) para medir los efectos ejercidos por los músculos cuando generan movimientos angulares de las articulaciones del cuerpo.

• Describir el trabajo mecánico y su uso en la cuantificación del volumen de entrenamiento de la actividad física.

• Definir el uso del trabajo mecánico en los movimientos de rotación (angulares) y su relación con el trabajo positivo y negativo.

• Describir la potencia mecánica y su importancia en la tasa de entrenamiento.

• Describir el uso de la potencia mecánica en los movimientos de rotación (angulares).

• Explicar la importancia del conocimiento de la anatomía muscular en el entrenamiento y la utilización de todas las posibles fuentes de fuerza muscular.

La biomecánica es la rama del conocimiento científico que aplica los principios de la mecánica (estudio de las fuerzas) a los organismos vivos (en griego, βíος, «bios») (8). Cuando se considera la actividad física, el cuerpo humano es comparado a menudo con una máquina. Realmente, una máquina necesita combustible para alimentar su motor. De la misma forma, el cuerpo humano requiere el combustible preciso para aportar la energía que hace posible el movimiento del esqueleto. El cuerpo también puede compararse con una máquina en lo que respecta a las leyes físicas que rigen su comportamiento. El funcionamiento de un motor más allá de sus límites es fácilmente verificable, por ejemplo, mediante la luz roja que se enciende en el tacómetro de la mayor parte de los automóviles. Análogamente, el cuerpo humano puede sobrecargarse, superando las limitaciones del sistema esquelético y de los músculos que actúan en el movimiento del organismo humano. Desafortunadamente, la mayoría de las personas no son conscientes de los riesgos mecánicos de su actividad física hasta que se produce una lesión. En términos biomecánicos, el cuerpo humano se contempla como un sistema mecánico de partes móviles puesto en movimiento mediante la aplicación de fuerzas. Un profesional debidamente formado comprende las consecuencias del ejercicio físico en relación con las potenciales lesiones debidas a fuerzas aplicadas de forma inapropiada.

En términos biomecánicos, el cuerpo humano se contempla como un sistema mecánico de partes móviles puesto en movimiento mediante la aplicación de fuerzas.

El conocimiento de la biomecánica proporciona una notable ventaja al entrenador personal, más allá de su capacidad de predecir posibles lesiones. La biomecánica puede emplearse para optimizar los beneficios del rendimiento físico en el deporte, el trabajo y las actividades diarias, así como para aumentar la fuerza física o el tamaño de los músculos (hipertrofia) (3). Este vínculo entre el conocimiento de los conceptos biomecánicos y el máximo efecto del entrenamiento puede ejemplificarse en el principio de la sobrecarga de entrenamiento físico. Dicho principio establece que, con el fin de que se produzca una adaptación al entrenamiento (un aumento de la fuerza o del tamaño musculares), es necesario aplicar una tensión superior a la normal (de fuerza o de carga) para generar tal adaptación. Puede parecer que ello implica que solo es necesario emplear cargas progresivamente mayores para alcanzar una mayor ganancia de fuerza. No obstante, un mejor conocimiento de los principios de la biomecánica pone de manifiesto que la cantidad de carga empleada para ejercitarse es únicamente uno de los numerosos factores que determinan la tensión a la que son sometidos los músculos. El conocimiento insuficiente de estos principios biomecánicos da lugar, en ocasiones, a peores resultados y a lesiones agudas o crónicas, que pueden suponer una sustancial pérdida de tiempo de entrenamiento.

ILUSTRACIÓN DE ENTRENAMIENTO 1

En la ilustración que aparece en la figura 4.1, una mujer realiza una flexión estándar con pesa para fortalecer los flexores del codo (bíceps braquial, braquial y braquiorradial). Durante el ejercicio observa que hay posiciones en la amplitud de movimiento (ADM) de los codos que parecen más difíciles que otras, a las que a menudo se hace referencia como «puntos de fricción» o «de atasco». La mujer pregunta a su entrenador personal cuál es la causa de estos puntos.

¿Qué respuesta puede dar el entrenador? La respuesta adecuada se basa en el conocimiento idóneo de la biomecánica del cuerpo humano. La explicación se desarrollará a lo largo del presente capítulo, replanteando la pregunta a medida que se vayan introduciendo nuevos principios biomecánicos.

FIGURA 4.1. Flexión del bíceps con pesa. El sistema musculoesquelético del brazo aparece visualizado como un sistema de palanca que rota en torno al fulcro (Δ), desplazándose desde la posición de partida (A) a la posición final (B). Obsérvese que cada palanca está constituida por uno de varios segmentos rígidos que representan el sistema esquelético (p. ej., húmero), en rotación en torno al fulcro, como en un balancín de tipo «sube y baja» (C).

PALANCAS

El ejercicio expuesto en el estudio de caso 4.1 plantea una pregunta referida al entrenamiento cuya respuesta requiere que el entrenador personal examine la anatomía del complejo del codo, es decir, de las partes superior y anterior del brazo como integrantes de un sistema de palanca. La figura 4.1 ilustra el complejo del codo, que comprende el húmero, la articulación del codo y el conjunto cúbito-radio, como integrantes de un sistema mecánico o de palanca. Una palanca es una máquina simple que consiste en una barra rígida, utilizada en torno a un punto de rotación o fulcro, para multiplicar el efecto de una fuerza mecánica (aumentándolo), o para incrementar la distancia sobre la cual la fuerza es aplicada (brazo de palanca). De hecho, la palanca es utilizada con el fin de aumentar la cantidad de resistencia que se puede superar mediante la aplicación de una fuerza.

Estudio de caso 4.1

CUÁL ES LA CAUSA DEL «PUNTO DE FRICCIÓN» DURANTE UN LEVANTAMIENTO?

Una mujer realiza una flexión del bíceps con pesa normal, según se muestra en la figura 4.1. Después de varias repeticiones del ejercicio, nota que la pesa parece hacerse más pesada y que el ejercicio le resulta más difícil cuando el codo está en un ángulo de 90° que en ninguna otra posición de la ADM. Ha oído el término «punto de fricción» para hacer referencia al punto de mayor dificultad en el levantamiento. Pregunta a su entrenador personal cuál es la causa de este punto de fricción: si se trata de simple fatiga, de bloqueo mental o de alguna otra cuestión relacionada con la posición del brazo durante el movimiento. ¿Cómo debe responder el entrenador a esta pregunta?

FIGURA 4.2. Las tres clases de sistemas de palanca. Clase 1: fulcro en el centro; clase 2: carga o resistencia en el centro, y clase 3: potencia en el centro.

Las palancas se clasifican habitualmente en virtud de la disposición de las dos fuerzas que actúan sobre ellas (potencia y resistencia) y del punto de rotación o fulcro (3). La figura 4.2 ilustra las tres clases de palancas. Las articulaciones rotacionales del cuerpo humano quedan todas ellas incluidas dentro de alguna de estas tres clases de palanca. Una exposición completa de sus efectos se presenta más adelante en este capítulo, aunque antes analizaremos el concepto de fuerza, tal como se considera en la aplicación de un sistema de palanca o como se crea mediante la contracción de un músculo.

Leyes mecánicas del movimiento

En el estudio de caso 4.1, una mujer produce una fuerza de contracción utilizando los flexores del codo, flexionando de manera forzada el codo contra la carga de una pesa (v. fig. 4.1). El conocimiento de los efectos mecánicos de estos movimientos depende de la información que se tenga sobre la noción de fuerza. La primera definición de fuerza y la primera expresión matemática del concepto fueron elaboradas por Isaac Newton (1643-1727) y presentadas en su histórica obra Philosophiae naturalis principia mathematica, genéricamente conocida como Principios (6). La traducción del latín del título Principios matemáticos de la filosofía natural suele ser la utilizada en el ámbito de la física actual. En este texto, Newton aunó los trabajos de otros científicos, como Galileo Galilei (1564-1642), y aportó las leyes matemáticas que permiten el cálculo de los principios físicos que rigen el movimiento causado por las fuerzas. En la tabla 4.1 se resumen estas leyes, tanto para el movimiento recto (lineal) como para el rotacional (angular). Los diversos términos mecánicos se explican a lo largo de este capítulo. A continuación se incluye una breve exposición de la naturaleza de cada una de estas leyes y de su importancia para la actividad física.

Ley de la inercia (1.a ley): explica la naturaleza física de una fuerza. La inercia se define como la resistencia que un objeto presenta al cambiar de estado de movimiento (velocidad). Para superar la inercia del objeto, es necesario aplicar una fuerza. La inercia lineal (en línea recta) de un objeto es proporcional a su masa.

Fuerza

Unidades del Sistema Internacional: newtons (N) = 1 kg · 1 m/s²

Unidades anglosajonas: libras (lb)

Conversión: 1 lb ≈ 4,45 N

Ley de la aceleración (2.a ley): esta ley proporciona la ecuación matemática para calcular la dimensión de la magnitud de una fuerza. Una fuerza es proporcional al producto de la masa de un objeto multiplicada por su aceleración (F = ma). La fuerza se mide en newtons: 1 kg · 1 m/s².

F = m · a (Ec. 4.1)

Ley de la reacción (3.a ley): explica que una fuerza no puede actuar por sí sola sobre un objeto. Cualquier fuerza que actúa sobre un objeto siempre va acompañada de otra fuerza (de reacción), igual en magnitud (dimensión) y contraria en dirección.

TABLA 4.1 LEYES DEL MOVIMIENTO DE NEWTON
Ley	Movimiento lineal	Movimiento angular
1. Ley de la inercia	Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento se mantiene en movimiento a la misma velocidad y en la misma dirección, a no ser que intervenga sobre él una fuerza externa.	Un objeto mantiene una velocidad angular constante a no ser que intervenga sobre él un momento de fuerza (torque) externo.
2. Ley de la aceleración	La aceleración lineal de un objeto es producida por una fuerza directamente proporcional a dicha fuerza e inversamente proporcional a la masa del objeto.Ecuación: F = m · a	La aceleración angular de un objeto es producida por un momento de fuerza (torque) directamente proporcional a dicho momento e inversamente proporcional al momento de inercia del objeto.Ecuación: M = I · α
3. Ley de la reacción	Para cada fuerza existe una fuerza de reacción igual en magnitud y contraria en dirección.	Para cada momento de fuerza (torque) existe un momento de fuerza de reacción igual en magnitud y contrario en dirección.

CANTIDADES VECTORIALES

La ecuación 4.1 define la fuerza como el producto de la masa de un cuerpo por su aceleración:

F = m · a

Matemáticamente, esta ecuación constituye un medio para calcular el valor numérico de una fuerza. Sin embargo, a menudo es tan importante comprender la significación física de una fuerza como calcular su magnitud. Por ejemplo, en la figura 4.3, la fuerza de contracción muscular del bíceps braquial de los músculos flexores del codo generada para completar una flexión con pesa, presentada en el estudio de caso 4.1, se descompone en distintas partes dirigidas en paralelo y en perpendicular al antebrazo. Esta división de la fuerza de contracción muscular pone de manifiesto una importante característica de la fuerza: el hecho de que se trata de una magnitud vectorial (4).

Una cantidad vectorial es aquella que, para quedar definida, necesita tanto una magnitud (dimensión, tamaño) como una dirección. Ello la diferencia de las cantidades escalares, que son aquellas que quedan plenamente definidas solo por su magnitud. Como ejemplos de cantidades escalares pueden citarse el número de alumnos de una clase, la velocidad a la que se desplaza un automóvil o el volumen de agua contenido en una jarra. Cada una de estas cantidades escalares queda perfectamente representada solamente por un número (p. ej., los 25 alumnos de una clase).

Las cantidades vectoriales cuentan igualmente con una magnitud o dimensión, pero requieren, además, una dirección. Por ejemplo, si se considera un hombre que intenta levantar una barra en una máquina Smith angulada partiendo de una posición de sentadilla, representado en la figura 4.4, la dirección deseada de la barra presenta un ángulo en relación con la vertical. No obstante, a medida que el hombre se levanta hasta alcanzar la bipedestación, es probable que la fuerza que produce se dirija verticalmente. Una parte (o componente) de esta fuerza se dirigirá a lo largo de la guía de deslizamiento de la barra en la máquina Smith. Otro componente de la fuerza se orientará en sentido perpendicular a esta línea de deslizamiento, no contribuyendo a la elevación de la barra. La dirección de cada vector representado en la figura 4.4 es esencial para comprender el efecto físico del ejercicio de sentadillas en la máquina Smith. El proceso en el que la fuerza generada por la realización individual de una sentadilla en la máquina se descompone en vectores componentes se conoce como resolución vectorial. Los vectores suelen consignarse en letra negrita (p. ej., F) para diferenciarlos de las cantidades escalares.

Los vectores suelen consignarse en negrita (p. ej., F) para diferenciarlos de las cantidades escalares.

FIGURA 4.3. Ilustración de la fuerza de contracción del músculo (F) generada por el bíceps braquial al realizar una flexión con barra de pesas. Las fuerzas dirigidas en sentido perpendicular (F_⊥) y paralelo (F||) al antebrazo se comentan en el texto.

FIGURA 4.4. Resolución vectorial de las fuerzas que muestra la fuerza muscular desaprovechada en la elevación de una barra en una máquina Smith angulada cuando se da impulso directamente hacia arriba (en vertical).

En la figura 4.3, la fuerza de contracción del bíceps braquial (F_bíceps) se ha descompuesto en dos componentes: F_||, aplicado en paralelo al antebrazo, y F_⊥, aplicado en perpendicular al antebrazo. En términos vectoriales, F_bíceps = F_|| + F_⊥. Así pues, la fuerza de contracción del bíceps braquial produce tanto la fuerza dirigida en perpendicular al antebrazo (F_⊥) como la dirigida en paralelo al mismo (F_||), de forma simultánea. Físicamente, F_⊥ rota (flexiona) el antebrazo, mientras que F_|| comprime (estabiliza) el codo. La capacidad del entrenador personal para comprender la naturaleza vectorial de la fuerza muscular refuerza notablemente el conocimiento sobre los efectos físicos de los músculos al contraerse.

La capacidad del entrenador personal para comprender la naturaleza vectorial de la fuerza muscular refuerza notablemente el conocimiento sobre los efectos físicos de los músculos al contraerse.

Efecto rotacional de una fuerza: momentos

Los ejemplos de actividades de entrenamiento expuestos hasta ahora han ilustrado una característica importante del sistema musculoesquelético humano: que numerosas articulaciones rotan. Los términos cinesiológicos asociados a los diversos movimientos de las articulaciones del cuerpo, presentados en el capítulo 3, ponen de manifiesto este hecho. Los movimientos de flexión, extensión, abducción, aducción, dorsiflexión y flexión plantar tienen un rasgo común: todos ellos son rotaciones. Al principio de este capítulo se expuso la noción de movimiento en términos lineales. Las fuerzas lineales miden los efectos físicos en una línea recta, como en el caso de la guía de deslizamiento de la barra en el ejemplo de la máquina Smith. Los movimientos de rotación se miden, en cambio, utilizando el momento de fuerza o torque.

Momento de fuerza o torque

Unidades del Sistema Internacional: N · m

Unidades anglosajonas: libras-pie (ft) (lb · ft)

Conversión: 1 N · m ≈ 0,738 lb · ft

El momento de fuerza (torque) es una medida del efecto rotacional de una fuerza. Desde el punto de vista matemático, es el producto de la magnitud o la fuerza y la distancia perpendicular de esa fuerza al fulcro.

M = F · d_⊥ (Ec. 4.2)

Volviendo a la flexión con pesa presentada en el estudio de caso 4.1, puede calcularse el efecto rotacional total (momento) de la flexión del codo generada por la contracción del bíceps braquial (v. fig. 4.3). Para este ejemplo se asume que el bíceps braquial se contrae con una fuerza de 445 N (45,5 kg). La distancia desde la fijación del bíceps braquial en el antebrazo (inserción) al centro de rotación del codo es de 0,003 m. El ángulo que el bíceps braquial forma con el antebrazo es de 82°. Utilizando la ecuación para calcular el momento de fuerza,

M = F · d_⊥

La distancia del punto A (codo) al punto B (inserción), o brazo de momento (o de palanca), no es perpendicular a la fuerza (F_bíceps), como requiere la ecuación 4.2. Así pues, la F_bíceps puede descomponerse, o resolverse, en los componentes perpendicular (F_⊥) y paralelo (F_||), que se calculan como magnitud del momento.

M_bíceps = F_⊥ · 0,003 m

M_bíceps = 440,7 N · 0,003 m

M_bíceps = 1,32 N · m

Volvamos ahora a la pregunta sobre el entrenamiento planteada en el estudio de caso 4.1, referida a la causa del punto de fricción. La respuesta a la misma se asocia al conocimiento del movimiento rotacional. El bíceps braquial produce una fuerza de contracción que, cuando se multiplica por su brazo de momento, genera un momento durante la realización de la flexión con pesa. Se asume una fuerza de contracción de 445 N, como en el ejemplo previo del bíceps braquial. Para aumentar o reducir este momento y, por tanto, la cantidad de esfuerzo utilizada al realizar el ejercicio, puede parecer que esta contracción debe aumentar o disminuir. Sin embargo, se ha de tener en cuenta que la flexión del codo es un movimiento rotacional. En consecuencia, para medir el esfuerzo que debe generarse para levantar la pesa, se ha de usar un momento más que una fuerza.

En la figura 4.5 se ofrece una ilustración de la fuerza de contracción del bíceps braquial que es aplicada a los antebrazos, similar a la de la figura 4.3. No obstante, además del ángulo del codo de 90° anteriormente mostrado, el momento generado en torno al codo se ilustra para ángulos de 45 y 135°. Para cada uno de estos ángulos, se mantiene la misma fuerza de contracción de 45,5 kg empleada en el ejemplo anterior. Es necesario recordar que la magnitud del componente perpendicular de la fuerza del bíceps braquial (F_⊥) para el ángulo de codo de 90° fue de 440,7 N o 45 kg. Sin embargo, la figura 4.5 muestra que el componente perpendicular de la fuerza del bíceps braquial para los ángulos del codo de 45 y 135° sería de 36,3 kg. La cantidad de fuerza de contracción muscular que induce la rotación (flexión de codo) disminuye al cambiar el ángulo del codo. Ello demuestra que la geometría muscular, que se modifica a lo largo de la ADM de las articulaciones corporales, afecta al esfuerzo que debe realizarse durante un ejercicio tanto como la cantidad de resistencia aplicada en dicho ejercicio (4). Este concepto es esencial para una adecuada comprensión del entrenamiento, incluyendo en él la prescripción de ejercicio y la prevención de lesiones. En la siguiente ilustración de entrenamiento se ofrece un ejemplo de cómo esta fuerza muscular, cambiante en función de la posición corporal, puede aprovecharse para influir positivamente en el entrenamiento.

FIGURA 4.5. Componente rotacional (F_⊥) de una contracción del bíceps braquial de 45,5 kg con ángulos del codo de 90, 45 y 135°.

ILUSTRACIÓN DE ENTRENAMIENTO 2

Considere una máquina de resistencia que utiliza una «leva» (fig. 4.6), que es una polea de forma oblicua. Para comprender su funcionamiento debe compararse con el de la polea redonda convencional. La figura 4.6 ilustra el contraste entre los brazos de momento generados por la polea redonda y la leva. Se observa que una polea redonda, debido a su forma, tiene brazos de momento de igual longitud en cualquier parte de su circunferencia. En cambio, la leva presenta un brazo de momento que cambia dependiendo de qué punto de su circunferencia sea el que está en contacto con el cable. Cuando el brazo de momento es más largo, el momento generado por la carga de resistencia será mayor, aun en el caso de que dicha carga no se haya aumentado. Dado que ello incrementará el momento que el levantador debe superar, este levantador deberá aumentar la cantidad de esfuerzo muscular necesario para obtener el mismo resultado. Este proceso es similar al que tiene lugar en los cambios que se generan en el momento rotacional producido por la contracción muscular cuando se modifica un ángulo articular. La idea es utilizar los cambios en el momento de resistencia producidos por el brazo de momento cambiante de la leva para simular los cambios de momento creados por la contracción muscular, a fin de que el esfuerzo sea el mismo a lo largo de toda la ADM (8).

FIGURA 4.6. Distancia del brazo de momento (d) en una polea redonda y una leva. Obsérvese que en la polea redonda el brazo de momento permanece constante (d₁ = d₂), mientras que es cambiante (d₁ < d₂), también de manera constante, en la leva. El cambio de longitud del brazo de momento hace que el momento sea cambiante a medida que la leva rota.

CUANTIFICACIÓN DEL EFECTO DEL ENTRENAMIENTO

Uno de los retos a los que se enfrenta el entrenador personal es la optimización de cada sesión de entrenamiento para cada cliente. En la actualidad, lo apretado de las agendas de la mayoría de las personas hace que suela quedar poco tiempo para plantear actividades prolongadas. La prescripción del entrenamiento precisa un adecuado conocimiento, para cada cliente, de sus objetivos, su forma física, sus limitaciones y, sobre todo, de las demandas físicas de los diversos ejercicios. Tales demandas a menudo se describen en términos de esfuerzo metabólico, utilizando referencias de medida tales como calorías o equivalentes metabólicos (MET) (5). No obstante, una de las características de muchas de las complejas máquinas de entrenamiento que se emplean actualmente es la posibilidad de calcular las medidas biomecánicas de esfuerzo total. Tal vez, el ejemplo más sencillo de ello lo constituyen muchas de las máquinas de subir escaleras, que presentan una pantalla en la que se indica el número de «pisos» que se suben durante una sesión de ejercicio. Con frecuencia esta cifra se puede equiparar con el correspondiente gasto calórico, a fin de obtener una referencia tanto mecánica como metabólica de la cantidad de ejercicio total. Las mediciones mecánicas cuantifican el esfuerzo en términos de fuerzas generadas durante la sesión de entrenamiento, en tanto que las metabólicas se relacionan con la cantidad de energía nutricional requerida para completar el ejercicio. Aunque cada una de ellas resulta útil para el entrenador personal a la hora de optimizar el resultado del entrenamiento y de motivar a los clientes, las mediciones mecánicas son igualmente valiosas cuando los objetivos del entrenamiento son el aumento de la fuerza muscular y/o el incremento de tamaño de los músculos, en tanto que tales resultados dependen de la carga mecánica del sistema musculoesquelético por encima de su uso normal y considerando que estas mismas mediciones se constituyen a menudo en factores de motivación (p. ej., en cuanto a la magnitud de peso) para el usuario (8). Asimismo, se ha de considerar la importancia de los factores mecánicos en las actividades cotidianas, así como en el trabajo y el rendimiento deportivo.

ILUSTRACIÓN DE ENTRENAMIENTO 3

La situación planteada en el estudio de caso 4.2 presenta dos opciones de entrenamiento. La primera de ellas, centrada en el aumento de peso (carga) y en un menor número de repeticiones, se denomina rutina de entrenamiento de la fuerza. La segunda, con menor peso (carga) y mayor número de repeticiones, es la llamada rutina de entrenamiento de la resistencia. La pregunta que el entrenador personal debe responder al cliente en este caso es «¿Qué rutina produce el mayor volumen total de entrenamiento?». Para responder a este interrogante es necesario conocer dos nuevos conceptos mecánicos, el trabajo y la potencia.

Estudio de caso 4.2

COMPARACIÓN DE RUTINAS DE ENTRENAMIENTO

Un nuevo cliente ha conocido dos nuevas rutinas de entrenamiento en una popular revista especializada y pregunta cuál de ellas puede poner en práctica. Afirma que su objetivo es encontrar una rutina que le proporcione el mayor volumen de entrenamiento total en el tiempo que dedica a dicho entrenamiento. Una de las dos rutinas que presenta es de entrenamiento de la fuerza, con uso de mayor peso (carga) y un menor número de repeticiones, y la otra es de entrenamiento de la resistencia, con menor peso (carga) y mayor número de repeticiones. Las especificaciones de ambas rutinas aplicadas con una repetición máxima (1 RM) a este cliente son las siguientes:

Rutina de entrenamiento de la fuerza	Rutina de entrenamiento de la resistencia
3 series	3 series
10 repeticiones	15 repeticiones
90 kg	65 kg

En virtud de esta información, ¿qué pauta de entrenamiento presenta un mayor volumen de entrenamiento total?

TRABAJO MECÁNICO

En su uso habitual, el término trabajo suele hacer referencia a cierta medida metabólica del volumen de actividad que una persona ha realizado (p. ej., gasto calórico total). Aunque esta definición puede ser de aceptación general, es inexacta desde el punto de vista mecánico. El trabajo mecánico se define como el producto de la magnitud de una fuerza que genera cambio de posición, y el desplazamiento lineal (distancia en línea recta) define dicho cambio de posición (4).

Trabajo mecánico (W) = F · d (Ec. 4.3)

Por ejemplo, en la figura 4.7, un carrito es impulsado con una fuerza de 45,5 kg para producir un cambio lineal de posición (desplazamiento) de 0,6 m, y el trabajo mecánico resultante será de:

W = F · d

W = 45,5 kg · 0,6 m

W = 278 kg · m

En este ejemplo se observa que la fuerza en la figura 4.7 fue aplicada en la misma dirección que el cambio de posición (desplazamiento) resultante. ¿Qué hubiera sucedido si el carrito hubiera sido traccionado con el mango en otra posición?

Trabajo mecánico

Unidades del Sistema Internacional: N · m o julio (J)

Sistema anglosajón: ft · lb

Conversión: 1 N · m (J) = 0,738 ft · lb

En la figura 4.8, la fuerza tira del carro con el mango inclinado 45° con respecto a la posición horizontal. Si se asume que la fuerza que tira del carro sigue siendo de 45,5 kg, puede descomponerse (resolverse) en dos componentes, uno horizontal y otro vertical. Obsérvese que cada uno de los componentes presenta una magnitud de 32,1 kg. Ello demuestra que las cantidades escalares y vectoriales no se suman del mismo modo, ya que 32,1 + 32,1 ≠ 45,5 kg. Para completar la misma cantidad de trabajo que en el caso de la figura 4.7 (278 kg · m), el carro debe cubrir una distancia de 8,6 m, ya que la cantidad de fuerza aplicada en la dirección de desplazamiento es menor (32,1 kg).

Volumen de entrenamiento

La ilustración de entrenamiento 3 (v. estudio de caso 4.2) planteaba la pregunta «¿Qué pauta de entrenamiento presenta un mayor volumen de entrenamiento total?». Para responderla puede calcularse la cantidad de trabajo que se realiza utilizando cada régimen de entrenamiento.

FIGURA 4.7. El trabajo mecánico creado por una fuerza de 45,5 kg aplicada a un carrito para producir un desplazamiento (distancia en línea recta) de 6,1 m es de 278 kg · m.

FIGURA 4.8. Resolución de una fuerza de tracción de 45,5 kg de un carrito en los componentes paralelo y perpendicular a la dirección del movimiento. Para completar la misma cantidad de trabajo que en el caso de la figura 4.7 (278 kg · m), el carro debe cubrir una distancia de 8,6 m, ya que la cantidad de fuerza generada por la dirección del mango de tracción es menor (32,1 kg).

El trabajo es el producto de la fuerza (F) y el desplazamiento (d):

W = F · d

Sin embargo, la rutina de fuerza incluye 10 repeticiones y la de resistencia aeróbica incorpora 15 repeticiones, en tanto que ambas presentan tres series. En la tabla 4.2 se muestra el cálculo del trabajo mecánico para cada régimen de entrenamiento de la resistencia. La rutina de fuerza produce 2.500 kg · m de trabajo mecánico, mientras que la de resistencia aeróbica genera 2.800 kg · m. Así pues, el trabajo mecánico sirve para responder a la pregunta de qué rutina de entrenamiento de la resistencia produce el mayor volumen de entrenamiento. Se ofrece más información sobre la adaptación del volumen de entrenamiento a los objetivos del cliente en el capítulo 14.

TRABAJO MECÁNICO PARA MOVIMIENTOS ROTACIONALES (ANGULARES)

El trabajo mecánico se ha definido como el producto de la magnitud de una fuerza que genera un cambio de posición por el desplazamiento lineal que define el cambio de posición.

Trabajo mecánico = F · d (Ec. 4.3)

En esta definición debe tenerse en cuenta la inclusión del término «lineal». La ecuación 4.3 calcula el trabajo lineal, en tanto que el desplazamiento mide el cambio de posición a lo largo de una línea recta. No obstante, según se indicó en la sección dedicada a los movimientos rotacionales, la mayoría de los movimientos del cuerpo humano son rotaciones (p. ej., flexión o abducción). Para medir el trabajo rotacional o angular, es necesario reemplazar los términos correspondientes en la ecuación de trabajo lineal.

W = F (fuerza lineal) · d (desplazamiento lineal)

TABLA 4.2 CÁLCULO DEL TRABAJO MECÁNICO TOTAL PARA DOS RUTINAS DE ENTRENAMIENTO DE LA RESISTENCIA
	Rutina de fuerza	Rutina de resistencia aeróbica
series	3	3
Repeticiones	10	15
Fuerza-carga	90 kg	68,2 kg
Desplazamiento	0,91 m	0,91 m
Trabajo total: (F × D) × R × S	(91 × 0,91) × 10 × 3 = 2.500 kg · m	(68,2 × 0,91) × 15 × 3 = 2.800 kg · m

Al incorporar términos angulares, la ecuación pasa a ser:

Trabajo angular = M (momento angular) · Δθ (desplazamiento angular) (Ec. 4.4)

La aplicación del trabajo angular puede ilustrarse tomando como referencia la flexión con pesa descrita en el estudio de caso 4.1. Se calculó que el momento rotacional de la flexión del codo era de 0,13 kg · m. Asumiendo que la ADM de la mujer del estudio para la flexión de codo equivale al valor medio en mujeres, de –150° (5), el trabajo angular realizado durante la flexión con pesa puede calcularse como:

Trabajo mecánico = M · Δθ

= 0,13 kg · m · 150°

= 20 kg · m

Es interesante reseñar que, si la misma mujer hiciera descender la pesa a la posición de partida (extensión de codo) (fig. 4.9), el desplazamiento angular sería el mismo (150°), pero no sería necesario que el bíceps braquial generara el mismo momento rotacional (0,13 kg · m), ya que no debería superar la carga de resistencia (momento); solo debería controlar la velocidad a la que se hace descender (se extiende) el codo.

La figura 4.9 muestra que los músculos solo se pueden contraer activamente. En consecuencia, la dirección de la fuerza que generan será la misma en relación con el segmento corporal, con independencia del movimiento. En la figura 4.9A, el bíceps femoral crea la flexión del codo, produciendo un momento rotacional mayor que el momento de resistencia creado por la pesa. Obsérvese que la dirección de la fuerza muscular y la del movimiento (flexión) son las mismas. Este es un ejemplo de trabajo positivo, realizado cuando la fuerza motriz y la dirección del movimiento son las mismas. En la figura 4.9B, el bíceps braquial resiste la extensión del codo, produciendo un momento rotacional menor que el momento de resistencia creado por la pesa. Obsérvese que la dirección de la fuerza muscular y la del movimiento (extensión) son opuestas. Este es un ejemplo de trabajo negativo, realizado cuando la fuerza motriz y la dirección del movimiento se oponen.

El término «negativo» es de uso común en el entrenamiento de la resistencia. Una definición simple de tal concepto puede corresponder al movimiento de resistencia en el que se reduce el peso de carga (8). Fisiológicamente, este es un ejemplo de contracción excéntrica. Esta se produce cuando un músculo activo (en contracción) es alargado por una fuerza o momento externos. Un método frecuente de entrenamiento del alargamiento muscular contra resistencia es someter al músculo a una carga superior a 1 RM y reducir el peso de carga de manera controlada. La designación habitual para este tipo de movimiento negativo se debe a que es definido como trabajo negativo.

FIGURA 4.9. El bíceps braquial se encuentra en contracción activa. El componente perpendicular de la fuerza muscular (F_⊥) se dirige hacia arriba, con la dirección del movimiento del antebrazo en la misma dirección (A), generando flexión de codo y trabajo positivo, y con la dirección del movimiento del antebrazo en dirección opuesta (b), generando extensión de codo y trabajo negativo.

ILUSTRACIÓN DE ENTRENAMIENTO 4

La situación planteada en el estudio de caso 4.3 refleja algunas de las preguntas habitualmente planteadas por los deportistas. La pregunta que debe responder el entrenador personal en este estudio es: «¿Qué tienen en común estas tres pruebas físicas?». La respuesta hará que el entrenador pueda optimizar el tiempo de entrenamiento. Al analizar las tres pruebas se identifican una serie de variables comunes, como:

• Fuerza (fuerza de salto, de sprint o de levantamiento).

• Desplazamiento (altura de salto, distancia recorrida en carrera).

• Tiempo (tiempo para completar la distancia de carrera al sprint, tiempo para completar las sentadillas).

Las dos primeras variables se utilizaron para calcular el trabajo mecánico (W = F · d). Además de estas dos variables, las pruebas físicas también incorporan como variable el tiempo (t). El tiempo indica que estas pruebas físicas miden la velocidad a la que el trabajo se realiza (W ÷ t). En forma de ecuación, la velocidad de realización del trabajo es la potencia:

P = W ÷ t (Ec. 4.5)

Lo que al introducir la definición de trabajo previa se convierte en:

P = F · d ÷ t

Al utilizar la ecuación de la velocidad (v = d/t), la potencia puede expresarse como

P = F · v (Ec. 4.6)

lo que representa la velocidad (v) a la que la fuerza (F) puede ser producida.

Estudio de caso 4.3

USO DE LOS DATOS DE PRUEBA

Un cliente interesado en el entrenamiento, jugador de un equipo universitario de fútbol americano, se dirige a un entrenador personal para diseñar un programa de entrenamiento de pretemporada adecuado que optimice sus opciones de convertirse en running back titular. En la entrevista inicial, el potencial cliente muestra una lista de pruebas físicas utilizadas por los preparadores de fútbol americano para valorar el nivel de los jugadores, entre las que se cuentan las siguientes:

• Prueba de salto y alcance como prueba de salto de altura en vertical.

• Paso de posición tumbada a bipedestación y carrera de sprint con obstáculos, para valorar el tiempo.

• Número de sentadillas completas que se pueden realizar con un determinado peso en 2 min.

El potencial cliente está interesado en una rutina de entrenamiento que optimice sus posibilidades de obtener el puesto de running back titular y que mejore su rendimiento en las citadas pruebas. ¿Qué consejos le daría basándose en esa información?

El diseño de rutinas de entrenamiento que optimicen los requerimientos de potencia basándose en las capacidades del cliente es uno de los recursos esenciales que debe dominar un entrenador personal competente.

Así, el factor que es común a las tres pruebas físicas mencionadas en el estudio es la potencia. Para optimizar el tiempo de entrenamiento para este cliente, la pauta debe centrarse en ejercicios que aumenten la potencia, es decir, en la capacidad de generar fuerza muscular con rapidez.

Un sencillo ejemplo de cálculo de la potencia se contempla en el estudio de caso 4.2 (v. tabla 4.2). Los volúmenes de trabajo total para los dos regímenes de entrenamiento que se hallaron fueron los siguientes:

Potencia mecánica

Unidades del Sistema Internacional: J/s o vatio (W)

Sistema anglosajón: caballo de potencia

Conversión: 1 caballo de potencia ≈ 746 W

Rutina de fuerza: 2.500 kg · m

Rutina de resistencia aeróbica: 2.800 kg · m

Dado que la rutina de resistencia aeróbica comprendía 15 repeticiones frente a las 10 de la de fuerza, cabe deducir que la realización de la primera implica un mayor tiempo. Para este ejemplo, se da por supuesto que la rutina de resistencia aeróbica se completa en 30 min, mientras que la de fuerza requiere 25 min. En tales términos, es posible calcular la potencia para cada una de las rutinas de entrenamiento.

La rutina de resistencia aeróbica requiere más potencia (112 kg · m/s) que la de fuerza (100 kg · m/s). El diseño de rutinas de entrenamiento que optimicen los requerimientos de potencia basándose en las capacidades del cliente es uno de los recursos esenciales que debe dominar un entrenador personal competente.

POTENCIA PARA LOS MOVIMIENTOS ROTACIONALES (ANGULARES)

La potencia lineal se ha definido como la velocidad de trabajo lineal,

P = W / t (Ec. 4.5)

o como el producto y la velocidad lineal,

P = F · v (Ec. 4.6)

Así, la potencia lineal se define utilizando la velocidad lineal. Para determinar el equivalente rotacional de la potencia se usa la expresión rotacional del trabajo.

Potencia angular = trabajo angular/tiempo (Ec. 4.7)

O se reemplazan las variables lineales de fuerza y velocidad con sus equivalentes angulares:

P = F (fuerza lineal) · v (velocidad lineal)

Sustituyendo los términos angulares:

Potencia angular = M (momento angular) · ω (velocidad angular) (Ec. 4.8)

FIGURA 4.10. Cálculo de la potencia rotacional para la propulsión de una silla de ruedas. El producto de la fuerza tangencial (F) y el radio de la rueda (d_⊥) proporcionan el movimiento rotacional (M). El producto del momento rotacional (M) por la velocidad angular (ω) da la potencia rotacional.

Un interesante ejemplo del uso de la potencia angular puede hallarse en el entrenamiento de las personas en silla de ruedas. Numerosos deportes que se practican en silla de ruedas requieren un entrenamiento dirigido a producir el momento de fuerza en la rueda de empuje de la silla, con el fin de generar una velocidad máxima. Este tipo de entrenamiento da lugar a un patrón de actividad singular y específico que, con frecuencia, determina el desarrollo de lesiones por sobreuso en la región del hombro (2). El motivo de este patrón de sobreuso es la utilización desigual de los músculos agonistas/antagonistas específica de la propulsión en silla de ruedas. Desde el punto de vista biomecánico, la generación de movimiento hacia delante de una silla de ruedas requiere una potente rotación interna del hombro. La fase de recuperación supone una rotación externa sustancialmente menor. La propulsión forzada repetida de la silla de ruedas hace que los músculos encargados de la rotación interna del hombro se ejerciten mucho más que los rotadores externos.

En una investigación de la fuerza isocinética de los músculos rotadores del hombro en deportistas en silla de ruedas, se documentó la potencia rotacional media de estos músculos, con tres velocidades angulares distintas (1). La figura 4.10 ilustra el modo en el que se puede calcular la potencia para la propulsión en silla de ruedas. La fuerza muscular (F) aplicada de forma tangencial a la rueda de empuje se multiplica por el radio de la rueda (d_⊥), con el fin de obtener el momento de fuerza (torque) rotacional aplicado a la rueda. El producto de este momento y la velocidad angular (ω) resultante determina la potencia rotacional (9). En la tabla 4.3 se presentan las medias y las desviaciones estándar de la potencia rotacional isocinética para deportistas en silla de ruedas, con tres velocidades angulares diferentes.

Para cada una de las velocidades angulares de la tabla 4.3, la potencia rotacional de los músculos rotadores internos es mayor que la de los rotadores externos. Ello queda reflejado en la relación (R) de la potencia rotacional de los rotadores internos/externos. Claramente, el reto al que se enfrenta el entrenador personal de deportistas en silla de ruedas es la preparación de un régimen de entrenamiento adecuadamente equilibrado orientado a desarrollar de igual manera los músculos agonistas/antagonistas empleados en la propulsión.

*Valores ofrecidos como media (desviación estándar).

¹Relación de potencia media de rotación isocinética del hombro interna/externa.

ANATOMÍA Y FUERZA MUSCULARES

En las secciones anteriores se han presentado definiciones y ejemplos de diferentes medidas biomecánicas de la fuerza muscular. La elección de la medida apropiada depende de cuáles sean los factores del entrenamiento que hay que tener en cuenta, por ejemplo, la fuerza, la potencia o el volumen. Estas medidas biomecánicas también se ven condicionadas por la naturaleza anatómica del músculo humano. El músculo presenta una arquitectura que condiciona la cantidad de fuerza de contracción que puede generarse (9). Dicha arquitectura está directamente relacionada con los dos tipos de fuerza muscular: la activa y la pasiva.

Fuerza muscular activa

La fuerza (tensión) activa es la fuerza de contracción muscular generada según la denominada teoría del filamento deslizante (v. capítulo 5). En la tensión muscular activa, un estímulo del sistema neural inicia una contracción muscular. La magnitud de esta fuerza de contracción queda bajo control de la persona, ya que es proporcional a la fuerza de la señal neural utilizada para generar la propia contracción. El componente activo de la fuerza muscular es fácilmente perceptible como la mayor cantidad de fuerza que es necesaria para levantar un objeto pesado. La creación de fuerza muscular requiere solamente una señal neural más intensa, lo que depende directamente del control del cerebro. Obviamente, siempre existe un límite para la capacidad de generar mayor fuerza de contracción, y en ello estriba el fundamento del entrenamiento de la resistencia.

Fuerza muscular pasiva

Para el entrenador personal es importante saber que hay otro modo de generar fuerza muscular. Además de la tensión activa generada por el sistema neuromuscular, los músculos también pueden producir fuerza pasiva. El término pasivo hace, en este caso, referencia al hecho de que esta fuerza no es generada por el propio músculo, sino por la aplicación de una fuerza exterior que preestira el músculo. En términos más sencillos, al disponer un músculo en una posición estirada, este produce fuerza muscular pasiva que puede ser utilizada cuando el músculo se acorta. Este mecanismo actúa como una cinta elástica que, cuando se tensa, puede después destensarse para producir una fuerza elástica. El músculo también ejerce una fuerza elástica que, cuando se aprovecha adecuadamente, puede añadirse a la fuerza activa definida anteriormente para producir fuerza muscular adicional, que se utiliza para levantar cargas más pesadas, correr más rápido o saltar más alto (9).

Relación longitud-tensión del músculo

La relación longitud-tensión del músculo es una consecuencia fisiológica de la capacidad muscular de producir fuerza (tensión), tanto activa como pasiva. El componente elástico comenzará a generar fuerza muscular cuando un músculo sea sometido a estiramiento partiendo de su posición de reposo. Esta fuerza irá aumentando en la medida en la que el músculo se estire más, según se muestra en la figura 4.11. El componente activo de la fuerza muscular se puede generar a lo largo de la ADM de un músculo, pero es máximo en la longitud en reposo (sin acortamiento ni alargamiento), y se hace menor a medida que el músculo va siendo acortado o alargado. Ello se debe a la pérdida de puentes cruzados entre las estructuras anatómicas (miofilamentos) que se conectan para generar fuerza muscular. La tensión total, o fuerza muscular realmente utilizada en la realización del movimiento físico, es la suma aritmética de las fuerzas activas y pasivas. Es importante para el entrenador personal conocer el hecho de que esta fuerza muscular total es máxima en la posición ligeramente elongada de un músculo o grupo muscular. Ello significa que, para producir la mayor cantidad de fuerza muscular posible, el músculo o los músculos que vayan a ser utilizados han de disponerse en una posición levemente estirada antes del movimiento (4).

Un ejemplo de uso de la relación longitud-tensión del músculo para optimizar el rendimiento es la prueba de salto y alcance, en la que una persona salta hacia una tira graduada situada sobre ella para registrar su altura máxima de salto en vertical (fig. 4.12). Antes de realizar el salto, el saltador baja el cuerpo hasta una posición de sentadilla parcial. Este descenso del cuerpo produce un preestiramiento de los músculos utilizados para el salto (p. ej., isquiotibiales, cuádriceps y gastrocnemio), con el fin de utilizar la fuerza muscular elástica o pasiva de estos músculos cuando son forzados en el salto hacia arriba. Es importante saber que cada músculo y cada grupo muscular presentan una longitud de preestiramiento óptima para cada persona. La función del entrenador personal consiste en ayudar al cliente a conocer el uso idóneo del preestiramiento, con el fin de optimizar el rendimiento de manera segura.

FIGURA 4.11. Relación longitud-tensión en el músculo humano; obsérvese que los componentes activos y pasivos de la fuerza muscular (tensión) son aditivos, alcanzando su máximo en una posición ligeramente elongada.

BIOMECÁNICA DE ALGUNAS ACTIVIDADES FÍSICAS

La aplicación de los principios biomecánicos presentados en este capítulo implica un reto continuado para el entrenador personal. Para ilustrar el modo en el que estos principios pueden aprovecharse y cuáles son las técnicas de entrenamiento empleadas en actividades y ejercicios físicos que un entrenador trata habitualmente, pueden considerarse los casos que se exponen a continuación, evaluando las técnicas más correctas.

FIGURA 4.12. Persona que realiza una prueba de salto y alcance en salto de altura en vertical; se aprecia el estado de preestiramiento de los músculos de salto adoptando una postura de sentadilla parcial antes de saltar. Tomado de Ratamess N. ACSM’s Foundations of Strength Training and Conditioning. Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins; 2012:474.

La magnitud de una carga que se vaya a levantar no es igual a la carga localizada en el cuerpo.

Levantamiento y carga de objetos

Consejos habituales para personas que levantan objetos a partir de una posición de bipedestación son que «mantengan la espalda recta» y que «levanten el peso con las piernas». ¿Qué debe responder un entrenador cuando su cliente le pide una explicación de estos consejos? ¿Son correctos desde el punto de vista biomecánico?

La figura 4.13A representa una forma incorrecta de levantar un objeto partiendo de una posición de bipedestación. En lo que respecta a este ejemplo, se debe considerar que el área del cuerpo humano más frecuentemente lesionada durante un levantamiento es la zona lumbar de la espalda. La carga (peso) que se levanta no cambia por usar una técnica de levantamiento inapropiada. Así pues, si la fuerza (carga) aplicada al cuerpo no aumenta con aplicación de una técnica incorrecta, ¿por qué es mayor el riesgo de lesión? La respuesta radica en el hecho de que la magnitud de una carga que se levanta no es igual a la de la carga que soporta el cuerpo. Conviene recordar que, cuando una carga (fuerza) se aplica a una determinada distancia en relación con un punto de rotación (fulcro), el efecto se mide utilizando un momento, no una fuerza. En el ejemplo ilustrado en la figura 4.13A, la carga (45,5 kg) es transmitida a través de los brazos de la persona que la levanta a la parte superior del cuerpo. La distancia en perpendicular de los brazos al fulcro (espalda lumbar) es de 0,6 m para este ejemplo. El momento de flexión en la zona lumbar será:

M_flexión = 45,5 kg · 0,6 m

M_flexión = 27 kg · m

FIGURA 4.13. Técnica biomecánicamente incorrecta (A) y correcta (B) para levantar un objeto en posición de bipedestación. La técnica inapropiada (A) produce un elevado momento rotacional en la zona lumbar de la espalda, debido al gran brazo de momento (d_⊥) desde la parte inferior de la espalda hasta el punto de carga en los brazos. La técnica idónea (B) alinea las caderas, las rodillas y los tobillos lo más cerca posible de la línea de fuerza, a fin de minimizar el momento rotacional aplicado sobre el dorso inferior.

Para contrarrestar el momento de flexión, los músculos extensores de la espalda lumbar deben producir un momento igual y contrario (tercera ley de Newton) de 27 kg · m de extensión, significativamente superior a la carga que debe levantarse. La figura 4.13A muestra que, cuanto más largo sea el brazo de momento anatómico generado por la técnica de levantamiento incorrecta, mayor será el momento aplicado sobre los músculos y las estructuras de la región lumbar.

En la figura 4.13B se ilustra la técnica de levantamiento biomecánicamente correcta. La fuerza del peso de la carga que debe levantarse, que actúa verticalmente debido a la fuerza de gravedad, cruza las articulaciones de la espalda lumbar, la cadera, las rodillas y el tobillo lo más cerca posible de la vertical, a fin de reducir al mínimo la longitud de los brazos de momento. Si el brazo de momento en cualquier articulación es igual a cero cuando se efectúa el levantamiento, el momento será también igual a cero. Ello supone que sobre esa articulación solo actuará una fuerza lineal, específicamente, una fuerza compresiva. El diseño anatómico de las articulaciones de la columna vertebral está bien adaptado a las fuerzas compresivas, mientras que los momentos rotacionales generan en ella tensiones potencialmente perjudiciales para su estructura (11).

Elevaciones de talones de pie

La elevación de talones de pie es un ejercicio de resistencia habitual para el fortalecimiento de los flexores plantares que actúan sobre la articulación del tobillo (p. ej., gastrocnemio, sóleo). Cuando este ejercicio se realiza incorrectamente, a menudo por inclinarse hacia delante y mantener las rodillas extendidas, se originan dos importantes problemas biomecánicos. En primer lugar, la línea de fuerza vertical que se extiende desde el punto de contacto de los hombros con la máquina genera un brazo de momento con respecto a la espalda lumbar, en un caso similar al del ejemplo anterior. Este movimiento de flexión sobre la espalda lumbar debe, igualmente, ser contrarrestado por los músculos extensores lumbares.

La segunda consecuencia biomecánica de esta técnica de ejercicio inadecuada es la generación de un momento de hiperextensión en las articulaciones de las rodillas. La línea de fuerza pasa por delante de las rodillas, generándose en ellas un momento de hiperextensión en dirección posterior. La rodilla humana tiene un límite de ADM de 1° de hiperextensión en los hombres y de 1,6° en las mujeres (7). La rodilla «bloqueada» en esta posición, sometida a un importante momento de hiperextensión, tiende a contrarrestar ese momento, sobre todo mediante tejidos blandos como los de los ligamentos, que, si son tensionados, pueden causar una lesión.

La técnica biomecánica correcta para las elevaciones de talones de pie consiste en colocar las caderas, las rodillas y los tobillos alineados con la línea de fuerza, manteniendo una posición levemente flexionada de las rodillas durante el ejercicio.

Marcha

La marcha caminando normal comprende una fase de apoyo y una de balanceo (fig. 4.14). En el apoyo hay un contacto inicial que, en la mayoría de las personas, se realiza con el talón. Ese contacto inicial también señala el comienzo de la subfase de «frenado» del ciclo de la marcha. El contacto va precedido de una acción excéntrica de los isquiotibiales para ralentizar la extensión de la rodilla sobre el lado de apoyo, de modo que la posición del pie sea la adecuada. El frenado se detiene en torno al momento del apoyo medio. Tras el contacto inicial se produce una respuesta a la carga, cuando la actividad muscular de la extremidad inferior es alta, con el fin de dar soporte a la estabilización de la pelvis. En el contacto inicial, el pie suele rotar hacia el lado medial, generándose, a continuación, cierto grado de supinación. La respuesta a la carga va seguida del apoyo medio, el apoyo terminal y el despegue del pie. El apoyo marca el momento en el que el cuerpo comienza a ser propulsado hacia delante y termina con el despegue del pie. En el balanceo, se suceden un balanceo inicial, un balaceo medio y una ralentización del pie, antes del contacto inicial y antes de comenzar de nuevo la fase de apoyo. Aunque se trata, obviamente, de una actividad diaria habitual, es posible observar numerosas anomalías de la marcha (10). Algunas de ellas, junto con las correspondientes respuestas biomecánicas, se resumen en la tabla 4.4.

FIGURA 4.14. Marcha normal. Tomado de biometrics.derawi.com.

TABLA 4.4 ANOMALÍAS DE LA MARCHA NORMAL Y RESPUESTAS BIOMECÁNICAS ASOCIADAS
Anomalía de la marcha	Descripción	Respuesta biomecánica
Marcha antiálgica (dolorosa)	Reacción de autoprotección por lesión de pelvis, cadera, rodilla, tobillo o pie	Las fases de apoyo de las dos extremidades no son iguales en el tiempo (la fase de balanceo de la extremidad no afectada es más corta)
Marcha artrógena (cadera o rodilla rígidas)	Es consecuencia de rigidez, laxitud o deformidad	Longitud de los pasos de las dos extremidades desigual Circunducción de la extremidad afectada
Marcha equina	Rango de dorsiflexión inadecuado	Carga del peso sobre el borde lateral del pie Tiempo de apoyo reducido en el lado afectado La pelvis y el fémur pueden estar rotados lateralmente
Marcha de pierna corta	Diferencia de longitud de las piernas	Oblicuidad pélvica (rotación hacia un lado)Flexión exagerada de la rodilla y la cadera de la extremidad no afectada Elevación de un lado de la cadera en la fase de balanceo para el apoyo del antepiéMovimiento del brazo en el plano transversal en un lado

RESUMEN

La biomecánica es la rama de la ciencia que aplica los principios de la mecánica a los organismos vivos. El conocimiento de la misma proporciona una gran ventaja al entrenador personal, ya que ofrece un marco que permite considerar el cuerpo como un sistema de palancas sobre el que actúan las fuerzas internas de los músculos y fuerzas externas derivadas de la interacción con el entorno. Dado que las palancas rotan alrededor de un eje, las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo humano generan momentos de fuerza, o torques, cuando tales fuerzas son amplificadas por la longitud de las palancas. El presente capítulo define la terminología mecánica asociada a la biomecánica del movimiento humano y plantea diversas situaciones de entrenamiento diseñadas para mostrar la aplicación de estos principios al entrenamiento personal.

BIBLIOGRAFÍA

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8. Wilson, DJ. The Kinesiology Activity Book. Boston (MA): McGraw-Hill, 2011.

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11. Wisleder D, Smith MB, Mosher TJ, Zatsiorsky V. Lumbar spine mechanical response to axial compression load in vivo. Spine. 2001;26(18):E403–9.