Читать книгу Biomecánica básica - Pedro Perez Soriano - Страница 110

Además de los tres factores que se han explicado anteriormente (BDS, altura del CG y su proyección en la BDS), existen otra serie de factores mecánicos que pueden explicar una serie de situaciones donde bien la proyección del CG no está en la BDS y sí existe equilibrio (figura 7B), o bien la estabilidad del equilibrio es mejor por otras causas. El primero de estos factores es la existencia de otras fuerzas externas distintas a la gravedad, como la fuerza centrípeta que aparece durante las competiciones de ciclismo en pista (figura 9), permitiendo que exista situación de equilibrio al hacer que la fuerza resultante caiga dentro del polígono delimitado por la BDS. Esta situación es similar a la que ocurre al surfear una ola (figura 7B). El segundo factor es el aprovechamiento de la inercia y la cantidad de movimiento lineal y angular, y tiene que ver tanto con la 1ª Ley de Newton, a partir de la cual sabemos que mover o modificar la trayectoria de un objeto es más difícil cuanta más inercia tiene, como con la cantidad de movimiento, que es producto de la inercia por la velocidad del objeto. Específicamente, cuando se aprovecha la cantidad de movimiento angular para ganar estabilidad del equilibrio se hace referencia a un fenómeno conocido como “efecto giroscópico”. Son ejemplos de este segundo factor: a) La utilización de grandes barras sujetadas en sus brazos por los equilibristas y/o funambulistas, haciendo más fácil el hecho de caminar por cuerdas y/o superficies que reducen al máximo la BDS, porque las inercias lineal y angular del sistema son mayores (figura 10A). b) La conducción de una bicicleta en línea recta, sabiendo que la estabilidad es mayor a medida que la velocidad de conducción aumenta, porque tanto la velocidad angular de las ruedas como la velocidad lineal del CG del ciclista más la bicicleta hacen aumentar las inercias angular y lineal del sistema, respectivamente (figura 10B). Esto puede observarse al reducir mucho la velocidad de la bicicleta (< 5 km · h^-1), donde mantener el equilibrio es más difícil si no se realizan cambios bruscos en la posición del manillar para aumentar la BDS (figura 6A); y también puede observarse durante la conducción de la bicicleta sin manos, ya que sólo puede realizarse cuando la velocidad oscila entre 16-20 km · h^-1.c) Hacer que un objeto (p. ej., balón de baloncesto, peonza, plato de cocina, etc.) permanezcan en equilibrio apoyándose en una BDS minúscula (p. ej., dedo índice de la mano, etc.) es posible gracias al “efecto giroscópico” (figura 10C), y permanecerán en esta situación mientras tengan suficiente cantidad de movimiento angular. Este efecto es el mismo, pero con un objetivo diferente, al observado al girar las ruedas de una bicicleta, en el que muchas veces los ciclistas no utilizan ruedas delanteras lenticulares en sus bicicletas porque tienen mayor masa y más inercia angular que otro tipo de ruedas (p. ej., 4 bastones, radios convencionales, etc.), lo que dificulta su conducción.

Figura 9. Fuerzas encargadas de mantener el equilibrio durante la conducción en curvas y/o peraltes: ac = aceleración centrífuga; g= aceleración de la gravedad; P0,1 .... = aceleración centrípeta debida a la descomposición del peso del sistema ciclista-bicicleta; Fr = fuerza resultante de ac y g; r1,2.... = radios de giro de la curva.

Figura 10. Ejemplos de aprovechamiento del efecto giroscópico. Funambulista utilizando una barra de equilibrio (A). Aprovechamiento de la inercia angular (Iω) y lineal (I v) al conducir una bicicleta (B). Equilibrio de una peonza cuyo CG cae fuera de la BDS (C).

El tercer y último factor es el cambio de posición de la BDS, y agrupa otras actividades de la locomoción humana y animal en las cuales técnicamente no se está en equilibrio, sino que hay fases de desequilibrio. Así, por ejemplo, cuando los humanos caminamos, la proyección del CG sale momentáneamente de la BDS en la fase de apoyo simple, y es al colocar el siguiente pie en el suelo cuando establecemos una BDS más amplia dentro de la cual queda proyectado el CG (figura 11A). Algo similar ocurre durante la marcha de los animales cuadrúpedos (figura 11B), donde el CG sale momentáneamente de la BDS al levantar una de sus patas delanteras, haciéndoles avanzar en dirección oblicua hacia delante, para inmediatamente apoyar esa misma pata delantera y levantar la pata trasera contralateral. Una vez apoyada ésta en el suelo, se levanta la otra pata delantera, iniciándose otra vez el ciclo de desequilibrio. En definitiva, este mecanismo se parece bastante al observado en los atletas de velocidad durante la salida de tacos, quitando momentáne-amente el apoyo de sus brazos y provocando una caída hacia delante para, a continuación, apoyar el pie más adelantado variando la ubicación de la BDS. Esta habilidad que se acaba de describir es fundamental para conseguir el reequilibrio de la marcha humana después de un tropezón, colocando el pie que tropieza en el lugar hacia donde se dirige la proyección del CG, evitando así la caída. Otras actividades donde puede observarse un continuo cambio de la BDS para mantener el equilibrio son: estar de pie o caminar utilizando zancos, llevar a cabo una acción defensiva de uno contra uno en un deporte, etc. El equilibrio durante acciones más complejas como correr o saltar depende, en parte, del cambio continuo de la BDS, aunque también, en gran medida, de la generación de fuerzas externas, como las fuerzas de reacción con el suelo o los movimientos de acciónreacción de los brazos y el tronco.

Figura 11. Variación de la BDS y proyección del CG en la misma durante la marcha humana (A) y la marcha de un cuadrúpedo (B). El círculo representa la pata que no está apoyada en el suelo.