6 Conceptos de Biomecánica

La Biomecánica está ampliamente utilizada, a través del uso de principios y métodos de la mecánica, en este artículo se hablará de los 6 conceptos de biomecánica que debemos tener en cuenta como base fundamental de la misma.

Introducción a los conceptos de Biomecánica

Durante los siglos XX y XXI, el conocimiento del cuerpo humano ha crecido mucho, de la mano de diferentes disciplinas como la medicina, la biología, la ingeniería y la física (5). En este artículo analizaremos los diferentes conceptos de biomecánica.

Además, según Soriano Pérez, P. y Belloch Llana, S. (2015) , mencionan que la palabra Biomecánica probablemente fúe utilizada por primera vez en 1887, por el Dr. alemán Moritz Benedick, lo cual posteriormente en 1910 crea el libro «Fundamentos de la Biomecánica».

El camino de la Biomecánica está trazado ya desde el s. XV con Leonardo Da Vinci y en s. XVII con Giovani Alfonso Borelli, pero la evolución de la biomecánica se centra sobre la segunda mitad del siglo XX, para ello los conceptos de biomecánica serán importantes de cara a contextualizar sobre las prácticas y ejercicio físico.

Por el contrario, al referirse a los conceptos de biomecánica, dos son los elementos que utilizan diferentes principios y métodos sobre los seres vivos, el mecánico y el biológico. Además, se ha subdividido a la biomecánica de la misma manera que la mecánica (etimológicamente del griego «mekhaniké», que significa inventar o ingenio).

Dicho esto, la mecánica es la rama de la física que se encarga de estudiar el movimiento de los cuerpos en sí mismo, describiéndolos, y refiriendose a las fuerzas (Aguado, X. En Campos, 2001, citado en Soriano B. (2015)

De seguido definiremos la biomecánica para dar paso a continuación a los diferentes conceptos de biomecánica.

¿Qué es la biomecánica?

La Biomecánica es una ciencia con un gran auge, en el cuál participan e interactúan profesionales de diferentes ámbitos, con un sentido de interdisciplinariedad, tanto físicos, matemáticos, médicos, biólogos, ingenieros, profesores de Educación Física, entrenadores y deportistas, y cada uno de ellos con objetivos propios.

La biomecánica, para Donskoi y Zatsiorski (1988) constituye la ciencia que estudia las leyes del movimiento mecánico de los seres humanos, utilizando aportes de la mecánica, estudiando el comportamiento de los sistemas biológicos del cuerpo humano, y las condiciones a las que son sometidos (4).

En otras palabras, la biomecánica es la rama de la mecánica que estudia el comportamiento de los seres vivos, se divide de la misma forma que la mecánica, tal y como se observa en la imagen nº1:

Dentro de los conceptos de biomecánica, tenemos la Biomecánica deportiva, que ocupa un lugar importante en las prácticas físico-deportivas, la cuál a criterio de Soriano Pérez, P. y Belloch Llana, S. (2015), podría definirse como: «rama de la biomecánica de carácter aplicativo y multidisciplinario, y ocupa al ser humano en la práctica físico-deportiva, con la atención hacia la mejora del rendimiento y seguridad de la práctica deportiva».

Áreas que ocupa la Biomecánica

Si bien el estudio del cuerpo humano también puede ser visto desde la anatomía, fisiología o histología, para Perdomo Ogando (2018), tres grandes áreas son las que ocupa la biomecánica, la biomecánica médica (engloba los sistemas motores del hombre), la biomecánica ocupacional y deportiva, ya que estudian los movimientos que realiza el hombre. Además, Estrada Bonilla (2018), agrega que el área de mayor interés de la biomecánica es la física.

• La biomecánica médica o clínica: evalúa las patologías que aqueja al ser humano, intentando solucionarlas y mejorar la calidad de vida.
• La biomecánica ocupacional: Analiza la relación mecánica del cuerpo y los elementos que interactúan en los diversos ámbitos, como los laborales, trabajando sobre el equilibrio de las capacidades de los trabajadores.
• La biomecánica deportiva:es la aplicación de la mecánica, como parte de la física que investiga los movimientos del atleta en la realización de los ejercicios físicos.

Desde el ámbito médico, ocupacional y deportivo, ocupan un lugar importante en el estudio de la biomecánica, dicho esto, para el docente de Educación Física, podrá integrar otras áreas de conocimiento científico para que su trabajo sea más eficiente, para el entrenador, tendrá un bagaje más específico del deporte que practiquen sus atletas, y para el atleta, la biomecánica le aportará un conocimiento más específico de los aspectos técnicos del deporte que practique.

Por otra parte cabria preguntarnos, ¿cuál es el objetivo de la biomecánica?

De esta manera se encuentra que el objetivo principal es mejorar el desempeño físico, a través de la efectividad (logrando el gesto deseado), la eficacia (logrando el gesto deseado con el menor gasto de energia posible) y la eficiencia (efectuar el gesto motor en el menor tiempo posible).

Dinámica y el concepto de cinemática

Otro de los conceptos de biomecánica, es La Dinámica; es una de las ramas de la biomecánica que estudia el cuerpo en movimiento, y se divide en dos conceptos de biomecánica, la cinemática y la cinética

La Cinemática, como otro de los conceptos de biomecánica, es la rama de la mecánica que estudia la geometría de los movimientos, a través de su longitud, el camino, la posición y el desplazamiento, tomando el tiempo como parámetro.

En esta descripción, la masa no interviene, y de este concepto deriva la velocidad y la aceleración, ya que describe el movimiento que realizan los cuerpos sin considerar las causas que la producen (fuerzas). Dicho esto, hay que tener en cuenta ciertas variables físicas como: el movimiento, la partícula, posición, desplazamiento, trayectoria, distancia y tiempo.

Además, los elementos básicos son el espacio, el tiempo y el móvil (2).

• El movimiento es el cambio continuo que realiza un cuerpo en el transcurso del tiempo.
• La partícula es un objeto idealizado, desde el punto de vista matemático, que tiene posición, masa y movimiento de traslación. Por ejemplo, un átomo, una pelota o una pesa.
• En cuanto a la posición, es la ubicación del objeto o partícula en el espacio, representada por un vector en el sistema de referencia.
• El desplazamiento es el cambio de posición de una partícula en el espacio, además está representado por un vector que puede ser positivo, negativo o cero.
• La trayectoria puede ser recta o lineales , paralela, en parábola, con circunferencia o curva, y conocida como la curva geométrica que describe una partícula en movimiento en el espacio.
• La distancia es la longitud que se ha movido una partícula a lo largo de una trayectoria desde una posición inicial a otra final.
• El tiempo es una variable difícil de definir, se lo puede considerar desde el punto de vista de la variable intervalo tiempo, donde predomina la duración de un evento, o el tiempo que tarda una partícula en moverse desde una posición inicial a una final (2 y 5).

Por otra parte, otro tipos de movimientos a tener en cuenta son las articulaciones de los segmentos corporales, que realizan determinados movimientos en cada uno de sus planos y ejes (2).

Movimiento: otro de los conceptos de biomecánica

Otro de los conceptos de Biomecánica, es el movimiento, en el cual se encuentra una relación neta entre la secuencia de movimiento (descripción del gesto motor, instantes en que se conoce la posición) en sus fases inicial, media y final, el sistema de referencia (el movimiento ocupa un espacio dentro de ciertos planos y ejes) (2).

Por otro lado, hay tres aspectos para analizar el movimiento: la osteocinemática, artrocinemática y la miocinética.

1. La Osteocinemática: son los macromovimientos, los cuales observamos mediante el gesto motor.
2. La Artrocinemática:  son los micromovimientos que se producen en las carillas articulares, pero no se tiene en cuenta las causas que lo producen.
3. La Miocinética: estudia las causas que producen el movimiento, especialmente las fuerzas intrínsecas (internas de los músculos).

Dinámica y el concepto de cinética

La cinética, es el estudio de todas aquellas fuerzas que inducen a la variedad de movimientos que puede realizar el cuerpo humano, y estudia el movimiento humano y todas las fuerzas que lo provocan. Tal es así, que las fuerzas que se pueden aplicar se caracterizan por empujar o traccionar algo.

Las fuerzas y sus características

Una fuerza, como otro de los conceptos de biomecánica, es una acción que aplicada sobre un cuerpo modifica su velocidad, mediante una aceleración. Por otro lado, se la define como magnitud vectorial, y su medida es en Newton (6).

Por otro lado, al aplicar la fuerza sobre un cuerpo se producen efectos tales como: se pone en movimiento, cambia su velocidad y la dirección de su trayectoria, se detiene, altera su forma o se modifica su tamaño.

La fuerza, según Zárate Rodríguez, N y colaboradores (2018) es una magnitud vectorial representada por un vector (F), con sus cuatro elementos, el módulo o intensidad, la dirección, el sentido y el punto de aplicación, además la unidad más utilizada es el kilogramo fuerza (Kg).

Y una de las clasificaciones que proponen Nordin, M., y Frankel, V. H. (2001), con respecto a la posición son las fuerzas externas, fuerzas internas (de tensión, de comprensión, de rozamiento) y las fuerzas de rozamiento, además cuando dos o más fuerzas interactúan podrían ser coplanares, concurrentes o paralelas y colineales.

Dicho esto, otros tipos de fuerzas actúan en el ejercicio o el movimiento, tales como la fuerza de gravedad (que ejerce fuerza sobre un cuerpo), la fuerza de los fluidos o de presión (conocida como presión del fluido (P), su unidad de medida es el Pascal (Pa), la fuerza de rozamiento (caracterizada por las fuerzas internas y externas), la fuerza elástica (que depende de la deformación que ocurre en el cuerpo al ser sometido a una fuerza) y por último, la fuerza centrífuga y centrípeta (que dependen de los movimientos angulares que realice un cuerpo) (1).

De esta manera podemos apreciar como las distintas fuerzas externas o internas influyen tanto en el movimiento como en las acciones deportivas.

Estática y otro de los conceptos de biomecánica

La estática es otro de los conceptos de biomecánica. Esta es la rama de la mecánica, con el objetivo de estudiar condiciones que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, para que este permanezca en equilibrio.

Representa aquellas condiciones bajo las cuales los objetos se mantienen en equilibrio o en reposo y el resultado de las fuerzas que actúan sobre éstos.

Equilibrio y estabilidad

Y es aquí donde la Ley de Inercia de Newton (primera ley), nos dice que un cuerpo en reposo tiende a permanecer en reposo, y un cuerpo sigue en movimiento lineal y mantiene su dirección y velocidad, salvo que alguna fuerza externa modifique su estado. Y para que ese objeto se mantenga en equilibrio, la suma de las fuerzas que en él ejercen es o debe ser igual a cero.

Por otro lado, un sistema de fuerzas se caracteriza cuando dos o más fuerzas actúan de forma simultanea sobre el mismo objeto, estas pueden ser positiva (actúan hacia arriba o adelante) o negativas (actúan hacia la izquierda o abajo. Además, hay algunos factores que influyen en la estabilidad y el equilibrio, estos son: mecánicos, fisiológicos, la condición física, psicológicos y ambientales (5).

Torque y Momento de fuerza como conceptos de biomecánica

Dentro de los conceptos de biomecánica, el momento de fuerza se caracteriza porque su magnitud va a ser igual a la magnitud de la fuerza y de la longitud, relacionada a la distancia más corta entre el punto y la línea de acción de la fuerza.

De esta manera, Comín, M (1996), nos dice que cuando una fuerza (F), está actuando a una cierta distancia de un punto, se crea un momento. La unidad del momento puede ser sometido a una ación de flexión y pueden ser iguales, opuestos o separados.

Dicho esto, el torque, se deriva de considerar el producto de la fuerza por la distancia entre su línea de acción y un eje de giro. Ademas, se conoce como la medida del efecto rotacional de una fuerza.

El torque se calcula multiplicando la fuerza por la distancia perpendicular entre la linea de acción hasta el centro de giro, o calculando la fuerza efectiva perpendicular al brazo de palanca.

De esta manera, si un sujeto realiza un curl de isquiosurales, el eje de rotación será sobre la articulación de la rodilla, la dirección de la fuerza será sobre la flexión de la rodilla, acercando el punto más distal, donde está el peso que se apoya sobre los gemelos hacia la línea de los glúteos, y el momento de fuerza será la distancia que ofrece la acción muscular con respecto a la resistencia.

Palancas dentro de conceptos de biomecánica

La musculatura no se comporta de forma aislada, sino que mediante sus tendones, se anclan con firmeza a los huesos, y estos repercuten en el movimiento, tanto al alejarse como acercarse, para ello las palancas y poleas cumplen una gran función dentro de los conceptos de biomecánica (7).

Cuando el cuerpo humano está en movimiento intenta realizarlo con el menor gasto posible de energía (ATP), y de la mejor manera posible, para ello las palancas juegan un papel importante en el cuerpo humano (2).

Se tratan de una barra rígida apoyada en un fulcro o apoyo, que intenta vencer una resistencia por medio de la potencia, donde las barras son los huesos, el fulcro son las articulaciones y la potencia son los músculos.

Además, se cuenta que Arquímedes dijo: «Dandme un punto de apoyo y moveré el mundo». De esta manera encontramos 3 géneros de palancas:

1. La palanca de equilibrio, o primer género (PAR), el punto de apoyo se encuentra entre la potencia y la resistencia. Por ejemplo: la cabeza apoyada sobre la columna vertebral.
2. La palanca de Fuerza, o de 2do género (PRA), la resistencia se encuentra entre la Potencia y el Punto de Apoyo. Por ejemplo: áreas de las cabezas de los metatarsianos, huesos del tarso o músculos de las pantorrillas.
3. Y la palanca de 3er género, de velocidad (APR), la potencia se encuentra en el medio, entre el punto de apoyo y la resistencia. Por ejemplo: el curl de bíceps o las aducciones del muslo (7).

De esta manera, en estas palancas podemos encontrar el brazo de potencia (distancia desde el fulcro hasta la potencia) y el brazo de resistencia es la distancia que existe entre el fulcro y la resistencia (2).

Las palancas en el cuerpo humano actúan a través de la acción de los músculos y los huesos, y las de tercera clase son las más frecuentes, además permiten grandes, amplios y poderosos movimientos, dicho esto las palancas de las extremidades superiores tienen mas variedad que las de las extremidades inferiores, pero son más débiles (6).

De esta manera si hablábamos de ejercicio físico, sobre las palancas, para sacarle más provecho deberíamos de tener un buen plan de entrenamiento donde gestionar las cargas, trabajar sobre los rangos de movimientos articulares, y mantener el concepto de estabilidad articular.

De esta manera encontramos que por ejemplo para una palanca de 2º género lo podemos observar al subir as escaleras, subir un cajón o realizar extensiones para los gemelos.

Conclusiones sobre los conceptos de Biomecánica

Al hablar de los conceptos de Biomecánica, estaríamos haciendo referencia a la ciencia o la rama de la mecánica que estudia las acciones del ser humano y el movimiento, a sabiendas que este término se utilizó por primera vez sobre el año 1887 por el el Dr. Moritz Benedick, con lo cual es ampliamente estudiada.

Además, los seres vivos son estudiados desde otras ciencias; como la anatomía, fisiología o histología, para ello estas ciencias interactúan con la Biomecánica de manera interdisciplinaria, y la biomecánica se enfoca en el analisis del movimiento, las leyes de los mismos y las fuerzas que actúan.

Por otra parte, encontramos otros conceptos de biomecánica, como la dinámica, la cinemática, la cinética y la estática, con lo cual la biomecánica ocupa las áreas médicas, ocupacional y deportiva, y esta ciencia o rama sirve para generar conocimientos más acabados tanto para profesores de Educación Física, entrenadores y atletas.

Además de estos conceptos de biomecánica, cuando el cuerpo está en posición estática o en movimiento, hay fuerzas que actúan sobre él, tanto internas como externas, tales como la fuerza de gravedad, de presión, de rozamiento, la centrifuga y centrípeta.

Y finalmente, entendiendo el cuerpo humano es un sistema, encontramos las acciones musculares y los huesos, que son las palancas donde se generan los movimientos, ya que interactúan en el movimiento, de esta manera los conceptos de biomecánica toman gran interés al hablar sobre las acciones motrices.

Entonces por que es importante el estudio de los conceptos de biomecánica y conocerlos, porque nos va a poder permitir contextualizar el trabajo sobre los entrenados o atletas, teniendo más herramientas de cara a generar un conocimiento más científico y acabado sobre la práctica que se esté realizando.

Referencias bibliográficas de los conceptos de Biomecánica

1. Comín, M y colaboradores (1996). Conceptos de biomecánica, a, IV, 7 (96-109).
2. Estrada Bonilla, Y. (2018). Biomecánica: de la física mecánica al análisis del gesto deportivo. Universidad Santo Tomás. Editorial USTA. Bogotá, Colombia.
3. Nordin, M., y Frankel, V.H. (2001). Biomecánica aplicada a la fuerza básica del sistema músculo esquelético. Madrid: Mc Graw Hill.
4. Perdomo Ogando, Juan Manuel, Pegudo Sánchez, Agustín Gerónimo, & Capote Domínguez, Tania Esther.(2018). Premisas para la Investigación Biomecánica en Cultura Física. Revista Cubana de Educación Superior , 37 (2), 104-114. Recuperado en 31 de julio de 2022, de http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0257-43142018000200008&lng=es&tlng=en
5. Soriano Pérez, P. y Belloch Llana, S. (2015). Biomecánica básica aplicada a la actividad física y el Deporte. Conceptos de biomecánica. Editorial Paidotribo. Barcelona, España.
6. Zárate Rodriguez, N. (2018). Lineamientos de política pública en ciencias del deporte y la biomecánica. editorial COLDEPORTES. Bogotá, Colombia.
7. Tortora, G., y Grabowski, S. (2003). Principios de anatomía y fisiología. Conceptos de biomecánica. Ejercicios para bíceps. 9º edición. Editorial Mexicana. Número de registro 723.