ANALISIS CINEMATICO CUALITATIVO Y CUANTITATIVO
EDGAR LOPATEGUI CORSINO
La biomecánica nos ayuda analizar efectivamente las destrezas motoras, de manera que se evalúe eficientemente e inteligentemente una técnica y que se corrija si existe alguna falla. El análisis mecánico implica el proceso de separar el sistema estudiado en sus partes y determinar las variables involucradas en el movimiento. Un sistema representa un cuerpo o grupo de cuerpos u objetos cuyos movimientos han de ser examinados. Por ejemplo, el sistema puede ser el cuerpo entero así como algun segmentos de éste (e.g., una pierna, una mano), un implemento deportivo (e.g., un bate de béisbol, las zapatillas de correr de un fondista, una bola, entre otros). Inclusive, es posible que un sistema incluya dos o más ejecutantes. El estudio biomecánico puede concentrarse en analizar las variables que causan y modican el movimiento (i.e., el análisis cinético) o simplemente dedicarse a la observación y descripción de las características biomecánicas en la destreza (i.e., el análsiis cinemático).
El estudio cinemático o cinético de las propiedades biomecánicas de un movimiento humano (ejercicio, actividad física o destreza motora) y su relación con el rendimiento (el resultado o nivel de éxito de la ejecutoria) se puede llevar a cabo desde un enfoque cuantitativo o cualitativo.
El análisis cuantitativo del movimiento involucra la descripción de un movimiento o de sus partes en términos numéricos. Se emplean equipos/instrumentos especializado para poder medir y cuantificar (contar) las variables cinemáticas del movimieno. Cuantificar implica determinar de forma precisa la cantidad o porcentaje de las variables estudiadas en el sistema. Este tipo de análisis ayuda a evitar la influencia subjetiva, lo cual lo hace un medio más preciso y confiable.
Por otro lado, el análisis cualitativo describe la calidad del movimiento sin el empleo de mediciones ni cálculos aritméticos. Este tipo de análisis identifica los componentes involucrados en el movimeinto (i.e., le dá nombre) y luego evalúa estos constituyentes mediante la comparación y la formulación de juicios. Una cualidad consiste en determinar el grado de excelencia o de éxito que posea el sistema estudiando. Esta forma de evaluación se fundamenta sobre principios o leyes biomecánicas que gobiernan la ejecutoria del movimiento o destreza estudiada. Muchos de estos tipos de análisis se confirman o se apoyan sobre los estudios cuantitativos de la destreza motora. Este método de análsis resulta el más viable para los entrenadores deportivos, dirigentes, maestros de educación física, líderes recreativos y maestros de baile, entre otros. Del análisis cualitativo se pueden derivar hipótesis o preguntas de naturaleza subjetiva que pueden ser estudiadas por medio de evaluaciones cuantitativas.
En ambos métodos, el fin es el mismo, i.e., determinar la adecuacidad y afectividad de la destreza dentro de un contexto particular (e.g., el análisis de lanzar y su grado de efectividad en un juego de béisbol).
En la actualilidad, existen una diversidad de formas para el análisis y evaluación de las destezas motoras. Por ejemplo, se puede grabar la destreza en video y luego digitalizarla en la computadora. Existen programas ("sofwares") relativamente poco costosos que permiten realizar el análsis biomecánico del movimiento. Además, existen simulaciones en la computadora sobre la forma correcta que se debe realizar la destreza.
Análisis Cualitativo
La evaluación cualitativa de un movimiento requiere tener un conocimiento previo sobre las características apropiadas del movimiento y la habilidad para poder determinar (mediante la observación visual y análisis) si se cumplen estas propiedades biomecánicas de la destreza. Obviamente, el analista debe tener conocimiento sobres los principios y leyes de mecánca que determinan el movimiento.
Tipos de Análisis Cualitativo
Como fue mencionado previamente, el estudio cualitativo del movimiento humano puede tener dos vertientes, a saber: nominal o evaluativo. El análisis cualitativo nominal se encarga de identificar y nombrar (rotular) las variables o constituyentes de la destreza motora. Por otro lado, el análisis cualitativo evaluativo se concentra en determinar el valor de los componentes del movimiento mediante la comparación y el juicio/apreciación.
El término nominal significa darle nombre o rotular algo. Por ejemplo, durante el movimiento de lanzar se pueden identificar los tipos de músculos motores primarios, el tipo de articulación y su clasificación. En cada caso, hay un nombre específico.
Evaluar implica ubicar en categorías u ordenar algo basado en un sistema de valor (i.e., más grande, mejor, entre otros).
Prerequisistos del Análisis Cualitativo
Para analizar una destreza motora, se requiere obterner información sobre: (1) la ejecución cinemática o técnica de la destreza o ejercicio y (2) el rendimiento o resultado del ejecutante.
Lo primero que se debe hacer es entender el propósito particualar de la destreza desde el punto de vista biomecánico. Es imperante que la persona analizando la destreza motora pueda identificar la causa del error en la técnica, lo cual dependerá del entendimiento que se posea sobre los principios de biomecánica.
La experiencia que se tenga en cuanto a la práctica de la destreza puede servir de un fundamento biomecánico para el análisis de ésta. No obstante, esta no es la única fuente de conocimiento. Una fuente apropiada es la de leer sobre literatura cientifica relacionada disponible en libros de texto, revistas profesionles y conferencias/simposios de organizaciones profesionales.
Planificación del Análisis
Los primero que se deber realizar es la identificar de las preguntas principales que requieran ser contestadas. Estas preguntas pueden derivarse de observaciones generales del analista.
Luego, se requiere determinar la perpectiva óptima desde la cual se puede observar el movimiento. Por ejemplos, es posible que un analista necesite visualizar la destreza desde diferentes planos cardinales/dimensiones y direcciones de movimiento (e. g. vista anterior, posterior, frontal, superior). Esto dependerá la desterza motora se ejecuta principalmente desde un solo plano o desde múltiples planos o dimensiones. Además, puede ser que se requiera ver la destreza más de cerca o más alejada de ésta. Se debe también considerar las veces en que se debe repiter el movimento. ¿Es consistente la destreza? Es posible que se encuentren diferencias mecánicas de la misma destreza entre los intentos que fueron repetidos. Este fenómeno es comun en los niños.
Para un análsis cualitativo efectivo se debe considerar el empleo de poca vestimante o evitar que esta sea suelta. Además, el alumbrado y el color del fondo utilizado puede afectar la efectividad del análisis. El trasfondo debe poseer un color que no distraiga al analista. La visibilidad debe ser óptima, de manera que un alumbrado apropiadp es necesario.
El analista debe decidir si solamente empleara su observación visual o también habra de emplear un video de las destreza observada. Los videos permiten controlar la rapidez del movimiento. En adición, la videocinta permitirá que el ejecutante pueda observar su destreza y se puede repetir cuantas veces sea necesaria. Por otro lado, muschos atletas cambian su técnica de la destreza cuando estan conciente que se esta grabando.
Implementación del Análisis
Durante el proceso de analizar el movimiento pueden surgir nuevas interrogantes sobre la biomecánica apropiada de la destreza. Esto implica que el análsis cualitativo es un proceso dinámico y contínuo, durante el cual se recoge nueva información y se encuentran problemas adicionales que deben ser resultos.
Es importante conocer que la destreza motora varía entre ejecutantes. La edad, género, características antropométricas, personalidad, entre otras son factores que afectan la manera en se se efectúa la destreza.
Es posible que el analista requerie utilizar información no-visual del movimiento estudiado. Por ejemplo, la información auditiva puede ayudar al analista en determinar si la destreza motora se esta realizando correctamente.
La retrocomunicación que reciba el analista del ejecutante es un a fuente de información vital duarante el análsis cualitativo. El empleo de otro analista también ayuda en la efectividad del análisis.
Se debe estar consciente que la hablidad de observar una destreza mejora con el tiempo. El desarrollo de un "ojo clínico" se adquiere con la práctica.
Análisis Cuantitativo
En ocasiones es necesario efectuar un análisis cuantitativo para poder determinar con mayor precisión la efectividad de una ténnica deportiva. Además, muchas interrogantes con relación a las problemáticas de la destreza motora requieren un estudio más profundo que no puede ser hecho mediante la evaluación cualitativa. Un análisis cuantitativo implica el establecimiento de las magnitudes de las variables estudiadas durante el movimiento de la destreza motora. Las variables pueden ser cuantificadas a través de operaciones aritméticas (contar) o mediante la medición. Aquellas variables que se determinan por medio de la operación de contar se conocen como discretas. Por otro lado, las variables que no pueden ser establecidas a través de cálculos matemáticos se les llaman contínuas. Estas variables solo se puede determinar a través del proceso de medición.
CARACTERISTCA CINEMATICAS
D.Donskoi. - V.Zatsiorski
CARACTERISTICAS CINEMATICAS
La cinemática de los movimientos humanos determina la geometría (forma espacial) de los movimientos y su variación en el tiempo ( carácter ), sin tener en cuenta las masas ni las fuerzas actuantes. En su conjunto, ofrece solamente un cuadro externo de los movimientos. La dinámica es quien pone en claro las causas del surgimiento y de la variación de los movimientos (su mecanismo).
Las características cinemáticas del cuerpo humano y de sus movimientos constitu- yen la medida de la situación y del movimiento del hombre en el espacio y en el tiempo: espaciales, temporales y espacio-temporales.
Las características cinemáticas ofrecen la posibilidad de comparar las dimensiones del cuerpo y de sus miembros, así como las particularidades cinemáticas de los movimientos de diferentes deportistas . La individualización de la técnica de los deportistas, la búsqueda de las particularidades de los movimientos que resultan óptimas precisamente para cada uno de ellos depende en mucho de la considera- ción de estas características.
SISTEMAS DE REFERENCIA DE LA DISTANCIA Y EL TIEMPO
Los movimientos del hombre y de los implementos deportivos pueden medirse solo al comparar su situación con la de un cuerpo elegido para la comparación ( cuerpo de referencia), es decir, todos los movimientos se analizan como relativos.
Sistemas de referencia de la distancia
El sistema de referencia (de la distancia) es un cuerpo rígido convencionalmente elegido, respecto al cual se determina la situación de otros cuerpos en los diferentes instantes.
En el mundo no existen cuerpos absolutamente inmóviles; todos se mueven. No obs- tante, algunos cuerpos se mueven de tal forma que las variaciones de su velocidad (aceleraciones) no resultan esenciales para solucionar una tarea dada y se pueden despreciar; estos son los sistemas inerciales de referencia. Cuerpos de este tipo son la Tierra y aquellos otros que están relacionados de manera inmóvil con ella ( la pista de carrera, la pista de esquiar, los aparatos gimnásticos). En semejante siste- ma, los cuerpos en reposo no sufren la acción de las fuerzas; es decir, en él ningún movimiento comienza sin la acción de una fuerza.
Otros cuerpos se mueven con aceleraciones que influyen sustancialmente sobre la solución de la tarea dada; estos son los sistemas no inerciales de referencia (el es- quí que se desliza, las anillas que se balancean*). En tales casos, las formas de cál- culo y de explicación de las particularidades de los movimientos son ya otras, lo que debe ser tenido en cuenta obligatoriamente.
*En el sistema no inercial de referencia no son aplicables todas las leyes de Newton, ya que no des- criben por completo los fenómenos observados.
Con el cuerpo de referencia se relacionan el origen y la dirección de la medición de la distancia y se establecen las unidades de referencia. Para determinar con exacti- tud un resultado deportivo, las reglas de competencia prevén cuál es el punto (punto de referencia) por el cual se realizará la medición ( a nivel de las presillas que fijan los esquís, por el punto más sobresaliente de la caja torácica del velocista, por el límite posterior de la huella del saltador después de la caída, etcétera).
El cuerpo en movimiento se analiza como un punto material cuya situación se deter- mina, o sobre él se señalan puntos de referencia (determinado punto sobre el cuerpo del individuo). En caso de movimiento de rotación se elige una línea de referencia. Para determinar ( describir ) el movimiento se emplean tres métodos: el natural, el vectorial y el de coordenadas. En el método natural la situación del punto - la coorde- nada arqueada s - se calcula desde el origen de referencia O, elegido en una trayec- toria conocida con anticipación (fig. 2.1a). En el método vectorial la situación del punto se determina mediante el radio vector r (fig. 2.1b), que se traza desde el centro O del sistema dado de coordenadas hasta el punto que nos interesa (A).
Sistema de referencia de las distancias: a, natural; b, vectorial; c, d, de coordenadas rectangulares; c, en el plano; d, en el espacio.
En el método de las coordenadas rectangulares ( en el plano y en el espacio) el punto de intersección de dos ejes de coordenadas perpendiculares O ( origen de las coordenadas) se toma como el origen de referencia ( fig. 2.1c,d ). Para determinar la situación de un punto dado A ( punto de referencia ) respecto al origen de la referencia, se halla su proyección ( Ax, Ay, Az ) en los ejes de coordenadas. Las distancias desde el origen de las coordenadas hasta las proyecciones de estos puntos en los ejes de coordenadas ( coordenadas en el espacio: OAx es la abscisa, OAy es la ordenada, OAz es la ordenada suplementaria) determinan la situación del punto A en el sistema dado de referencia Oxyz. Cuando el punto A se desplaza en el espacio, entonces varían los valores numéricos de las coordenadas. Se establecen unidades de medición de la distancia : lineales y angulares. En el Sistema Internacional de Unidades ( SI ) se toma como unidad lineal fundamental el metro ( m ); unidad múltiple de ella, el kilómetro (km) ( 1km = 1.000m); sus unidades fraccionarias, el centímetro (1cm = 0,01m) y el milímetro ( 1mm = 0,001m) etc.*
De las unidades angulares se utilizan : a ) los grados, minutos y segundos en la medición de los ángulos ( una circunferencia = 360º , un grado = 60´, un minuto = 60´´); b) las vueltas, durante la determinación aproximada de los giros alrededor de un eje ( una vuelta = 360º, una media vuelta = 180º, etc.); c) el radián ( para calcular a partir de fórmulas ) es el ángulo entre dos radios del círculo, que cortan en la circunferencia un arco, cuya longitud es igual al radio (1 rad = 57º 17 44´, 8´´; 1º = 0,01745 rad).
Sistema de referencia del tiempo
En el sistema de referencia del tiempo hay determinado origen y unidades de referencia
Como el origen de referencia del tiempo se acostumbra a tomar: a) la medianoche ( en todas las instituciones, en el transporte, en la técnica de comunicaciones, etc.); b) la medianoche y el mediodía ( en las condiciones normales de vida), y c) tiempo de arbitraje, cronómetros en cero ( en las condiciones competitivas ). En biomecánica, en calidad de origen de referencia del tiempo, generalmente se toma o el instante de comienzo de todo el movimiento o de alguna de sus partes, o el instante en que se comienza la observación del movimiento. En el transcurso de una observación se utiliza solo uno de los sistemas de referencia del tiempo.
La unidad de referencia es el segundo ( s; 60s = 1minuto; 60min = 1hora ), así como las décimas, centésimas y milésimas ( milisegundo ) de segundo. El transcurso del tiempo se analiza, en la realidad, partiendo del pasado hacia el futuro, pero durante el análisis de los movimientos, con frecuencia, resulta conveniente realizar el cálculo en sentido contrario ( 0,02s antes del golpe; 0,05s antes de separar el pie del apoyo, etc.).
* En algunos países se utilizan ( en particular en las mediciones deportivas) otras unidades que resultan menos cómodas : 1 yarda = 3 pies = 36 pulgadas; 1 pulgada = 2,54 cm; 1 pie = 30,48 cm; 1 yarda = 91,44 cm ( 1m = 1,094 yardas = 3,28 pies = 39,4 pulgadas ).
CARACTERISTICAS ESPACIALES
Las características espaciales permiten determinar las posiciones, por ejemplo, la posición inicial y la final para un movimiento ( según las coordenadas ), y los movimientos ( según las trayectorias ).
Los movimientos del hombre pueden estudiarse analizando su cuerpo ( en dependencia de las tareas planteadas ) como un punto material, como un cuerpo rígido o como un sistema de cuerpos.
El cuerpo humano se analiza como un punto material cuando el desplazamiento de dicho cuerpo es mucho mayor que sus dimensiones ( sino se están investigando los movimientos de las partes del cuerpo ni la rotación de éste).
El cuerpo humano se toma como un cuerpo rígido cuando es posible no tener en cuenta los desplazamientos recíprocos de sus miembros ni las deformaciones de los tejidos ; lo importante es tomar en consideración sólo sus dimensiones , su disposición en el espacio y , además , su orientación ( en particular, cuando se estudian las condiciones de equilibrio, las rotaciones del cuerpo en una postura constante).
El cuerpo humano se estudia como un sistema de cuerpos cuando nos interesan también las particularidades de los movimientos de los miembros del cuerpo, que influyen sobre la ejecución de la acción motora.
Por eso, cuando se van a determinar las características espaciales fundamentales de los movimientos del hombre ( coordenadas y trayectorias ) hay que definir previamente con cúal objeto material ( punto, cuerpo o sistema de cuerpos) se va a igualar al cuerpo humano en el caso dado.
Coordenadas del punto, del cuerpo y del sistema de cuerpos.
Las coordenadas de un punto son la medida espacial de la situación del punto respecto a un sistema de referencia. La situación de un punto se determina, por ejemplo, midiendo sus coordenadas lineales Sx, Sy, Sz; la fórmula dimencional* es: [ s ] = L .
Las coordenadas muestran dónde se encuentra situado el punto estudiado ( por ejemplo , un punto de referencia en el cuerpo humano ) respecto al origen de referencia. Para determinar la situación de un punto sobre una línea es sufusiente una coordenada ; para la situación de un punto en el plano, dos coordenadas; y en el espacio, tres.
La situación de un cuerpo rígido en el espacio se puede determinar a partir de las coordenadas de tres de sus puntos ( que no se encuentren sobre una misma recta ). Es posible también determinar la situación de uno de los puntos del cuerpo ( mediante sus coordenadas lineales) y la orientación del cuerpo respecto al sistema de referencia ( a partir de sus coordenadas angulares) .
* La fórmula dimensional de cualquier magnitud muestra como están relacionadas con ella las unidades fundamentales del Sistema Internacional de Unidades (SI ): L-longitud (m), M-masa ( kg); T-tiempo (s) ; el indicador de la potencia de la unidad fundamental es la dimensión de la unidad derivada.
Coordenadas de la posición del cuerpo: a, lineales; b, angulares.
La situación de un sistema de cuerpos ( de los miembros del cuerpo humano ), que pueden variar su configuración ( disposición recíproca de sus miembros ) , se determina a partir de la posición de cada miembro en el espacio ( fig. 2.2 a ). En tal caso, resulta cómodo utilizar las coordenadas angulares ( fig. 2.2 b ), por ejemplo, los ángulos articulares, y a partir de ellos establecer la postura del cuerpo como disposición recíproca de sus miembros . En la práctica frecuentemente se combinan las determinaciones de : 1) la situación de un punto cualquiera ( por ejemplo, del centro de la masa del cuerpo o de un punto de apoyo ); 2) la postura ( disposición recíproca de los miembros ) ; 3) la orientación del cuerpo ( a partir de una línea de referencia, trazada en el cuerpo ).
Al estudiar el movimiento, se hace necesario determinar : 1) la posición inicial, a partir de la cual comienza el movimiento ; 2) la posición final, en la cual termina el movimiento ; 3) una serie de posiciones intermedias instantáneas ( que se sustituyen unas a otras incesantemente ), que adopta el cuerpo mediante el movimiento. Los cuadros de película de cualquier movimiento muestran, precisamente, estas posiciones. En mecánica, describir un movimiento ( hallar la ley del movimiento) significa, precisamente, establecer la posición de un punto del sistema en cualquier instante. En otras palabras, determinar en cualquier instante las coordenadas de los puntos o de las líneas de referencia, señaladas en el cuerpo, a partir de las cuales se estudia su movimiento en el espacio.
Palancas del cuerpo humano
En el cuerpo humano la Biomecánica está representada por un "sistema de palancas", que consta de los segmentos óseos (como palancas), las articulaciones (como apoyos), los músculos agonistas (como las fuerzas de potencia), y la sobrecarga (como las fuerzas de resistencias). Según la ubicación de estos elementos, se pueden distinguir tres tipos de géneros de palancas:
1. Primer Género o Interapoyo: considerada palanca de equilibrio, donde el apoyo se encuentra entre las fuerzas potencia y resistencia.
2. Segundo Género o Interresistencia: como palanca de fuerza, donde la fuerza resistencia se sitúa entre la fuerza potencia y el apoyo.
3. Tercer Género o Interpotencia: considerada palanca de velocidad, donde la fuerza potencia se encuentra entre la fuerza resistencia y el apoyo.
En el cuerpo humano abundan las palancas de tercer género, pues favorecen la resistencia y, por consiguiente, la velocidad de los movimientos. Como ejemplos de los tres géneros de palancas en el cuerpo humano encontramos:
1º Género: articulación occipitoatloidea (apoyo); músculos extensores del cuello (potencia); y peso de la cabeza (resistencia).
2º Género: articulación tibiotarsiana (apoyo); músculos extensores del tobillo (potencia); y peso del cuerpo (resistencia).
3º Género: articulación del codo (apoyo); músculos flexores del codo (potencia); y peso del antebrazo y la mano (resistencia).
Cabe aclarar que, según la posición en el espacio del sistema involucrado en el movimiento, una misma articulación puede presentar más de un género. Por ejemplo, el codo: flexión (2° género) y extensión (1° género).
Sobre la palanca del sistema conviene destacar dos elementos muy importantes para el análisis biomecánico. Encontramos el Brazo de potencia, como la distancia perpendicular entre el apoyo y la línea de acción muscular, determinada entre sus tendones. Y, por otro lado, el Brazo de resistencia, como la distancia horizontal entre el apoyo y el punto de aplicación de la resistencia.
