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DEL ANALISIS BIOMECÁNICO A LA MUSCULACIÓN ESPECÍFICA DEL VELOCISTA Cristian Miller, Jacques Quièvre, Bruno Gajer Laboratorio de biomecánica y fisiología del INSEP Hoy en día el interés de la musculación en el entrenamiento del velocista de alto nivel no es discutido. La experiencia de varias décadas de práctica ha demostrado este punto de vista. Sin embargo los contenidos han evolucionado estos últimos años. Inicialmente, sobre todo inspirados por las técnicas de halterofilia, luego los contenidos se adaptaron a las características de la actividad y por lo tanto más específicas. La finalidad de este articulo es aportar una contribución a la definición de musculación específica a partir de un análisis biomecánico de la actividad. Nos interesa a lo largo de esta experiencia la fase de carrera a plena velocidad. De una manera general la actividad muscular del corredor se organiza alrededor de 3 funciones principales: 1. LA PROPULSIÓN: el corredor ejerce una acción sobre el suelo por la intervención de un apoyo unipodal. Es a través de la interacción suelo-pie que las fuerzas propulsivas serán aplicadas al corredor y cuando el compromiso muscular es máximo. El refuerzo muscular puede ser considerado como una elección para alcanzar una mejor eficacia. Esta exposición se focalizará particularmente sobre el análisis de esta funcionalidad. 2. “EL GAINAGE”: la rigidez de la unión pelvis-tronco es determinante en cuanto a la eficacia del apoyo: en efecto, hay que considerar al corredor como un sistema mecánico deformable. En el momento del apoyo las fuerzas de reacción del suelo pueden provocar la puesta en movimiento relativo de algunos elementos de este conjunto, los unos en relación a los otros (pelvis-tronco). Este efecto es indeseable en la medida en que puede disipar todo o parte del efecto dinámico de la reacción del suelo hacia una finalidad no buscada. La puesta en juego de los abdominales y dorso-lumbares pueden ayudar a disminuir la deformación de la unión pelvis-tronco a lo largo del apoyo y así contribuir a una mejor eficacia del apoyo. Así los ejercicios de reforzamiento musculares llamados de “gainage” constituirán un elemento constante de trabajo específico del velocista. 3. EL EQUILIBRIO DINÁMICO DEL CUERPO EN MOVIMIENTO Y LA CONTINUIDAD DE LAS ACCIONES: durante el apoyo el gran eje del cuerpo efectúa un movimiento de rotación alrededor del pie de apoyo. Este movimiento de rotación debe ser a la vez extremadamente rápido hacia delante y parado al final del apoyo para de conservar el equilibrio general del cuerpo en la fase aérea que sigue. Los segmentos libres (pierna libre principalmente y secundariamente los brazos) aseguran una gran parte de esta doble función. El compromiso muscular asegurando la secuencia de retorno hacia adelante y de frenado de la pierna libre debe ser tenido en cuenta en el trabajo de reforzamiento muscular. Figura 1: Representación esquemática de las exigencias funcionales en la fase de la carrera a velocidad máxima: propulsión, gainage y encadenamiento de las acciones motrices. La amplitud, la frecuencia de la zancada y el “ciclo del pie” son los indicadores técnicos más frecuentemente utilizados para apreciar la eficacia de la zancada. Este estudio se propone precisar las alteraciones de los parámetros cinemáticos de la zancada unidos a una optimización de la frecuencia y/o de la amplitud durante la fase de carrera a máxima velocidad para el velocista y deducir los nuevos esfuerzos a los cuales las cadenas musculares, administrando el apoyo del corredor, deberán responder. En fin, con este análisis se tratará de despejar algunos principios organizadores de la musculación específica del velocista. I. GENERALIDADES I.1 Definiciones previas: “el paso”, frecuencia y amplitud Recordemos que la secuencia elemental de la carrera está definida por “el paso”. Es la secuencia comprendida entre un apoyo y el siguiente (figura 2) Con más precisión, “el paso” está caracterizado por su amplitud y por su frecuencia (cf. Figura 3) Figura 3: Ilustración de los parámetros amplitud, frecuencia y trayectoria del CDG (las flechas indican la trayectoria del CDG en el plano sagital) La velocidad horizontal (Vh) del corredor puede ser considerada como el producto de la frecuencia del “paso” por la amplitud del “paso”. El cuadro 1 representa ejemplos de velocidades horizontales calculadas a partir de diferentes valores de frecuencia y de amplitud. AMPLITUD 2.3 2.4 2.45 2.5 2.6 4.40 10.12 10.56 10.78 11.00 11.44 4.50 10.35 10.80 11.03 11.25 11.70 4.60 10.58 11.04 11.27 11.50 11.96 4.70 10.81 11.28 11.52 11.75 12.22 FR EC U EN CI A 4.80 11.04 11.52 11.76 12.00 12.48 Cuadro 1: velocidades de desplazamiento horizontal en función de las diferentes frecuencias y amplitudes ( las celdas sobre marcadas en amarillo son las que están siendo analizadas en el texto de abajo) Está claramente admitido que toda mejora de la velocidad horizontal del corredor pasa por un aumento de la frecuencia y/o de la amplitud del “paso”. Así un corredor con una zancada de 2.45 y una frecuencia de 4.70 Hz se desplaza a una velocidad horizontal de 11.52 m.s. Para progresar, y por ejemplo alcanzar aproximadamente 11.75 m.s este mismo corredor debe, sea aumentar la longitud de su zancada para conseguir 2.50 (con la misma frecuencia), sea aumentar su frecuencia de carrera hasta 4.80 Hz., es decir que deberá reducir la duración del “paso” de 2.13 a 2.18 m. Una progresión combinada de la amplitud y la frecuencia está claro que también sería positivo. Las consecuencias de estas modificaciones sobre la biomecánica del apoyo quedan, hoy en día, todavía por analizar. Nos proponemos estudiar las modificaciones de los parámetros cinemáticos del “paso” unidos a una optimización de la frecuencia y/o de la amplitud, durante la fase de carrera a plena velocidad. I.2 Parámetros cinemáticos que determinan la amplitud y la frecuencia del “paso” en la carrera a plena velocidad. Diez parámetros mecánicos permiten explicar la cinemática del “paso”. La figura 4 ilustra estos parámetros. Figura 4: ilustración de los parámetros mecánicos que determinan las características de la amplitud y la frecuencia del “paso”. Actualmente algunos parámetros se pueden tomar directamente gracias a los aparatos como el opto-jump. Se trata de: - la velocidad horizontal del corredor (Vh en m/s) - la frecuencia del “paso” (F en hz) - la amplitud del “paso” ( A en mts) - la duración de la fase aérea (Tpa en sg) - la duración del apoyo (Ta en sg) Los otros parámetros se pueden deducir por el cálculo, aplicando al corredor las leyes de la balística. Se trata de: - el ángulo de vuelo del CDG (α en o) - Distancia del vuelo alcanzada en metros. - La flecha en metros - La velocidad del vuelo (Vo en m/s) II. ANÁLISIS DE LA EVOLUCIÓN DE LOS PARÁMETROS MECÁNICOS DE LA ZANCADA EN FUNCIÓN DEL AUMNETO DE LA VELOCIDAD DE CARRERA El corredor para aumentar su velocidad tiene dos tipos de solución: puede aumentar la frecuencia de su zancada o privilegiar el aumento de la amplitud. Proponemos analizar, sucesivamente, las repercusiones de una y otra de estas dos soluciones sobre los parámetros mecánicos de la zancada. II.1 Crecimiento de la velocidad horizontal por el aumento de la amplitud del “paso” Cuadro 2: modificaciones de los parámetros cinemáticas de la zancada cuando la velocidad aumenta por un aumento de la amplitud. Las flechas indican el sentido de la variación del parámetro. (Según Mero y Comí,1992) El cuadro 2 presenta las modificaciones de los diferentes parámetros estudiados cuando la velocidad horizontal aumenta aproximadamente un 9%, únicamente por un aumento de cerca del 10% de la amplitud del “paso”, quedando la frecuencia constante (según Mero y Comí, 1992). En estas condiciones, para aumentarsu velocidad el corredor debe poder responder a 2 exigencias: - Disminuir su ángulo de vuelo (α o) aproximadamente un 4% - Recorrer un camino más importante sobre el apoyo en el mismo lapso de tiempo, por lo que tiene que pasar por un aumento de la velocidad horizontal en el paso del CDG sobre el apoyo. II.2 Crecimiento de la velocidad horizontal por el aumento de la frecuencia del “paso” El cuadro 3 explica una simulación de aumento de la velocidad (de 10.12 m/s a 10.81 m/s) por el aumento de la frecuencia, la amplitud del “paso” permanece constante. En estas condiciones el corredor debe: - barrer el sector de apoyo lo más rápidamente posible (el tiempo de apoyo disminuye un 7%) - disminuir aproximadamente un 12% de su ángulo de vuelo (α o) Cuadro 3: modificaciones de los parámetros cinemáticos de la zancada cuando la velocidad aumenta por un aumento de la frecuencia. Las flechas indican el sentido de la variación del parámetro. II.3 Conclusión En todos los casos, correr más rápido supone: - una disminución del ángulo de vuelo - un aumento de la velocidad de barrido del CDG sobre el apoyo por: - disminución del tiempo de contacto (sin disminución de la distancia recorrida sobre el apoyo) cuando la velocidad es aumentada por la frecuencia - o aumento de la distancia recorrida sobre el apoyo (sin aumento del tiempo de contacto) cuando la velocidad es aumentada por la amplitud. III. FACTORES BIOMECÁNICOS QUE DETERMINAN LA MEJORA DE LA VELOCIDAD DE CARRERA E IMPLICACIONES PARA UNA MUSCULACIÓN ESPECÍFICA. Proponemos examinar sucesivamente los factores biomecánicos que determinan las modificaciones: el ángulo de vuelo; la velocidad de paso del CDG sobre el apoyo; el aumento de la distancia horizontal recorrida por el CDG sobre el apoyo. III.1 Factores biomecánicos que determinan la disminución del ángulo de vuelo La disminución del ángulo α 0 depende de la no flexión de la trayectoria del CDG sobre el apoyo (cf. Figura 4) Figura 4: ilustración de la influencia del hundimiento del CDG sobre el apoyo sobre el ángulo de vuelo: el apoyo 4 a presenta un hundimiento marcada la interacción suelo-pie se resuelve con un ángulo de vuelo más importante. En el apoyo 4b los elementos biomecánicos limitando el hundimiento del CDG están rodeados por un circulo rojo. Concretamente se trata de resistir mejor a la deformación-flexión del segmento de apoyo. Hay que aumentar la rigidez mecánica del sistema “miembro inferior” y de las articulaciones que lo componen, a saber, principalmente la rodilla y el tobillo. Notamos que se trata de administrar aquí esencialmente los esfuerzos mecánicos expresándose sobre el eje vertical. En este contexto, los segmentos libres disminuyendo la amplitud de sus oscilaciones verticales pueden igualmente contribuir a disminuir la inflexión de la trayectoria del CDG. III. 1.1 Implicaciones para una musculación específica El trabajo de musculación específica deberá contemplar el aumento de la resistencia de la rodilla a la deformación-flexión así como la capacidad del complejo articular tobillo-pie para mejorar la velocidad de inversión de la flexión. Al nivel de la rodilla los músculos de los que se trata son los extensores de esta articulación como el cuadriceps. A nivel del tobillo los principales músculos son el tríceps sural, los peroneos laterales y los músculos plantares. En general, los criterios de una musculación llamada “específica”, es decir ofreciendo las mejores posibilidades de transferencia hacia la actividad, son de orden gestual y de orden mecánico. A nivel gestual las características posturales del movimiento y en particular la localización de los puntos de apoyo de los principales músculos agonistas deben tenerse en cuenta en primer lugar. Las amplitudes articulares movilizadas, y las características de las coordinaciones inter e intramuscular son igualmente consideradas como índices de especificidad. Estos criterios de orden gestual organizan la elección de los ejercicios. En cuanto a los parámetros de orden mecánicos sirven para guiar la elección de los procedimientos específicos: se trata de regímenes de contracción, de la velocidad de ejecución, de la carga y de la duración del esfuerzo. Durante el apoyo de la carrera, la actividad postural es solicitada a partir de un punto de apoyo principal “distal” y “unipodal” (interacción suelo-pie) y contra una resistencia libre en los tres planos del espacio (notemos que en línea derecha, la perturbación transversal de la postura está atenuada, lo que no ocurre en la carrera en curva), las amplitudes articulares sobre el apoyo están reducidas. A partir de estos indicadores, es posible seleccionar una gama de ejercicios que responden a los criterios previamente definidos (cuadro 4). En el aspecto de la especificidad mecánica, los regímenes de contracción son de tipo estato-dinámico para la rodilla y de tipo pliométrico para el tobillo. Los esfuerzos mecánicos administrados por estas dos articulaciones corresponden al valor del peso del cuerpo aumentado respecto al valor estimado de la fuerza aceleradora media global del corredor sobre la vertical, es decir aproximadamente un aumento comprendido entre 1000N y 1500N. En la rodilla la calidad muscular dominante es la explosividad de la fuerza, en el registro de la fuerza máxima. En el tobillo son las cualidades de la explosividad de la fuerza pliométrica las que serán principalmente solicitadas. El trabajo específico de la rodilla Cuadro 4a: criterios de especificidad del trabajo de la rodilla durante el apoyo. El cuadro 4b propone a título de ejemplo una selección de ejercicios clasificados del menos específico (ejercicio 1) al más específico (ejercicio 6), es decir respondiendo a la unión de criterios de especificidad previamente definidas. Cuadro 4b: ejercicios específicos de musculación de la rodilla, clasificados del menos específico (abajo derecha) al más específico (arriba a la izquierda) Los ejercicios presentados están clasificados por orden de especificidad. El ejercicio 1 es un ½ squat en la prensa. Permite solicitar a la cadena de extensores del mimbro inferior. El único criterio de especificidad de este ejercicio es la cadena muscular solicitada. El ejercicio 2 (1/2 squat con barra) introduce dos criterios suplementarios de especificidad: el punto de apoyo principal (“distal” como el apoyo en carrera y el grado de libertad de la carga, que no está guiado como con la presa). El ejercicio 3 (Squat 1 pierna) añade a los ejercicios precedentes, el criterio de coordinación inter-segmentaria (apoyo unipodal). En el ejercicio 4 (1/4 squat 1 pierna) es el criterio de amplitud el que es introducido. Los ejercicios 5 y 6 utilizan el gesto de carrera: en los dos los esfuerzos sobre el eje vertical son más importantes que en la carrera lisa. Estas situaciones crean una solicitación más intensa de las cadenas musculares encargadas de luchar contra el hundimiento del apoyo. Se trata aquí de ejercicios globales que solicitan la unión de la cadena muscular de los extensores del miembro inferior. Trabajo específico del tobillo Cuadro 5a: criterios de especificidad del trabajo del tobillo durante el apoyo El cuadro 5b propone a título de ejemplo una selección de ejercicios clasificados del menos específico al más específico, es decir respondiendo a la unión de criterios de especificidad previamente definidos. Cuadro 5b: ejercicios específicos de musculación del complejo tobillo-pie, clasificados del menos específico (abajo derecha) al más específico (arriba a la izquierda) Como en el caso de la rodilla los ejercicios presentados para el tobillo, están clasificados por orden de especificidad. El ejercicio 1 es un ejercicio de extensión del tobillo en posición sentado, donde el sóleo es el único músculo solicitado, los gemelos (interno yexterno) están poco solicitados, en la flexión de rodilla. De hecho, este ejercicio es poco específico en la solicitación del tobillo en carrera. El ejercicio 2 (extensión del tobillo en presa, piernas estiradas) permite movilizar a la vez el sóleo y los gemelos. El ejercicio 3 (extensión se tobillos con barra) introduce dos criterios de especificidad suplementarios: el punto de apoyo principal (“distal” como el apoyo en carrera) y el grado de libertad de la carga, que no está guiado como en la presa. El ejercicio 4 (extensión de tobillo con barra y una pierna) añade a los ejercicios anteriores, el criterio de la coordinación inter-segmentaria (apoyo unipodal) Los ejercicios 5 y 6 son idénticos a los propuestos para la rodilla. Se trata de ejercicios globales que solicitan la unión de la cadena muscular de los extensores del miembro inferior. III .2 FACTORES BIOMECÁNICOS QUE DETERMINAN EL AUMENTO DE LA VELOCIDAD DE BARRIDO DEL CDG SOBRE EL APOYO Para barrer más rápidamente el sector de impulsión hay que, aumentar las capacidades de velocidad de extensión de la cadera, al mismo tiempo que la velocidad de trabajo pliométrico del tobillo. Se trata de administrar esencialmente los esfuerzos mecánicos aumentados sobre el eje horizontal Además, hay que señalar que una gran velocidad de paso sobre el apoyo no será posible mas que con una mejora de la velocidad de oscilación de los segmentos libres hacia delante para que la unión de las acciones motrices, contribuyendo a la buena realización de la zancada, quede organizada. En este contexto, una atención particular se podrá llevar sobre la velocidad de inversión de la extensión de la cadera, al final del apoyo. Hay que recordar igualmente que la velocidad de paso sobre el apoyo podrá ser aumentado disminuyendo el frenado horizontal al principio de la fase de apoyo. No se puede olvidar la inversión brusca del movimiento de flexión de la cadera para preparar una activación del apoyo. III.2.1 Implicaciones para una musculación específica A nivel de la articulación de la cadera, el análisis del compromiso muscular específico hace aparecer 3 ejes principales de trabajo: - velocidad de extensión de la cadera durante el apoyo - velocidad de flexión de la cadera libre (retorno de la pierna) - velocidad de inversión de la flexión al final de la fase aérea (preparación del apoyo) III.2.1.1 Velocidad de extensión de la cadera durante el apoyo En el caso del trabajo de la velocidad de extensión de la cadera sobre el apoyo, los músculos que trabajan son el glúteo mayor y los isquiotibiales. Los regímenes de contracción son concéntricos y más precisamente de tipo “nuevo impulso”. Sobre el aspecto de la especificidad del orden gestual, la solicitación postural es idéntica a la descrita para la rodilla y el tobillo, y la amplitud del movimiento corresponde a una extensión de la cadera de aproximadamente 65º (cuadro 6a). Cuadro 6 a: criterios de especificidad del trabajo de la cadera durante el apoyo A partir de estos indicadores, es posible seleccionar una gama de ejercicios respondiendo más o menos a todos los criterios predefinidos. El cuadro 6b presenta una selección de ejercicios de la cadera que van del más específico hacia el menos específico. Cuadro 6b: ejercicios específicos de musculación de la cadera, clasificados del menos específico ( abajo a la derecha) al más específico (arriba a la izquierda) Los ejercicios 1 y 2 permiten solicitar a los extensores de la cadera en posición estirada. El único criterio de especificidad de este ejercicio es la cadena muscular solicitada. En el ejercicio 3 (hip máquina) la extensión de cadera se hace a partir de una postura vertical y con un punto de apoyo principal “proximal”. El ejercicio 4 (extensión de cadera con polea) el punto de apoyo es “distal” como en carrera. Los ejercicios 5 y 6 utilizan el gesto de carrera. La carrera saltada con piernas extendidas (carrera paso de oca) y la carrera en cuesta arriba son situaciones donde los esfuerzos sobre el eje horizontal son más importantes que en la carrera en liso. Se trata de ejercicios globales que solicitan la unión de la cadena muscular de los extensores del miembro inferior. En el aspecto de la especificidad de orden mecánico, el aumento estimado de la fuerza aceleradora media global del corredor en la horizontal, puede ser estimado entre 300N y 500N. La cualidad muscular dominante es la explosividad de la fuerza, en el registro de la fuerza velocidad. III.2.1.2 Velocidad de flexión de la cadera del segmento libre (retorno de la pierna) Se trata aquí de mejorar la velocidad de oscilación de la pierna libre hacia delante. Los músculos “solicitados” para este trabajo son los músculos flexores de la cadera, es decir, principalmente el psoas iliaco y el recto anterior. El instante de la inversión del movimiento de la cadera al final del apoyo es primordial para comenzar un retorno rápido de la pierna libre. En esta inversión del movimiento hay un trabajo pliométrico. La acción se prolonga entonces por la oscilación del segmento libre hacia delante: el régimen de contracción es entonces concéntrico. La solicitación postural se efectúa a partir de un apoyo principal “proximal” y “asimétrico” y contra una resistencia (inercia angular del segmento) oscilando en torno al eje de la cadera (equivalente a una resistencia guiada), al final la amplitud del movimiento corresponde a una flexión de la cadera de aproximadamente 110º. Cuadro 7: criterios de especificidad del trabajo del segmento libre y selección de ejercicios específicos. El cuadro 7 recapitula los criterios de especificidad del trabajo del retorno del segmento libre así como una selección de ejercicios de cadera yendo del más específico al menos específico. En el aspecto mecánico, la obligación reencontrada es la inercia del miembro inferior, así como el peso del segmento en la fase final porque la rodilla está dirigida hacia arriba. III.2.1.3 Velocidad de inversión de la flexión de cadera al final de la fase aérea (preparación a la retoma del apoyo) Se trata de bloquear bruscamente el movimiento oscilante del segmento libre hacia arriba y adelante. Los músculos solicitados por esta acción son los extensores de la cadera, es decir, principalmente el glúteo mayor y los isquiotibiales. En esta inversión del movimiento es un trabajo pliométrico. La solicitación postural se efectúa a partir de un apoyo principal “proximal” y “asimétrico” y contra una resistencia (inercia angular del segmento) oscilando en torno al eje de la cadera (equivalente a una resistencia guiada). Además, la amplitud de movimiento es reducida. El cuadro 8 presenta una selección de ejercicios que van del más específico hacia el menos específico. Cuadro 8: criterios de especificidad del trabajo del segmento libre durante la fase aérea y selección de ejercicios específicos. Al final, el trabajo a realizar es la inercia angular del miembro inferior, el peso del segmento juega un papel acelerador de este movimiento. IV. MUSCULACIÓN ESPECÍFICA: SÍNTESIS Esta aproximación analítica de la musculación específica, debe ser reemplazada en el contexto funcional global de la carrera. La unión de las funcionalidades, descritas en la introducción, debe ser desarrollada a lo largo de una sesión de musculación específica. Así la sesión estará compuesta por ejercicios propios para desarrollar la calidad - de la propulsión del apoyo - del gainage - del trabajo de los segmentos libres, con una atención particular a la pierna libre Proponemos una selección de ejercicios para construir una sesión específica. Cuadro 8: ejemplo de selección de ejercicios para una sesión de musculación específica de la carrera a plena velocidad Los ejercicios 1 y 2 corresponden a un trabajo de reforzamiento de la musculatura dorso lumbar sobre un modo de contracción allométrique, es decir incluyendovariaciones aleatorias de débiles amplitudes de la longitud de los músculos solicitados. Los ejercicios 3-4-5-6 y 7 se destinan para trabajar específicamente la calidad del apoyo propulsivo: los ejercicios 3-4 y 5 responden a las exigencias de las impulsiones sobre el eje vertical, los ejercicios 6 y 7 permiten trabajar las impulsiones sobre el eje horizontal. El ejercicio 8 corresponde a un trabajo de retorno de la pierna libre con polea.
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