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Mario Almazo Brenes Antonio J. Núñez Brenes 1º Bach. B 2 Índice. Fundamentos Teóricos. Estadística en el deporte 3 Estrategias numéricas en el billar 5 Trayectorias 6 Estudio de materiales elásticos 8 ¿Balón o icosaedro truncado? 9 Práctica. Escalada 11 Golf 12 Técnicas estadísticas en el baloncesto 13 3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS. Estadística en el deporte. Para garantizar la sostenibilidad del deporte, también hay que apoyarse en los números. La utilización de modelos matemáticos se hace indispensable. En particular, los modelos estadísticos debido a la naturaleza aleatoria de las variables que intervienen en el mismo. La Estadística Matemática ofrece herramientas de trabajo que apoyan cada día más activamente el trabajo de perfeccionamiento y desarrollo de la preparación deportiva. La contribución de la Estadística a la cientificidad del sistema de preparación del deportista se patentiza en aplicar modelos estadísticos que permitan, entre otros: Obtener una información objetiva sobre la caracterización de los atletas en diferentes etapas de su preparación. Obtener una información objetiva de la actuación de los atletas y del equipo frente a sus adversarios. Más exactitud en el pronóstico del rendimiento deportivo. Más eficiencia en la detección de talentos deportivos. Un mayor rigor en el establecimiento de características modelo, Hacer de los tests elaborados o adaptados por los entrenadores de acuerdo a la especificidad de su deporte verdaderos instrumentos de recogida de información confiable para el perfeccionamiento del control del estado de preparación de los atletas y garantizar a la vez la correcta validación y normalización de los mismos. Utilizar nuevos sistemas metodológicos de preparación tras la comprobación estadística de su efectividad. Si no se tiene en cuenta lo que aporta la utilización de modelos estadísticos a la solución de muchos problemas en el deporte, los resultados en la preparación deportiva están más sujetos a la casualidad. Es importante apuntar que la actividad científica se desarrolla en el marco de diferentes paradigmas. Se concilian métodos propios de los enfoques cuantitativos con los propios de los enfoques cualitativos, lo que resulta válido para acceder de la mejor manera posible al conocimiento de la verdad. Por tanto, la Estadística es una herramienta de trabajo valiosa no solamente para la investigación cuantitativa, sino también para la investigación cualitativa la cual no está ausente en la esfera del 4 deporte. La Estadística Matemática lo que es un objeto común y así se hizo posible la selección de modelos estadísticos que responden a tareas muy específicas en el proceso investigativo. Estos modelos son los siguientes: -Modelos estadísticos para el análisis de los tests que se aplican como forma principal de control: permiten hacer una caracterización del deportista en las diferentes etapas de su preparación, comparar los resultados de los tests que se aplican en momentos diferentes durante el proceso de preparación del deportista y así, determinar la significación de los cambios que se producen. Se incluyen, entre otros: Medidas de tendencia central y de dispersión. Transformación de los resultados de los atletas en los diferentes tests en puntuaciones típicas, típicas normalizadas o percentiles. Técnicas estadísticas del conjunto de dócimas para estudios longitudinales, incluye dócimas paramétricas y no paramétricas. Modelos estadísticos para la comparación de los resultados de competencias preparatorias y fundamentales de los atletas con sus adversarios: permiten valorar la actuación del atleta y del equipo frente a sus contrarios. Se incluyen, entre otros: Técnicas estadísticas del conjunto de dócimas paramétricas y no paramétricas para estudios transversales. Modelos estadísticos para el pronóstico del rendimiento deportivo: brindan la posibilidad de descubrir la estructura factorial del rendimiento deportivo y reducir varios criterios de rendimiento a uno que resuma la información que aportan todos los considerados. Asimismo, reduce un número grande de indicadores de rendimiento a unos pocos, los más importantes, y se obtienen modelos matemáticos que permiten hacer pronósticos en las diferentes etapas de la preparación del deportista. Juega un role importante el análisis de correlación y regresión clásica así como, el análisis factorial. Modelos estadísticos para la validación de test: la praxis deportiva ha demostrado que ante la necesidad de encontrar un instrumento adecuado para el control de la preparación de los atletas, los entrenadores han decidido resolver la situación mediante la utilización de test elaborados o adaptados por ellos de acuerdo con la especificidad de su deporte. En tal caso hay que tener en cuenta los principales criterios de bondad: la validez y la confiabilidad. Estos criterios se determinan mediante la aplicación de diferentes modelos estadísticos. Se incluyen, entre otros: Medidas de asociación para probar la confiabilidad de las pruebas distinguiendo su estabilidad, concordancia y equivalencia, para probar la validez convergente y otros tipos de validez. Distribuciones de frecuencias absolutas y relativas o el coeficiente de concordancia de Kendall en dependencia del dato que se registra para el procesamiento de los resultados de la aplicación del método de criterio de expertos para probar la validez de contenido. 5 Análisis de regresión para probar la validez predictiva. Atendiendo a lo expresado antes, para decidir qué tests utilizar se tienen en cuenta las siguientes consideraciones: El objetivo de la investigación La cantidad de variables en estudio La orientación vertical u horizontal de la comparación. El número de grupos y/o de momentos. El nivel de medición de la variable y su distribución. Estrategias numéricas en el billar. El juego del Billar, que ya se practicaba como pasatiempo en la época de Luis XV, ha ido evolucionando poco a poco hasta convertirse en nuestro siglo en uno de los deportes más apasionantes y más complejos. Son muy pocos los aficionados que, jugando por intuición, puedan conseguir buenos promedios. Los grandes jugadores de hoy en día, ayudados por estrategias numéricas, han logrado alcanzar la tranquilidad y seguridad en su juego, la fortaleza necesaria que les permite ejecutar con bastante perfección, las carambolas y bricoles de tres, cuatro a cinco bandas. La teoría que vamos a explicar, se basa principalmente en dar a las bandas una numeración adecuada y efectuar unos sencillos cálculos que nos permitirán conocer con toda exactitud el recorrido de la bola del jugador. En el primero se verifica que la salida más la llegada da el punto de ataque. En el segundo se verifica la fórmula: (SALIDA-LLEGADA)/2 nos da el ataque. 6 Trayectorias. En cualquier deporte en el que se observa un tiro (fútbol, baloncesto, rugby, etc…), este describe una trayectoria parabólica, cuya representación gráfica en matemáticas es la parábola (del griego παραβολή), que es la sección cónica resultante de cortar un cono recto con un plano paralelo a su generatriz. Se define también como el lugar geométrico de los puntos de un plano que equidistan de una recta (eje o directriz) y un punto fijo llamado foco. La parábola aparece en muchas ramas de las ciencias aplicadas, debido a que las gráficas de ecuaciones cuadráticas son parábolas. Por ejemplo, la trayectoria ideal del movimiento de los cuerpos bajo la influencia de la gravedad. La tradición dice que las secciones cónicas fueron descubiertas por Menecmo en su estudio del problema de la duplicación del cubo, donde demuestrala existencia de una solución mediante el corte de una parábola con una hipérbola, lo cual es confirmado posteriormente por Proclo y Eratóstenes. Sin embargo, el primero en usar el término parábola fue Apolonio de Perge en su tratado Cónicas, considerada obra cumbre sobre el tema de las matemáticas griegas, y donde se desarrolla el estudio de las tangentes a secciones cónicas. Es Apolonio quien menciona que un espejo parabólico refleja de forma paralela los rayos emitidos desde su foco, propiedad usada hoy en día en las antenas satelitales. La parábola también fue estudiada por Arquímedes, nuevamente en la búsqueda de una solución para un problema famoso: la cuadratura del círculo, dando como resultado el libro Sobre la cuadratura de la parábola. Desde el punto de un punto de vista de la física podemos descomponer una trayectoria parabólica en un movimiento rectilíneo uniforme (eje x) y un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (eje y). En estos movimientos, consideramos que la gravedad es la única fuerza que actúa. Si un cono es cortado por un plano a través de su eje, y también es cortado por otro plano que corte la base del cono en una línea recta perpendicular a la base del triángulo axial, y si adicionalmente el diámetro de la sección es paralelo a un lado del triángulo axial, entonces cualquier línea recta que se dibuje desde la sección de un cono a su diámetro paralelo a la sección común del plano cortante y una de las bases del cono, será igual en cuadrado al rectángulo contenido por la línea recta cortada por ella en el diámetro que inicia del vértice de la sección y por otra línea recta que está en razón a la línea recta entre el ángulo del cono y el vértice de la sección que el cuadrado en la base del triángulo axial tiene al rectángulo contenido por los dos lados restantes del triángulo. Y tal sección será llamada una parábola Apolonio de Perge http://es.wikipedia.org/wiki/Matem%C3%A1tica http://es.wikipedia.org/wiki/Secci%C3%B3n_c%C3%B3nica http://es.wikipedia.org/wiki/Secci%C3%B3n_c%C3%B3nica http://es.wikipedia.org/wiki/Cono_(geometr%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Generatriz http://es.wikipedia.org/wiki/Lugar_geom%C3%A9trico http://es.wikipedia.org/wiki/Plano_(geometr%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Foco_(geometr%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_segundo_grado http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad http://es.wikipedia.org/wiki/Menecmo http://es.wikipedia.org/wiki/Duplicaci%C3%B3n_del_cubo http://es.wikipedia.org/wiki/Proclo http://es.wikipedia.org/wiki/Erat%C3%B3stenes http://es.wikipedia.org/wiki/Apolonio_de_Perge http://es.wikipedia.org/wiki/Tangente http://es.wikipedia.org/wiki/Arqu%C3%ADmedes http://es.wikipedia.org/wiki/Cuadratura_del_c%C3%ADrculo http://es.wikipedia.org/wiki/Apolonio_de_Perge 7 Si se lanza un balón desde una altura h sobre un plano horizontal con velocidad inicial v0, haciendo un ángulo con la horizontal. Para describir el movimiento establecemos un sistema de referencia como se indica en la figura. Que viene definida en función del tiempo por las fórmulas: Las componentes de velocidad en función del tiempo de la trayectoria del balón, sería: En una trayectoria podemos definir el tiempo de vuelo que permanece el balón en el aire como: También podemos obtener el alcance máximo que alcanzará la pelota. Para calcular la altura máxima que alcanza el balón se utiliza: ( ) 8 Materiales elásticos usados en la escalada. La escalada es un deporte de alto riesgo, pues su práctica incorrecta puede ocasionar lesiones graves e, incluso, la muerte. Así, las cuerdas para este deporte están diseñad as para soportar tensiones o cargas dinámicas que resultan al detener una caída. Estas cuerdas son resistentes para no romperse ante impactos fuertes, y son elásticas para estirarse y desacelerar lentamente, si causar lesiones. Cuando se sobrepasa un límite elástico, las cuerdas sufren una deformación plástica, no recobran su forma original, y pueden llegar a romperse. La carga límite que soporta una cuerda depende de las propiedades de los materiales con los que está hecha. Los materiales deben contar, principalmente, con una alta tensión elástica ( ) y una alta absorción de energía elástica ( ). Estas se relacionan de la siguiente manera, donde R es la resistencia y r es el módulo de Young (número que resulta al dividir la tensión ente la deformación que sufre un material). Vamos a estudiar los siguientes materiales: R r ALGODÓN 2.25 7.9 0.28 0.32 POLIESTER 7.84 13.2 0.59 2.33 NYLON 6.16 3.9 1.58 4.86 TELARAÑA 1000 1300 0.77 384.6 Teniendo en cuenta esta tabla, vamos a clasificar los materiales según sean más adecuados o menos adecuados para la escalada: 1. Poliester. Es segundo en resistencia y tiene poca tensión elástica, pero absorbe poca energía. 2. Telaraña. Es muy resistente, tiene poca tensión elástica y absorbe una gran cantidad de energía, pero no soporta grandes pesos. 3. Nylon. Es el tercero en resistencia, tensión elástica alta, por lo que corre el riesgo de romperse. 4. Algodón. Es muy frágil. Absorción elástica nula. 9 ¿Balón o icosaedro truncado? Si nos fijamos en cualquier deporte de los que en la actualidad en cualquier deporte que arrastran a gran número de espectadores se pueden tener en cuenta varias cosas pero seguro que no le prestas la atención a uno de los elementos más importantes y sin el cual ese deporte no sería posible, de lo que estamos hablando es del balón. Pero, a pesar de ser el objeto sobre el que se centra toda nuestra atención en la campo, no le prestamos la atención que se merece. Vamos a mirarlo detenidamente desde un punto de vista matemático. Cuando está bien inflado, parece una esfera perfecta, el cuerpo ideal de los filósofos griegos, la creación de los dioses. Pero, ¿realmente es una esfera perfecta? Observa sus piezas. Son unos polígonos regulares, son pentágonos y hexágonos unidos entre sí. Si está un poco desinflado se puede mantener apoyado perfectamente en equilibrio sobre una de sus caras, Ha dejado de ser una esfera, ahora es un poliedro llamado Un poliedro que tiene nombre propio: icosaedro truncado. El icosaedro truncado está formado por 12 pentágonos, teniendo en cuenta el número de pentágonos podemos averiguar el número de hexágonos, si por cada pentágono hay cinco hexágonos luego debería haber sesenta hexágonos. Pero cada uno de ellos está unido a tres pentágonos diferentes por lo que en total tiene 20 hexágonos. En total 32 caras. Si hay 20 hexágonos y cada uno tiene 6 aristas tienen 120 aristas, más 12 pentágonos por cinco aristas cada uno serían 60. En total 180 aristas. Pero cada arista está compartida por dos polígonos, así que la hemos contado dos veces. Luego hay 90 costuras, o aristas del icosaedro truncado. Si cada arista tiene dos vértices, así que hay 90 x 2, 180 vértices. Demasiados, pero cada uno lo he contado varias veces. Si en cada vértice confluyen tres aristas, hay 180 dividido entre 3, 60 vértices. Por cierto, hablando de caras, aristas y vértices. Seguro que ahora te acuerdas de que había una fórmula que relacionaba su número. Sí, eso de que caras + vértices = aristas + 2. ¿Será verdad, con nuestro balón?. Pues claro, acaso lo dudabas: 32 + 60 = 90 + 2. Esta relación la demostró un matemático suizo, Leonard Euler, uno de los matemáticos más prolíficos de todos los tiempos. 10 Pero volvamos a nuestro balón o icosaedro truncado. Aunque a primera vista no lo parezca, este poliedro se obtiene al cortar los 12 vértices de un icosaedro - uno delos cinco poliedros regulares descubiertos ya por Platón hace más de 2.500 años, formado por 20 triángulos iguales -, de ahí su nombre. Los 12 pentágonos corresponden a los 12 cortes en los vértices del icosaedro y los 20 hexágonos son los restos de las caras del icosaedro. ¿Por qué se utiliza este poliedro para construir los balones?, ¿es el que más se aproxima a una esfera? Su volumen es sólo el 86,74 % de la esfera correspondiente, que no es una mala aproximación. Al curvar sus caras cuando se infla este porcentaje aumenta ligeramente y sobrepasa el 95 %. Pero hay otro poliedro de nombre casi impronunciable, el rombicosidodecaedro, para abreviarle llamaremos "rómbico", que ocupa el 94,32 % de la esfera, y sin inflar. El "rómbico" está formado por 12 pentágonos, 30 cuadrados y 20 triángulos... 62 caras en total; casi el doble que nuestro sencillo icosaedro truncado. Tiene "sólo" 120 aristas y, según Euler, 60 vértices. Sospechamos por qué ninguna casa deportiva se ha lanzado a la aventura de comercializar un balón basado en este poliedro. 11 PRÁCTICA La escalada 1. ¿Son mejores las fibras sintéticas que las fibras naturales para fabricar cuerdas? Justifica la respuesta. Las fibras sintéticas son mejores que las fibras naturales ya que estas últimas tienen corta duración y poca resistencia. 2. ¿Es la telaraña un buen material para hacer cuerdas para la escalada en roca? ¿Por qué? Sí, porque tiene gran resistencia y buena absorción de energía elástica; con una cuerda de este material con un grosor adecuado, aguantaría una persona de peso medio. 3. ¿Cuál es la resistencia de una cuerda con = 0,63 y = 2,268? La resistencia de la cuerda es de 7,2. 4. ¿Cuál es la de una cuerda con R = 6,3 y = 2,3? La de la cuerda es de 0,73. 12 El golf. 1. Si un jugador introduce la pelota en el hoyo 8 y realiza 3 golpes, ¿cuál es su resultado para este hoyo? Para este hoyo el resultado es de 3(-2). 2. Si un jugador introduce la pelota en el hoyo 18 y realiza 3 golpes, ¿cuál es su resultado para este hoyo? Para este hoyo el resultado es de 3(-1). 3. Si un jugador introduce la pelota en cada uno de los 18 hoyos según el número de par establecido, ¿cuántos golpes ejecuta en total? Ejecutará 72 golpes. 4. La siguiente tabla muestra las puntuaciones de un torneo de golf, donde el número total de pares es de 288. Jugador de golf Castro Villegas Sánchez Lucas 1er día 67 74 68 73 2º día 69 70 73 68 3er día 70 71 69 73 4º día 73 69 75 69 ¿Cuál es el resultado total de los jugadores? Castro: 279(-9) Villegas: 284(-4) Sánchez: 285(-3) Lucas: 283(-5) ¿Cuántos golpes de más o de menos hizo cada uno? Castro: 5 golpes menos que Villegas, 6 menos que Sánchez y 4 menos que Lucas. Villegas: 5 golpes más que Castro, 1 menos que Sánchez y 2 menos que Lucas. Sánchez: 6 más que Castro, 1 más que Villegas y 2 más que Lucas. Lucas: 4 más que Castro, 1 menos que Villegas y 2 menos que Lucas. ¿Quién ganó el torneo? El torneo lo ganó Castro porque realizó todos los hoyos con menos golpes que sus contrincantes. 13 Técnicas estadísticas en el baloncesto. Vamos a estudiar en este apartado los datos y las estadísticas del partido de semifinales de playoffs de la liga ACB que enfrentó al Bilbao Basket y al Real Madrid: Bizkaia Bilbao Basket 68 51 Real Madrid BBB RM Tiros de 2 Intentos 40 34 Canastas 16 15 % de acierto 40% 44% Tiros de 3 Intentos 25 15 Canastas 10 2 % de acierto 40% 13% Tiros libres Intentos 12 19 Canastas 8 15 % de acierto 66% 78% Faltas Cometidas 21 19 Recibidas 19 21 Rebotes Ofensivos 11 1 Defensivos 30 21 Total 41 22 Asistencias 7 3 Pérdidas 17 9 Recuperaciones 5 11 Tapones Realizados 5 0 Recibidos 0 5 MVP: Marko Banic (Bizkaia Bilbao Basket) MJ PTOS T2 T3 TL FC FR REB AS BP BR TF VA 35:52 13 4/8 (50%) 0 5/7 (71%) 3 7 11 1 2 0 0 20
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