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MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO Tema A3a Mecánica Teórica: Biomecánica Deportiva. “Comparación biomecánica del paso de preparación del salto de longitud y del paso en la máxima velocidad durante la carrera de 100 m” Morales L.*a, Piña R., Jacobo V.H. a, Ortiz A. a a Unidad de Investigación y Asistencia Técnica en Materiales. Facultad de Ingeniería, UNAM. Laboratorios de Ingeniería Mecánica “Ing. Alberto Camacho Sánchez”. Circuito interior, Anexo de Ingeniería, Ciudad Universitaria, 04510 México D.F. * lazaroo@unam.mx R E S U M E N En el trabajo se presenta el procedimiento para calcular las variables biomecánicas de un paso durante la ejecución del salto de longitud en su fase de aproximación y las cuantificadas en la fase de máxima velocidad de la carrera de 100 m, el estudio se realizó sobre un atleta que compite en ambas pruebas. Se implementó la técnica experimental “fotogrametría secuencial” utilizando dos cámaras de alta velocidad, las foto-coordenadas de las articulaciones se obtuvieron de las imágenes capturadas utilizando un software libre y el procesamiento de los datos se realizó programando código en Wolfram Mathematica®. Al presentar el perfil del gesto deportivo del atleta en ambas pruebas, permite contrastar la configuración anatómica de las extremidades superiores e inferiores al instante de lograr la máxima velocidad durante la carrera para ambas competencias e identificar los movimientos que favorecen el desarrollo de la prueba, así como la repetitividad del gesto motor del atleta. Palabras Clave: Biomecánica, Atletismo, Carrera de Velocidad, Salto de Longitud, Parametrizar. A B S T R A C T The paper presents the procedure to calculate the biomechanical variables of a step during the execution of the long jump in its approach phase and the quantified ones in the phase of maximum speed of the 100 m race, the study was carried out on an athlete that competes in both tests. The experimental technique "sequential photogrammetry" was implemented using two high-speed cameras, the photo-coordinates of the joints were obtained from the images captured using free software and the data processing was done by programming code in Wolfram Mathematica®. By presenting the profile of the athletic gesture of the athlete in both tests, it allows to contrast the anatomical configuration of the upper and lower limbs to instantly achieve maximum speed during the race to both competencies and identify the movements that favor the development of the test, as well as the repetitiveness of the motor gesture of the athlete. Keywords: Biomechanics, Athletics, Speed race, Long jump, Parameterize. ISSN 2448-5551 MT 64 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO 1. Introducción Lo que en la actualidad se conoce como atletismo agrupa varias disciplinas del deporte: carreras, saltos, lanzamientos, pruebas combinadas y marcha. Se considera como una de las actividades físicas más practicadas y con mayor historia. La mayoría de los historiadores coincide que Grecia e Irlanda fueron los primeros lugares en organizar competencias oficiales. La Odisea escrita por el poeta griego, Homero, describe la afición por los ejercicios corporales y la competencia atlética de los griegos: "Ea, padre huésped, ven tú también a probar la mano en los juegos, si aprendiste alguno; y debes de conocerlos, que no hay gloria más ilustre para el varón en esta vida, que la de campear por las obras de sus pies o de sus manos…" [1]. El atletismo tiene su auge en Inglaterra, celebrando la primera competición atlética universitaria entre las universidades de Oxford y Cambridge (1864) y la primera asamblea nacional de atletismo en Londres (1866). En 1896 se constituye el Comité Olímpico Internacional que fija en Atenas la sede de los primeros J.O. de la era moderna. Más tarde los juegos se celebran en periodos de cuatro años en varios países, excepto durante la primera y segunda guerra mundial. En 1912 se fundó la Federación Internacional de Atletismo Amateur, sin embargo, en la actualidad se conoce por sus siglas en inglés: International Association of Athletics Federation (IAAF), con sede central en Londres y dieciséis países fundadores. La IAAF es el organismo rector de las competencias de atletismo a escala internacional, estableciendo las reglas y dando oficialidad a los records obtenidos por los atletas. En 1977 reconoce solo los “records electrónicos”, ya que el registro manual del tiempo proporcionaba errores humanos que generaban grandes polémicas para elegir un ganador o establecer un record. A nuestros días el atletismo agrupa varias disciplinas: carrera de 100 m, 200 m, 400 m, 800 m, salto de longitud, triple, altura, lanzamientos de disco, bala y jabalina, marchas y pruebas combinadas. Se realiza entre individuos o grupos que compiten por superar a un adversario(s) por medio de la velocidad, fuerza, resistencia o la destreza. La práctica del deporte al nivel de competencia requiere no únicamente del dominio que el atleta logra sobre su cuerpo en forma segura y controlada. En la actualidad para alcanzar un nivel de alto rendimiento se requiere incluir la aplicación de áreas del conocimiento como la ciencia del deporte, nutrición, psicología y biomecánica. La biomecánica requiere de utilizar técnicas experimentales para lograr adquirir datos de la cinética o dinámica y con ello generar información que pueda ser modelada matemáticamente. La información cuantitativa a partir de las imágenes del atleta en forma secuencial es ampliamente utilizada, se obtiene con el uso de cámaras de video de alta velocidad permitiendo generar un conjunto de imágenes que registran en forma puntual la técnica deportiva ejecutada, información que difícilmente pudo ser adquirida por el uso exclusivo del sentido de visión humana. El análisis biomecánico de un atleta permite evaluar objetivamente el gesto motor, identificar las virtudes y errores de la ejecución técnica que está desarrollado durante el movimiento en forma precisa y objetiva. A medida que la tecnología avanza, la competitividad deportiva se ha vuelto más intensa; ahora la relación entre el entrenador y su alumno se complementa con un conjunto de profesionales que estudian el movimiento de los atletas mediante la aplicación de las leyes fundamentales de la física, lo que deriva en el incremento del desempeño del atleta a través de la observación, la medición y el análisis de los parámetros biomecánicos: variables cinemáticas, dinámicas, energéticas o el conjunto de estas. La implementación de la fotogrametría secuencial como herramienta de registro de la biomecánica permite identificar la configuración corporal en cada instante del movimiento de interés. Al ser una técnica de adquisición de datos no invasiva permite registrar el comportamiento de los movimientos de cada segmento corporal sin intervenir o modificar el gesto deportivo. En este trabajo se plantea como objetivo generar un conjunto de variables biomecánicas del gesto deportivo de un deportista (17 años de edad, 1.79 m y 765 N), el cual pertenece al equipo representativo de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y participa con regularidad en las pruebas de atletismo de salto de longitud, carrera de velocidad en 100 m y 60 m planos. Actualmente está clasificado como deportista de alto rendimiento al nivel de competencia universitaria. Con la finalidad de documentar al lector sobre las disciplinas estudiadas en el presente trabajo, se realiza una reseña de la evolución de las marcas registradas y en forma posterior, se describenlas etapas de desarrollo de la carrera de 100 m y las correspondientes del salto de longitud [2]. 1.1 Salto de longitud El salto de longitud es una disciplina que menos cambios ha tenido. Algunos referentes históricos ubican como primer practicante reconocido de salto de longitud al británico Adam Wilson (1827), con un salto de longitud de 5.41m. En Newcastleton, Robert Douglas (1839) pasa de los 6 m y establece una distancia de 6.20 m. Más tarde, el estadounidense Ellery Clark en los primeros J.O. de Atenas (1896), asedió al máximo pódium con un salto de 6.35 m. Sin embargo, en la categoría amateur, el irlandés John Lane (1874) ya había superado con un salto de 7.05 m. Las mejores marcas eran establecidas por europeos con una técnica de salto caracterizada por un fuerte impulso de batida, alcanzando el punto más alto de la parábola que describe el movimiento natural del salto. En 1900 surge un fenómeno deportivo durante los J.O. de Paris. Alvin C. Kraenzlein, atleta estadounidense, hizo un ISSN 2448-5551 MT 65 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO salto de longitud de 7.18 m. Hasta el momento, es el único que ha conseguido cuatro medallas de oro en competencias individuales de atletismo. En el periodo de 1904 a 1936 la mayoría de los atletas que constantemente superaban las marcas olímpicas establecidas fueron estadounidenses (Ver Tabla 1). A partir de 1925 se comienza a apreciar una técnica similar a la que utilizan los saltadores profesionales actuales. Tabla 1 – Atletas ganadores de los J.O. comprendidos en el periodo de 1904-1936. Nombre País Juegos Olímpicos Distancia (m) Meyer Prinstein Estados Unidos San Luis 1904 7.34 Frank Irons Estados Unidos Londres 1908 7.48 Albert Gutterson Estados Unidos Estocolmo 1912 7.60 William Petersson Suecia Amberes 1920 7.15 William De Hart Estados Unidos Paris 1924 7.44 Edward Barton H. Estados Unidos Ámsterdam 1928 7.73 Edward Lansing Estados Unidos Los Ángeles 1932 7.64 Los J.O. de 1968 son recordados por el salto de longitud del estadounidense Bob Beamon con una distancia de 8.90 m. Beamon mejoró 0.57 m de su última plusmarca que era de 8.33 m, rompiendo el crecimiento promedio de .08 m de records anteriores. Se considera que, en otras condiciones atmosféricas, el salto de Beamon habría oscilado entre 8.50- 8.60 m. El único atleta que ha sido capaz de mejorar la marca de Beamon con una diferencia de cinco centímetros (8.95 m), es su compatriota Mike Powell, en el tercer campeonato mundial de atletismo, Tokio (1991). Hasta el momento, ningún atleta ha sobrepasado esta marca. 1.2 Carrera de 100 metros. La carrera de 100 m representa un instante de tiempo tan corto que llena de adrenalina a los espectadores y lleva al máximo de sus capacidades físicas a los atletas. Es la competencia que ha generado mayor número de competidores en establecer marcas oficiales. Las primeras marcas establecidas se concibieron en Cambridge (1855). Thomas Bury fue el primer corredor en conseguir un tiempo de 10 s, eventualmente más atletas lograron igualar su marca, todos ellos británicos. Jhon R Owen fue un estadounidense que impuso una marca de 9, 35 s y rompe la hegemonía británica. Hay que destacar que en este momento no hay normas que tomen en cuenta las condiciones atmosféricas del tiempo y se cronometraba por quintos. El sistema para verificar la velocidad del viento, se implantaría en Londres en 1886. Durante la Olimpiada de Atenas (1896), Tom Burke gana medalla de oro con un tiempo de carrera de12 s; con una posición de salida baja, es decir, con manos y pies bien posicionados en el suelo. Hasta que la IAAF reconoce oficialmente las marcas de tiempo, el americano Ralph Cook gana medalla de oro en los J.O. de Estocolmo (1912) con un tiempo de 10.8 s. Años más tarde, Charles Paddock consigue una marca mundial de 10.4 s. Hasta este momento todos los atletas que han logrado marcas mundiales reconocidas son de raza blanca. En los J.O. de Los Ángeles (1932) “Eddie” Tolán consiguió medalla de oro en 100 m (10.3 s) y 200 m (21.2 s), convirtiéndose en el primer campeón olímpico de raza negra e imponiendo una nueva plusmarca en los 200 m. Tolán marca la época en la que comenzarán a dominar los atletas de color las carreras de velocidad. Se presentan las Tabla 2 y 3 en donde se puede identificar la evolución de este deporte y la aseveración realizada, y en la Tabla 4 se identifican las marcas contemporáneas. Tabla 2 – Atletas blancos ganadores de la carrera de 100 m de los J.O. comprendidos en el periodo de 1952-1972. Nombre País Juegos Tiempo Olímpicos (s) Lindy Remigino Estados Unidos Helsinki 1952 10.4 Bobby Morrow Estados Unidos Melbourne 1956 10.5 Armín Hary Germania Rome 1960 10.2 Valery Borzov Unión Soviética Múnich 1972 10.14 Tabla 3 – A partir de 1984 las competencias de carrera de velocidad son dominadas por gente de color. Nombre País Juegos Tiempo Olímpicos (s) Carl Lewis Estados Unidos Los Ángeles 1984 9.99 Carl Lewis Estados Unidos Seúl 1988 9.92 Linford Christie Gran Bretaña Barcelona 1992 9.96 Donovan Bailey Canadá Atlanta 1996 9.84 Tabla 4 – Atletas que dominan la carrera de 100 m. Nombre País Juegos Tiempo Olímpicos (s) Maurice Green Estados Unidos Sídney 2000 9.87 Justin Gatlin Estados Unidos Atenas 2004 9.85 Usain Bolt Jamaica Beijín 2008 9.69 Usain Bolt Jamaica London 2012 9.63 ISSN 2448-5551 MT 66 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO 1.3 Técnica de movimiento de las disciplinas atléticas estudiadas [3-6]. (a) El salto de longitud consiste en recorrer la máxima distancia posible en el plano horizontal mediante un salto que se da después de la carrera. La carrera de velocidad de 100 m se enfoca en recorrer la distancia establecida en el menor tiempo posible. En ambas disciplinas el atleta debe desarrollar la máxima velocidad lineal posible, pero tienen diferentes posiciones de salida, para el saltador es una salida en alto para el corredor una salida en bajo (Ver figura 1). La técnica del salto de longitud consta de las siguientes fases: Fase de carrera de aproximación. El atleta desarrolla la mayor cantidad de energía posible a través de una carrera de máxima velocidad. La distancia mínima para preparar la carrera de aproximación es de 40 m. o Subfase de acción. La carrera inicia con zancadas cortas y relajadas que progresivamente se convertirá en zancadas largas. o Subfase de aceleración. Realiza zancadas largas y un movimiento fuerte de braceo. Se busca la máxima aceleración posible. o Subfase de últimas zancadas. Está compuesta por penúltima y última zancada antes de dar el salto. La penúltima zancada es ligeramente más larga que la última. Fase de batida. Transforma la energía de la carrera de velocidad mediante un impulso en un salto hacia delante – arriba. La trayectoria lineal del centro de gravedad (cdg) se transforma a una parábola. Empieza con el contacto del pie (arco longitudinal externo) de batida sobre la tabla de despegue y termina cuando el dedo mayor de este pie la abandona. o Subfase de amortiguación. La pierna de batida toca la tabla de batida con el metatarso del pie y la rodilla va casi extendida. El tronco queda retrasado respecto a la prolongación del eje longitudinal de la pierna de batida. La mirada al frente y la cabeza erguida. La pierna libre y los brazos actúan coordinando la acción. o Subfase de apoyo. El cdg coincide en la vertical con la pierna de batida, como consecuenciay preparando la acción posterior, se acerque a la pista. Los brazos y la pierna libre se aproximan al eje longitudinal del cuerpo. o Subfase de impulso. Inicia cuando el cdg sobrepasa la vertical del punto de apoyo sobre la tabla de batida. Hay una máxima extensión de la pierna de batida (extensión explosiva en las articulaciones: cadera, rodilla y tobillo) mientras la pierna libre con un movimiento rápido sube, flexionada por la rodilla a la altura de la cadera. Los brazos se separan ligeramente del tronco y deben producir movimientos que bloqueen la elevación de los hombros. El trono debe permanecer vertical para favorecer el equilibrio del vuelo. Fase de vuelo. El saltador se proyecta sobre el plano horizontal producto de la carrera y el impulso. o Despegue. Es como una continuación aérea de la fase de impulso de la batida. Mantiene esta posición por un corto periodo de tiempo que le asegura efectuar la fase anterior. o Suspensión. El atleta se prepara para realizar una serie de gestos entre sus brazos y piernas para conseguir un equilibrio que le proporcione la máxima altura sobre el suelo. Hay 3 técnicas: – Técnica natural. Es la más simple y es ejecutada por principiantes en saltos de poca longitud. – Técnica de extensión. Al término del despegue, la pierna libre se relaja y se recorre hacia atrás para colocarse a la misma altura que la de batida. La posición de los brazos va por detrás del tronco, ya sea que estos estén arriba o a los lados, deben proporcionar una flexión dorsal del tronco. Posteriormente se produce una acción global en sentido inverso para prepararse para la caída. – Técnica de tijeras o paso. El saltador parece continuar la carrera en el aire. En función del número de pasos que realice, se puede definir como: “salto de 2 y medio” o “salto de 3 y medio”. El salto medio se produce cuando el atleta recoge la pierna libre y muy flexionada, la lleva hacia adelante, semiextendiendola hacia la horizontal y aproximadamente a la misma altura que la pierna de batida, que después de completar el segundo o tercer paso se ha extendido y colocado horizontalmente. El atleta debe mover sus brazos con movimientos rotacionales sobre el eje de las articulaciones del hombro para dar equilibrio al movimiento de las piernas. La secuencia de lospasos finaliza con una flexión de tronco adelante sin que bajen las piernas. o Adaptación. Después de la proyección de salto parabólico que experimenta el atleta, este acopla su cuerpo para lograr un aterrizaje efectivo, flexionando más su tronco hacia delante, y sus brazos los lleva extendidos hacia sus piernas. Fase de caída. El atleta cae sobre la arena con los talones por delante y piernas extendidas. Inmediatamente al contacto se flexionan las rodillas para mantener el paso de las caderas hacia adelante, recuperando el equilibrio. ISSN 2448-5551 MT 67 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO Figura 1. Fases del salto de longitud. Técnica de extensión. Fuente: El informador. (b) La técnica de una carrera de velocidad de 100 m consta de las siguientes fases (Ver figura 2): [6-7]. Fase de arranque. El objetivo es romper el estado de equilibrio estático y a través de un impulso pasar al estado dinámico en el menor tiempo posible. o A sus puestos. El cuerpo del corredor mantiene una posición estática. Tiene ambos pies sobre los tacos de salida. Las manos están separadas a la distancia de los hombros y los dedos apoyados firmemente sobre la pista. Los hombros deben estar proyectados sobre la línea de salida y los brazos deben estar extendidos y perpendiculares a la cadera. El tronco está alineado con la cadera y la cadera ligeramente desviada hacia atrás. Una pierna debe estar adelantada y con la rodilla libre de contacto con el suelo, la otra pierna debe estar retrasada y con la rodilla recargada sobre el suelo. o Listos. Las caderas suben por la extensión de la pierna retrasada desplazando el cdg hacia arriba y adelante. Los pies hacen una fuerte presión sobre los tacos de salida. La línea de los hombros supera ligeramente la línea de salida dejando caer la mayor parte de su peso corporal sobre los brazos, creando un desequilibrio que ayuda a romper la inercia a la salida y conseguir mayor velocidad horizontal. o Disparo. Las piernas comienzan a presionar los tacos de salida con una fuerza máxima, primero la pierna retrasada y después la adelantada. Hay una extensión enérgica de la pierna retrasada mientras que la rodilla de la pierna adelantada comienza a avanzar. El brazo correspondiente a la pierna adelantada se dirige adelante mientras el otro lo hace en sentido contrario formando ángulos de 90°. Fase de aceleración. Su premisa es alcanzar la velocidad máxima lo antes posible mediante el incremento de la longitud de la zancada y la frecuencia de la misma. Los primeros pasos después de la salida dependen del despegue del cuerpo a un ángulo lo más agudo posible con la pista, así como de la fuerza y rapidez de los movimientos del corredor. El primer paso empieza con el pie adelantado sobre el metatarso completamente y termina con una completa extensión de la pierna retrasada y de la elevación paralela del muslo de la pierna adelantada. El muslo se eleva formando un ángulo recto con relación a la pierna retrasada. Se debe evitar elevar de más el muslo ya que aumenta la posición del cuerpo hacia arriba y dificulta el desplazamiento hacia adelante. El cuerpo se endereza hasta alcanzar una posición vertical. La etapa de aceleración dura entre 20-25 m y finaliza con la suspensión del crecimiento explosivo de velocidad. Los brazos se mueven con mucha energía. Fase de máxima velocidad. Al estabilizar la zancada, se llega a la velocidad máxima y cesa la aceleración, el tronco está ligeramente flexionado hacia adelante (72-80°). En esta etapa se distinguen 4 subfases [3,7-9]: o Subfase de amortiguamiento. El corredor toma contacto con el suelo con el pie (concretamente con la zona del metatarso). A medida que el centro de gravedad se desplaza hacia delante, el pie va rodando hacia el interior, al mismo tiempo que el talón se va aproximando al suelo, aproximación que varía de forma inversa a la velocidad de desplazamiento. o Subfase de apoyo. Es el tiempo durante el cual la perpendicular trazada desde el centro de gravedad coincide con la base de sustentación (formada por los pies) del corredor. La pierna correspondiente está flexionada en sus tres articulaciones, y el pie se encuentra en contacto con el suelo con todo el metatarso. o Subfase de impulso. Una vez que el centro de gravedad sobrepasa la perpendicular trazada desde su punto de apoyo, se produce una extensión por parte de las articulaciones (cadera, rodilla, tobillo) finalizando al abandonar la punta del pie el suelo. Esta acción desplaza la masa del corredor adelante y arriba. o Subfase de suspensión. Finalizado el impulso el pie pierde el contacto con el suelo, y la pierna inicia, primero por inercia y luego voluntariamente, una acción de recogida. La armonía entre la amplitud y longitud de zancada es transcendental, así como relevante conservase durante la carrera. Se recomienda que las manos deben estar semi- cerradas o con los dedos extendidos. La velocidad máxima se alcanza aproximadamente entre los 50 y 60 m y tiene una duración de 15 a 20 m aproximadamente. Fase de desaceleración. Se caracteriza por la disminución de la zancada (producto de una fatiga neuromuscular), aunque la longitud de la zancada se mantiene. El cuerpo comienza a inclinarse en los últimos 20 a 30 m. Cierre. La carrera termina en el instante cuando alguna parte del tronco del corredor pasa a travésde la línea de meta. El corredor debe realizar una brusca inclinación con el pecho hacia delante tirando los brazos hacia atrás en los últimos metros de la carrera. ISSN 2448-5551 MT 68 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO Figura 2. Fases de la carrera de 100 m. Salida y aceleración. Fuente: Hay 1993 2.Desarrollo 2.1. Materiales En la búsqueda de implementar un sistema de medición que ayude atletas y sus entrenadores a obtener datos cuantitativos de su desempeño físico, sin que esto afecte al rendimiento de su gesto motor, se recurre a la aplicación de la técnica de fotogrametría secuencial, principalmente, porque permite hacer un estudio al sujeto de prueba mínimo invasivo mientras realiza su movimiento. Evitando el uso de sensores sobre su cuerpo, los cuales podrían impedir un movimiento natural de locomoción. A diferencia del ojo humano, el lente y la cámara de video pueden captar mayor información visual en un instante de tiempo y almacenar esa información en un disco duro. Los instrumentos que utilizamos para la recolección de datos son los siguientes: Una Cámara de video de alta velocidad Phantom® Miro® M110 (fps) y lente (Nikon® AF Nikkor 1:2 D / 35 mm). Una Cámara de video de alta velocidad SVSi StreamView- LR™ (fps) y lente (Fujinon® 1:1.4 / 9mm). Trípode para cada cámara y laptop. Kinovea © 0.8.25. Software AMETEC® PCC Phantom® para procesamiento de video y digitalización de imágenes a fotogramas. Wolfram Methematica ® 9 Laptop Asus® Rog GI551jw-ds71 con sistema operativo Microsoft® Windows® 8, procesador Core™ i7 y tarjeta de video Nvidia® Gtx960m. Ropa deportiva obscura. Un par de guantes de color negro. Medias para cubrir los colores fluorescentes del par de tenis. Marcadores reflectivos de varios tamaños. Lona negra que se usa como fondo. Bandas de neopreno. Flexómetro en m (Sensibilidad en cm). Cinta métrica en cm (Sensibilidad de 1 mm). La técnica utilizada se enfoca en generar los datos para realizar un análisis cinemático que permita evaluar variables como: desplazamientos, velocidades y aceleraciones. Las esferas de unicel se colocaron estratégicamente en las articulaciones del sujeto de prueba para posteriormente hacer más fácil la determinación de la posición de los marcadores a través de una secuencia de imágenes. El software AMETEC® permite evaluar parámetros cinemáticos a partir del reconocimiento de patrones sobre el cuerpo del atleta capturados con la cámara de video Phantom®. Con el software Kinovea © 0.8.25 se realiza la adquisición de las fotocoordenadas de los marcadores ubicados en las articulaciones de interés, procedimiento que se realiza mediante la inspección de una serie de imágenes que contienen el ciclo de interés, las imágenes se extraen de un video en formato *.AVI. En las figuras 3 y 4 se presenta en forma esquemática la posición de las cámaras de video, así como los elementos de control del escenario de prueba. Figura 3. Identificación de la configuración de los equipos de captura en la carrera de 100 m. Fuente consultada: Elaboración propia. Figura 4. Identificación de la configuración de los equipos de captura durante el salto de longitud. Fuente consultada: Elaboración propia. Se usaron cinco marcadores reflectivos para la calibración de la longitud del plano horizontal en que se desplaza el atleta, también estos marcadores se utilizan para tener valores de longitud y utilizarlos en el cálculo de la correlación entre la escala real y la escala gráfica. ISSN 2448-5551 MT 69 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO 2.2 Implementación del protocolo. Las pruebas se realizan en el recinto deportivo de la pista de atletismo de la UNAM, en el área de salto de longitud. Se posicionaron las cámaras buscando capturar un plano medial del atleta y cuidando observar el menor número de objetos que puedan representar ruido digital para el análisis. El periodo en que se tomaron las pruebas de salto de longitud fue durante la etapa de preparación de las Universiadas Nacionales de 2017. El entrenador manifestó que el atleta se encontraba en óptimas condiciones físicas, previo a participar en la toma de muestra. Las pruebas fueron supervisadas por el propio entrenador. Para realizar la filmación del video de alta velocidad e implementar la técnica de la fotogrametría secuencial se cuidó que la colocación de los marcadores reflectivos no representaran un obstáculo para el desarrollo del movimiento del atleta. Previamente el atleta realizó una sesión de calentamiento y entrenamiento del movimiento ejecutado en una competencia. Se hace una preparación previa del espacio en el cual se va a desplazar el atleta: o Supervisión del ángulo de visión permitiera la observación del desarrollo la etapa de interés, ver figuras 3 y 4. o Los marcadores se observaron a lo largo del camino por donde se desplaza el deportista, Tabla 5. o identificación las marcas de referencia de la pista de prueba. o Para el salto de longitud, el atleta efectuó ensayos para identificar la subfase de ultimas zancadas que se presenta previo al salto. o Para la carrera de velocidad, el atleta hace algunas pruebas para sincronizar su máximo esfuerzo con la longitud de carrera que se ha establecido estudiar. Es necesario aclarar que se evalúa a partir del tramo de 40 y hasta 60 m, carrera que se efectúa en una posición del cuerpo erguida. o Se colocaron 22 marcadores sobre el cuerpo del sujeto de prueba [9] (ver figura 5 y Tabla 6). o Se realizó una calibración de los parámetros de captura de video: contraste, enfoque, color, resolución, brillo y velocidad de 200 y 400 fps. Tabla 5 – Especificaciones de las distancias entre marcadores del plano horizontal. Orden de izquierda a derecha, a partir del punto de batida. Número Distancia (m) 1 1.89 2 1.43 3 2.83 4 2.24 5 2.10 Figura 5. Distribución de marcadores articulares en el cuerpo del atleta. Fuente: Modificación del modelo anatómico de Hernández 1994. Tabla 6 – Ubicación y numero de los puntos articulares del sujeto de prueba. Vértices Descripción de la ubicación del marcador Número de marcadores 1 Punta del pie 2 2 Eje del tobillo 2 3 Eje de la rodilla 2 4 Eje medio del muslo 2 5 Eje de la cadera 3 6 Eje medio de la mano 2 7 Eje de la muñeca 2 8 Eje del codo 2 9 Eje del hombro 2 10 Eje de la clavícula 2 11 Cabeza 1 Total 22 Se realiza la filmación de varios eventos para ambas disciplinas y como etapa posterior se procesa la información gráfica, utilizando el software Kinovea © 0.8.25., que hace uso del contraste que proporcionan los marcadores en cada imagen. Es importante definir el sistema de referencia cartesiano a partir de los marcadores que se colocaron a lo largo de la pista donde el atleta prepara su carrera de velocidad y con las herramientas del software se obtienen las foto coordenadas, las cuales serán utilizadas para identificar variables cinemáticas lineales y angulares. Al obtener la foto coordenadas de los puntos articulares y ser registradas en forma ordenada se procede a generar un ISSN 2448-5551 MT 70 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO archivo en formato .txt o .xml los de datos. Al tener esta información en formato digital se procede a ser importada con el Software Mathematica® en dónde se aplican algoritmos propietarios para evaluar parámetros biomecánicos. 3.Resultados3.1. Salto de longitud En la figura 6 se presenta el promedio de tres ciclos, se encuentra en sobre posición el comportamiento del ángulo de miembros superiores e inferiores en forma parametrizada, el inicio de ciclo quedo definió respecto al contacto del pie de ataque y concluye con el contacto del mismo pie. El comportamiento del ángulo representa el gesto del atleta en la carrera de aproximación en la subface de ultimas zancadas. Figura 6. Gesto motor del atleta durante la sub fase de ultimas zancadas. MS: Miembros Superiores y MI: Miembros Inferiores. Fuente consultada: Elaboración propia. La consistencia y repetitividad de los movimientos durante el desarrollo de una actividad deportiva de competencia, representan un indicio del grado de memoria muscular desarrollado por el atleta, sin embargo, esta característica también debe ser evaluada en conjunto de otras variables biomecánicas espacio - temporales, es por esta razón que se presenta en la tabla 7 dos de ellas y en la figura 7a y 7b se grafica el comportamiento de la rapidez angular de ambas extremidades en forma parametrizada y con las cuales es posible evaluar la evolución en forma objetiva. Figura 7. Resultados de la rapidez de las extremidades de ataque en forma paramétrica vs %ciclo de la fase de carrera de aproximación en la subfase de ultimas zancadas (a) MS: Miembro Superior (b) MI: Miembro Inferior. Fuente consultada: Elaboración propia. 3.2. Carrera de 100 metros. En la figura 8 se presenta el promedio de tres ciclos, se encuentra en sobre posición el comportamiento del ángulo de miembros superiores e inferiores en forma parametrizada, el inicio de ciclo quedo definió respecto al contacto del pie de ataque y concluye con el contacto del mismo pie. Los resultados que se presentan describen el comportamiento del ángulo de las extremidades del atleta en la fase de máxima velocidad durante la carrera (50 a 60 m de la prueba). Se presenta la tabla 8 en dónde quedan registradas otras variables útiles para el seguimiento de la evolución del atleta. En la figura 9a y 9b se grafica el comportamiento de la rapidez angular de ambas extremidades en forma parametrizada y con las cuales es posible evaluar la evolución en forma objetiva. Tabla 7. Atleta 1 Promedio de velocidad y longitud de zancada. Fuente consultada: Elaboración propia Atleta 1 Zancada Ciclos Longitud [m] Tiempo [s] Velocidad[m/s] 3 3.892 0.56 6.95 ISSN 2448-5551 MT 71 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO Figura 8. Gesto motor del atleta durante la fase de máxima velocidad en forma paramétrica vs %ciclo. MS: Miembros Superiores y MI: Miembros Inferiores. Fuente consultada: Elaboración propia. Tabla 8. Atleta 1 Promedio de velocidad y longitud de zancada medido durante la prueba. Fuente consultada: Elaboración propia Atleta 1 Zancada Ciclo Longitud [m] Tiempo [s] Velocidad [m/s] 1 4.834 0.462 10.463 Figura 9. Resultados de la rapidez de las extremidades de ataque en forma paramétrica vs %ciclo de la fase de máxima velocidad en la carrera de 100 m (a) MS: Miembro Superior (b) MI: Miembro Inferior. Fuente consultada: Elaboración propia. 4. Conclusión El seguimiento de la evolución de un atleta con el uso del registro de parámetros biomecánicos permite generar un historial objetivo del rendimiento físico del atleta y una herramienta de análisis del desempeño deportivo del mismo. Se logró cuantificar la técnica de los movimientos del atleta en condiciones de pista y campo, se logró identificar el patrón del movimiento del atleta y presentar los resultados en forma parametrizada respecto al ciclo del evento (Ver figura 6-9), además de identificar cada una de las fases de cada disciplina. Estas figuras permiten ahora realizar las comparaciones de comportamiento del cuerpo y ISSN 2448-5551 MT 72 Derechos Reservados © 2018, SOMIM MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO adicionalmente con ello evaluar el desempeño del atleta a través del tiempo. Al observar los valores de la extremidad superior en ambas pruebas (ver figura 6 y 8), se puede identificar que la diferencia de amplitud del ángulo de la extremidad inferior es de 20°, resultando menor para el caso de la carrera de velocidad, para el caso de la rapidez se aprecia un gesto semejante en comportamiento e inclusive en la duración de las etapas (Ver figura 7a y 9ª), sin embargo, el comportamiento de la rapidez en la carrera de aproximación tiene un comportamiento constante. Con base en los resultados obtenidos (ver figura 7 y 9) para el caso de la extremidad inferior, se aprecia que el gesto locomotor y magnitud de la rapidez angular es semejante para ambas disciplinas no así la magnitud, resultado mayores valores para el caso del salto de longitud. Resulta muy interesante apreciar que las fases se cumplen prácticamente en la misma etapa del ciclo 20 a 40 % ciclo para ambas pruebas. La información biomecánica que se presenta en combinación de la experiencia del entrenador permiten al analizar, identificar, estimular y modificar el gesto detectado durante la ejecución de un movimiento y su evaluación objetiva. Agradecimientos Se agradece el tiempo y la facilidad del entrenador Alberto Valdez de la DGDU de la UNAM al atleta Rodrigo Guzmán, a la DGAPA por su apoyo financiero mediante los proyectos PE105618 y IA105115. También al Biólogo Germán Álvarez Lozano por su colaboración desde el planteamiento hasta la ejecución del proyecto. REFERENCIAS [1] La Odisea, Homero. Canto VIII “Odiseo es presentado a los feacios”, Libresa, pág. 150. Disponible en: https://goo.gl/u6WZ8H. [2] Ito, A, Ichikawa, H., Saito, M., Sagawa, K., Ito, M. and Kobayashi, K. (1998). Relationship between sprint running movement and velocity at full speed phase during a 100 m race. Japan J. Phys. Educ. 43, 260-273. In Japanese. [3] Educación y Atletismo. Disponible en: http://goo.gl/y8NxFk. [4] Romero H. S., Espinoza M. A. (2006). Propuesta de modelo anatómico - técnico bidimensional de la prueba de 100 metros planos varonil. Instituto Politécnico Nacional (IPN). (pp. 38-48). [5] Talavera A., Análisis biomecánico de la carrera de impulso y el despegue del salto de dos atletas universitarios, Trabajo de titulación para obtener grado de licenciatura en Educación Física, Universidad de los Andes, 2004, Mérida Venezuela. [6] Hernández A. J. (1994). Características biomecánicas de los últimos tres pasos de la carrera de impulso y el despegue del salto largo de Miguel Padrón. Universidad de los Andes, Venezuela. [7] Ito A., Fukuda K., Kijima K. (2007) Mid-phase sprinting movement of Tyson Gay and Asafata Powell in the 100m race during 2007 IAAF World Championships in Athetics. Osaka University of Health and Sport Sciences, Osaka, Japan, pp. 1-6. [8] Wen-Lan Wu, et al., Biomechanical analysis of the standing long jump, Biomedical Engineering aplications, basic & communications, Vol. 15 No. 5 Octuber 2003. pág. 186-192. [9] González F: A., Resumen del salto de longitud. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH), Disponible en: http://goo.gl/b93I9p. ISSN 2448-5551 MT 73 Derechos Reservados © 2018, SOMIM https://goo.gl/u6WZ8H
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