biomecánica de los implementos de golpeo

Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º)
Facultad de Ciencias del Deporte. Universidad de Castilla la Mancha.
39
TEMA 2: BIOMECÁNICA DE LOS
IMPLEMENTOS DE GOLPEO
1-Algunas características de los golpeos con implementos:
conseguir velocidad lineal para transmitirla en el impacto, conseguir
velocidad angular del implemento de golpeo.
2- Características mecánicas de los implementos de golpeo:
peso y centro de gravedad, radio de giro, radio de distribución de la
masa, centro de percusión, coeficiente de restitución, materiales
Bibliografía:
Aguado, X. (1993). Eficacia y técnica deportiva. Análisis del movimiento humano. Inde.
Barcelona.
Brody, H. (1985). La física de la raqueta de tenis. Mundo Científico, vol. 5, 46: 396-404.
Kreighbau, E.F.; Smith, M.A. (1995). Sports and Fitness equipment Design. Human Kinetics.
Champaign Illinois.
Guiones de las clases. Tema 2. Profesor: Xavier Aguado Jódar
Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º)
Facultad de Ciencias del Deporte. Universidad de Castilla la Mancha.
40
1- ALGUNAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS
GOLPEOS CON IMPLEMENTOS
CONSEGUIR VELOCIDAD LINEAL PARA TRANSMITIRLA EN
EL IMPACTO
• El objetivo consiste en conseguir la máxima u óptima velocidad en
la zona de golpeo del implemento justo en el instante de impacto,
para transmitirla en buena parte a la pelota, bola, ..
• Los diferentes segmentos corporales y muchas veces el implemento
de golpeo se desplazan según un movimiento angular.
• En el movimiento angular, la distancia entre el eje de rotación (van a
ser articulaciones, como pe la muñeca) y el lugar del golpeo se
denomina radio de rotación.
•
Muchas veces no hay un único eje de rotación, así podrán
considerarse tantos radios de rotación como ejes de giro puedan
haber (pe respecto a la muñeca, el codo, el hombro, eje vertical de la
columna, cadera).
• Así los implementos de impacto muchas veces giran con velocidades
variables respecto a varias articulaciones a la vez.
• Si se consideran 3 puntos diferentes en una raqueta (pe: punto A el
cuello, punto B el centro de percusión y punto C el extremo de la
raqueta) en un drive en el que se recorren 50º en 1 s. La velocidad
angular será 50º /s. Pues bien, el radio respecto, por ejemplo al
hombro, podrá ser en el punto A de 0.3 m, en el punto B 0.5 m y en
el punto C 0.6 m.
• Los puntos A, B y C se desplazarán con diferentes velocidades
lineales en función de sus radios de rotación.
v = ω ⋅ radio de rotación
Guiones de las clases. Tema 2. Profesor: Xavier Aguado Jódar
Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º)
Facultad de Ciencias del Deporte. Universidad de Castilla la Mancha.
41
• Con estos supuestos en el punto A la velocidad sería de 15 m/ s (54
km/h ); en el punto B la velocidad sería de 25 m/s (90 km/h ) y en el
punto C la velocidad sería de 30 m/s (108 km/h ).
• Cuanto más lejos esté el punto de impacto del eje de giro tanto
mayor será el radio de rotación y también la velocidad lineal en el
punto de impacto. Esto iría a favor de aumentar los radios de
rotación.
• Pero por otro lado al aumentar los radios de rotación se dificulta el
conseguir las mismas velocidades angulares que se tenían con radios
más pequeños.
CONSEGUIR VELOCIDAD ANGULAR DEL IMPLEMENTO DE
GOLPEO
• La aceleración angular del implemento de golpeo, que le llevará a
conseguir una mayor o menor velocidad angular, depende de 3
factores: la magnitud de los momentos de fuerza musculares
aplicados al implemento de golpeo, la masa del implemento de
golpeo y dónde se ubica la masa del implemento de golpeo respecto
al eje de rotación.
Guiones de las clases. Tema 2. Profesor: Xavier Aguado Jódar
42
Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º)
Facultad de Ciencias del Deporte. Universidad de Castilla la Mancha.
α=
T
m⋅k2
T = Momento de fuerza
m = Masa del implemento de golpeo
k = Radio de distribución de la masa del implemento respecto
al eje de giro considerado
EL MOMENTO DE FUERZA MUSCULAR
• A mayores momentos de fuerza aplicados sobre las diferentes
articulaciones en las que se genera el movimiento angular
obtendremos una mayor aceleración angular.
MASA DEL IMPLEMENTO DE GOLPEO
• A mayor masa del implemento tanto más nos costará acelerarlo
porque tendrá más inercia.
RADIO DE DISTRIBUCIÓN DE LA MASA RESPECTO AL
EJE DE GIRO (radius of gyration)
• Cuanto más lejos se distribuya la masa del implemento respecto al
eje de giro más dificultad sentimos al manejarlo. Se puede sentir el
mayor o menor radio de distribución de la masa al coger un bate por
la empuñadura y balancearlo girando la muñeca. A continuación se
coge el bate por el extremo distal y se hace lo mismo, sintiendo una
menor dificultad para balancearlo, por lo que dicho radio será menor.
Guiones de las clases. Tema 2. Profesor: Xavier Aguado Jódar
Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º)
Facultad de Ciencias del Deporte. Universidad de Castilla la Mancha.
43
• No debe ser confundido con el radio de rotación, aunque ambos son
distancias que se miden desde el eje de rotación.
• El radio de distribución de las masas se mide desde el eje de giro
hasta un punto situado algo después del CM del implemento de
golpeo.
INERCIA ROTACIONAL
• Es la medida de la dificultad para girar el implemento. Depende de la
masa y del radio de distribución de dicha masa respecto al eje de
giro.
I = m ⋅ k2
Kreighbaum y Smith (1995).
CENTRO DE PERCUSIÓN
Depende de la localización del CG y del radio
de distribución de la masa del implemento.
Cuando se golpea por ese punto se obtiene la sensación de un golpe seco y
limpio, al transmitirse menos vibraciones hacia las manos
Para determinar la situación del centro de percusión se puede colgar la
raqueta de un hilo justo en el lugar por donde se la coge. Se lanza una
pelota contra la raqueta y cuando el punto se sujeción no se desplaza
significa que la pelota ha impactado en el centro de percusión ( C ).
Guiones de las clases. Tema 2. Profesor: Xavier Aguado Jódar
44
Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º)
Facultad de Ciencias del Deporte. Universidad de Castilla la Mancha.
Gráfico sacado de :
Brody,H. (1985): “La física de la raqueta de tenis”.
Mundo Científico, vol 5, 46: 396-404.
También se puede situar cogiendo un bate por la zona de agarre y
golpeando con un martillo en diferentes zonas.
Guiones de las clases. Tema 2. Profesor: Xavier Aguado Jódar
Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º)
Facultad de Ciencias del Deporte. Universidad de Castilla la Mancha.
45
COEFICIENTE DE RESTITUCIÓN MÁXIMO
Es el lugar en el que al dejar caer una bola sobre la raqueta o pala se logra
el rebote más alto. Golpear en dicho punto significará poder devolver la
bola a mayor velocidad.
Gráfico sacado de :
Brody,H. (1985): “La física de la raqueta de tenis”.
Mundo Científico, vol 5, 46: 396-404.
MATERIALES
Antiguamente la madera era el principal material usado en estos
implementos.
En la búsqueda de una mayor rigidez, menos peso en algunos casos, menor
fatiga con el uso en sus propiedades, se han usado en estos últimos años
materiales como: magnesio, titanio, materiales compuestos (fibra de vidrio,
grafito, Kevlar).
Las raquetas de tenis, por ejemplo han conseguido con ello acercar el
centro de percusión al centro del cordaje y se ha podido agrandar la cabeza
o modificar su forma, manteniendo su manejabilidad.
Guiones de las clases. Tema 2. Profesor: Xavier Aguado Jódar