DOSSIER ACTIVITATS DE CLASSE BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs BLOC DE CINEMÀTICA BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs ACTIVITAT 1 _ Introducció a la biomecànica 1. En parelles, reflexiona i redacta breument, després ho discutirem a classe. a. Què és o entens per biomecànica. b. Intenta pensar en algun exemple (real o imaginari) d’aplicació de la biomecànica en l’esport. c. T’han fet mai un anàlisi de la tècnica o n’has portat a terme alguna vegada? d. Quina creus que és la utilitat de la biomecànica? La biomecànica és una ciència que usa es principis físics de la mecànica i els adapta als cossos vius. En esport l’usem per valorar la tècnica de l’esportista o el rendiment i també per valorar si hi ha conductes potencialment lesives (estructurals o per tècnica forçada o defectuosa). 2. Observa la fotografia del nedador. Descriu com està l’extremitat superior. En quina direcció s’aplica la força que fa el braç? Creus que podries proposar una millora de la posició del braç i l’avantbraç? A quin objectiu de la biomecànica esportiva estem fent referència? El colze està en extensió. La direcció de les forces són enrere i avall. Si mantenim el braç horitzontal a l’aigua i flexionem el colze, les forces Fh s’orientaran més cap enrere i milloraran la propulsió. Rendiment esportiu Fv 3. Observa en les fotografies, la postura de les extremitats inferiors en la caiguda d’un salt vertical. Quina creus que és la postura més correcta? A quin dels objectius de la biomecànica fa referència? La B. El valgo de genoll és un factor de risc per les lesions de creuat anterior, sobretot quan es combinen amb torsió. Prevenció de lesions. Ferrer i col (2014) 2 BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs ACTIVITAT 2 _ Fonaments de la biomecànica 1. Identifica el tipus de contracció muscular en: a. Extensió de quàdriceps en màquina. Durant l’ascens: concèntrica Durant el descens: excèntrica b. Planxes abdominals Isomètrica 2. Identifica el tipus de cadena cinètica usada en les extremitats inferior durant la cursa: Extremitat en recolzament: cadena cinètica tancada. Extremitat oscil·lant: cadena cinètica oberta @domingosanchez_ www.prowellness.es 3. Identifica el valor de les coordenades A i B (eix esquerra): A (-6,-5); B (6,5) 4. Localitza els punts en el sistema de coordenades (eix dreta): (-9.0, 1), (-7, 5), (1, -3), (5, 0), (7, 4) Connecta els punts mitjançant línies. 3 BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs 5. Descomposa el vector en les seves components verticals i horitzontals. Quin valor té cada coordenada? Quin sistema de referència estem usant per calcular-les? Quin és el valor del vector resultant? Vector R = (4,4) inicial=(2,2) final=(6,6) Sistema de referència absolut (0,0). Quan calculem les coordenades del vector estem trobant sistema de referència relatiu perquè la mesura es fa des del punt inicial del vector. 6. Posa un exemple de sistema de referència absolut i un altre de relatiu prenent com a referència els radars que controlen la velocitat de desplaçament dels vehicles. Radars fixes de la carretera: sistema referència absolut en la mesura de la velocitat Radars mòbils dels cotxes: sistema referència relatiu. 7. Identifica el pla i l’eix de moviment dels exercicis següents: Pla del moviment: SAGITAL Eix del moviment: TRANSVERSAL Pla del moviment: FRONTAL Eix del moviment: ANTEROPOSTERIOR Pla del moviment: TRANSVERSAL Eix del moviment: LONGITUDINAL 8. Encercla quina d’aquestes variables té punt d’aplicació, mòdul, direcció i sentit. VELOCITAT FORÇA MASSA TEMPS DESPLAÇAMENT PRESSIÓ ACCELERACIÓ Són doncs, magnituds de tipus? VECTORIAL 4 BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs ACTIVITAT 3_ Cinemàtica lineal 1. Un nedador neda 50m en una piscina de 25m. Quin és el seu desplaçament total? Quina és la distància recorreguda? Desplaçament total i distància total tenen el mateix valor? X1 = 0m X2= 25m X3 = 0m ∆x = xfinal – xinicial ∆xTOTAL = x3 – x1 = 0m – 0m = 0m ∆x0-25= x2-x1 = 25m - 0m = 25m ∆x25-50= x3 -x2 = 0m - 25m = -25m Hi ha canvi de sentit, per tant hem de treballar per parcials o per la distància total recorreguda. Distància recorreguda = 50m. Distància i desplaçament no són el mateix paràmetre encara que a vegades el valor numèric coincideixi. El desplaçament té en compte origen i final, la distància és el valor de la trajectòria. Desplaçament és vectorial, distancia escalar. 2. Des de 2018, el rècord del món de marató (42,195km) el té el keniata Kipchoge amb un temps total de 2h 1min 39s. La taula mostra els temps parcials cada 10km. 10km 20km 30km 40km 10000m 20000m 30000m 40000m 29min 1s 57min 56s 1h 26min 45s 1h 55min 35s (29x60)+1 = 1741s (57x60)+56= 3476s ((1x60)+26)x60)+45=5205s ((1x60)+55)x60)+35=6935s Calcula els temps de cada parcial de 10km, la velocitat mitjana de cadascun dels parcials i la velocitat mitjana total. Què passa amb la velocitat al llarg de la cursa? El corredor accelera, desaccelera o manté la velocitat constant? Sabries calcular el ritme de l’atleta en min/km de cada parcial i del total de la cursa? Fora de l’aula pots usar calculadores, com per exemple: https://www.123acorrer.es/Running/calculadora-running 1) 2) 3) 4) 5) v1=∆x1/∆t1= (10000m-0m)/1741s-0s = 5,74m/s v2=∆x2/∆t2= (20000m-10000m)/(3476s-1741s) = 10000m/1735s= 5,76m/s v3=∆x3/∆t3= (30000m-20000m)/(5205s-3476s) = 10000m/1729s= 5,78m/s v4=∆x4/∆t4= (40000m-30000m)/(6935s-5205s) = 10000m/1730s = 5,78m/s vmitjana= 42195m/7299s= 5,78m/s L’atleta és capaç de mantenir la velocitat molt constant al llarg de la cursa. D’aquesta manera pot estalviar energia que es consumeix per accelerar i frenar. Segurament el recorregut deu ser molt pla i permet aquesta constància. Els atletes treballen amb ritmes de competició que es mesuren en minuts/kilòmetre: 1) 2) 3) 4) 5) ritme1= 1741s/10km = 174,1s/km 2:54min/km ritme2= 1735s/10km = 173,5s/km 2:53min/km ritme3= 1729s/10km = 172,9s/km 2:52min/km ritme4= 1730s/10km = 173,0s/km 2:53min/km ritmemitja= 7299s/42,195km = 173,0s/km 2:53min/km 5 BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs 3. Un nedador, entre els 15m i els 25m realitza 2 cicles de braçada en 2.64s. Quina és la seva freqüència de braçada? Si el temps entre els 15 i els 25 és de 5,25s quina és la seva longitud de braçada? Freqüència = cicles/s = 2 cicles/2,64s = 0,76c/s en natació ho expressen en cicles/min (x60): 45,5c/min. ∆x15-25 = 25m-15m=10m ∆t15-25=5,25s v=∆x15-25 / ∆t15-25= 1,9m/s velocitat = freqüència x longitud longitud = velocitat / freqüència L = 1,9m/s / 0,76c/s = 2,5m 4. En una prova de natació de 25m es neda el parcial 0-15 a una velocitat de 2,75m/s i el parcial 15-25 a una velocitat de 2m/s. La velocitat inicial del nedador és 0. El temps, acumulat, en els 15m és de 5,46s i en els 25m de 10,46s. a. Quina acceleració mitjana realitza el nedador en el primer? b. Quina acceleració mitjana realitza el nedador en el segon parcial? 1) ∆v1= v15 - v0 = 2,75m/s – 0m/s = 2,75m/s. t0=0s; t15=5,46s ∆t1= t15 - t0 = 5,46s. a=∆v1/∆t1= 0,5m/s2 ACCELERACIÓ 2) ∆v2= v25 – v15 = 2m/s – 2,75m/s = 0,75m/s.2m/s. t15=5,46s; t25=10,46s; ∆t2= t25 – t5 = 10,46s – 5,46s = 5 s. a=∆v2/∆t2= -0,15m/s2 FRENADA 5. La gràfica representa una corba de desplaçament – temps del centre de massa d’un jugador de voleibol durant la realització d’un test de salt vertical a peus junts i amb les mans als malucs (CMJ). Contesta: a. En quin instant comença la flexió de cames? b. Quin és el valor del màxim descens del CM? c. Quina és l’alçada del salt? d. Quin és el desplaçament vertical total del CM? e. Què passa amb la velocitat en els punts d’inflexió de la corba? f. Sabries dir què indica la pendent de la corba? c: ≈ 65cm d: ∆x = /-45cm – 65cm/ = 110cm * e: v=0m/s * f: majors pendents indiquen que la velocitat serà més alta. Més desplaçament en menor temps. a: * * * b: ≈ 45cm 6 BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs ACTIVITAT 4_ Cinemàtica angular 1. En una avaluació biomecànica col·loquem 3 marcadors en els centres articulars del turmell, genoll i maluc. Quin valor angular obtenim entre els 3 marcadors el subjecte està en posició dempeus? Quan estem en posició dempeus l’angle que forma cuixa i cama és de 180º aproximadament (A) Quin angle de flexió de genoll tenim? L’angle de flexió es mesura respecte la posició anatòmica i per tant és de 0º (B). Sabries explicar com són aquests dos valors angulars? Els dos angles són suplementaris i per tant sumen 180º. A nivell d’entrenament fem servir “l’angle del genoll” com a referència. A nivell mèdic es fa servir sempre l’angle de flexió respecte la posició anatòmica. A B θ + β = 180º θ = 180º β = 0º 2. La gràfica angle – temps representa l’angle de flexió de genoll durant la cursa. Sabries identificar: a. Quins són els valors de flexió màxima i mínima? b. (1)Quan comença i acaba cada gambada. (2) Quan el peu contacta amb el terra. (3) Quan el peu finalitza la fase d’impulsió. (4) Quan la cama està en la fase de recobrament? (4) Quantes gambades estem observant? c. Quin és el màxim desplaçament angular del genoll? ∆θ=Fmax – Fmin ≈110º d. Com és la velocitat del genoll en cadascun dels pics? v = 0m/s * Flex màx oscil·lació * * Flex min1 Contacte inicial * * Flex min2 Sortida peu 1a gambada 2a gambada 3a gambada 3. Quin efecte provoca l’increment de velocitat en la flexió del genoll? 1. 2. 3. 4. Anticipació de l’instant de sortida del peu (lleuger) temps de contacte menor. Menor flexió de genoll en contacte inicial (lleuger) major compactació de l’extremitat inferior. Increment de l’angle de flexió del genoll en l’oscil·lació (Més evident) Major pendent de la corba (més velocitat). % de cicle 7 BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs 4. En un llançament de martell, com proporcionem velocitat al martell? Sabries dir quins dos paràmetres condicionaran la velocitat lineal de la “bola” del martell? La velocitat de la bola del martell depèn de: (1) la velocitat a la que giri el martell, (2) a la longitud a la que la bola estigui del centre de rotació del sistema (la tècnica té molta implicació en aquesta variable. ω = v x radi 5. En quina direcció es produeix l’acceleració centrípeta de llançador de martell? En quina direcció sortiria el martell si el llançador el deixés anar en aquest mateix instant si gira cap a la seva dreta? Si, a igualtat de tècnica d’execució, la velocitat del martell en el primer intent és de 24m/s i en el segon intent és de 26m/s, en quin cas hi ha una major acceleració centrípeta? L’acceleració centrípeta (ac)es produeix cap el centre de gir (eix longitudinal de l’atleta entorn el peu de recolzament). L’acceleració tangencial (at) és “tangent” a la circumferència traçada pel mòbil. Quan l’ac desapareix (perquè es deixa anar el mòbil) aquest surt en la direcció que té l’at. ac at ac i at són perpendiculars (no es veu bé a la imatge per com està dibuixada). L’ac té relació amb la velocitat lineal de desplaçament (a més velocitat lineal, més(al quadrat) acceleració centrípeta). Quan es redueix el radi de gir, l’ac també incrementa. Relació inversament proporcional. 6. Com creus que afecta l’acceleració centrípeta als corredors de F1? I a moto GP? Com es poden minimitzar els efectes? Als esports de motor l’ac apareix quan agafem una corba (girem entorn a un punt imaginari del circuit o la carretera). Per tant, per minimitzar l’ac es frena abans d’entrar a la corba. El radi de gir s’incrementa obrint-se abans i després. Amb aquestes dues accions dismimuim l’ac i per tant també els efectes a “sortir” disparats cap enfora (força centrifuga com a reacció). Les inclinacions en els circuits o carreteres (peraltes) cap a l’interior de la corba minimitzen els efectes de l’ac. Una inclinació cap enfora (mal peraltada) és un factor de risc pels accidents de circulació. El cap és el que pateix més els efectes de la ac (eix mediolateral) i tambe de les frenades i acceleracions (eix anteroposterior) i pot arribar a tenir acceleracions de fins a 6,5G (vegades l’acceleració de la gravetat). Per això els conductors (cotxes i recentment també motos) porten els protectors al coll, amb anclatges al seient. En les motos, el fet de que els motoristes els “pleguin” quan fan les corbes, no redueix l’ac, sinó que minimitza els seus efectes perquè les direccions del pes i de la força centrifuga (Fc) canvia. Aquesta (Fc), produeix adderència al terra. 8 BIOMECÀNICA DEL MOVIMENT HUMÀ Dra. Xantal Borràs ACTIVITAT 5_ Moviment parabòlic 1. Qüestionari moviment parabòlic: CERT FALS CERT FALS En el moviment parabòlic, el moviment uniformement accelerat vertical, l’acceleració de la gravetat és constant. CERT FALS D. La velocitat de sortida, l'angle de sortida i l'alçada de llançament són els tres paràmetres que condicionen un moviment parabòlic CERT FALS CERT FALS CERT FALS A. En un moviment parabòlic la velocitat horitzontal del cos es conserva. B. En un moviment parabòlic la velocitat vertical del cos es conserva. La velocitat disminueix en la fase ascendent i incrementa en la fase descendent. La velocitat vertical en el punt d’inflexió és = 0m/s C. E. Per aconseguir una màxima distància horitzontal, els llançament sempre s’han de realitzar amb un angle de sortida de 45º. Dependrà de la diferència d’alçada entre l’instant de llançament i l’instant d’aterratge. Si es vol aconseguir distància horitzontal i l’alçada de llançament és alta caldrà disminuir l’angle de projecció. F. Durant el moviment parabòlic la velocitat resultant en el punt més alt de la paràbola és igual a 0. La velocitat resultant si el mòbil es desplaça horitzontalment no serà mai igual a 0. En el moment que la velocitat vertical sigui 0m/s el mòbil tindrà encara la component horitzontal. 2. Durant el salt l’atleta es converteix en projectil. En quina posició la velocitat vertical és la màxima? En quina posició la velocitat vertical és la mínima? Que passa amb la velocitat horitzontal durant el salt? Hi ha alguna posició en que trobem velocitat resultant = 0? I vertical? vmàx = posició 2 (podria ser que amb la diferència d’alçada s’aconseguís en la última posició). vvertical = 0m/s en posició 4. vhoritzontal = constant. 1 2 3 4 5 6 7 3. En el mateix salt, la velocitat de sortida del saltador és de 8,95m/s, quina és la seva velocitat horitzontal i vertical si l’angle de sortida és de 23º? (sin23º=0,391; cos23º=0,921). Quina component és major? vx=VR x cosθ = 8,95 x 0,921 = 9,9m/s vy=VR x sinθ = 8,95 x 0,391 =3,3m/s 9
