Nous mètodes per a millorar la tècnica de salt d'altura

1996/09/01 Alcalde Valverde, Juan Carlos | Pérez Sarasola, Xabier Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Teknologia

Les tècniques de formació dels atletes han canviat radicalment. La principal tècnica era la imitació d'atletes d'alt nivell, en l'actualitat s'utilitzen sistemes més complexos com a proves mèdiques i psicològiques, estudis d'alimentació, anàlisi biomecánicos, etc.

Com és sabut, la biomecànica estudia el moviment corporal mitjançant les lleis bàsiques de la mecànica i Leonardo da Vinci i Galileu, XV. i XVI. Prestigiosos científics de segles es consideren pioners de la biomecànica actual. Amb l'objectiu de donar resposta als diferents esports i gràcies als avanços dels ordinadors, aquesta ciència s'ha desenvolupat notablement i s'ha convertit en una eina imprescindible per a trobar els factors que influeixen en l'habilitat i tècnica de l'atleta.

Figura . Simulació d'un dels salts realitzats pel rècord mundial Javier Sotomayor.

Sota la coordinació del Comitè Olímpic Internacional, el CEIT i altres centres de recerca internacionals han realitzat anàlisi biomecánicos d'esportistes que van participar en els Jocs Olímpics de Barcelona de 1992. La informació per a la realització de les anàlisis es va obtenir mitjançant tres càmeres de vídeo. A continuació es van realitzar càlculs matemàtics per a simular el moviment en l'ordinador, la qual cosa va suposar a més d'aprofundir en la mecànica d'alguns esports, l'obtenció d'espectaculars animacions.

En la figura 1 es pot veure un dels salts realitzats per Javier Sotomayor, propietari del rècord mundial. Aquest article pot considerar-se com una continuació de les recerques realitzades llavors i a més pretén ser una ajuda per a veure com es realitzen aquest tipus de càlculs. Per a això desenvoluparem un senzill model d'anàlisi de salt d'altura. Aquest model ens explica que els moviments de les diferents parts del cos, la dinàmica muscular i les relacions neuromusculars entre si, permeten realitzar moviments complicats de manera òptima i coordinada.

Salt d'altura: fonaments de la tècnica

Com en qualsevol prova d'atletisme, en el salt d'altura cal vèncer les forces de la naturalesa, en aquest cas la de la gravetat, i es tracta de realitzar la seqüència de moviments que cal realitzar per a superar la barra horitzontal a una altura.

L'altura màxima aconseguida en el salt es pot dividir en tres altures d'atac, altura de vol i altura lliure. L'altura d'atac _(H 1) és l'altura del centre de gravetat de l'atleta en el moment de l'atac. L'altura de vol (H ₂₎ és la diferència entre l'altura màxima aconseguida pel centre de gravetat i l'altura d'atac. L'altura de vol només depèn de la velocitat vertical aconseguida per l'atleta després de l'atac.

Finalment, l'altura lliure (H ₃₎ és la diferència entre el llistó i l'altura màxima que aconsegueix el centre de gravetat. Per part seva, el valor de l'altura lliure depèn de la velocitat de rotació que porta des de la posició d'atac gairebé vertical fins a la posició sobre el llistó, gairebé horitzontal, i dels moviments que ha de realitzar l'atleta per a passar sense tirar el llistó. Per tant, l'altura lliure depèn de l'estil de salt de l'atleta.

En el desenvolupament de la tècnica de salt d'altura es poden distingir diferents estils: tisora, ventre, Fosbury, etc. L'experiència ha demostrat que l'estil “Fosbury” és el més eficaç i utilitzat majoritàriament per atletes contemporanis. Per tant, és el que analitzarem en aquest article.

Model biomecánico

El moviment que realitza l'atleta en el moment del salt és molt complex i per tant difícil d'interpretar. Per tant, el moviment ha de simplificar-se per a poder treballar-lo millor. No obstant això, les característiques més importants del moviment han de mantenir-se perquè el resultat sigui correcte.

En aquest cas l'atleta es representa a través d'un sistema format per tres elements rígids (potes, cuixa i tronc) que s'uneixen en dues articulacions (genoll i maluc) i el moviment de l'atleta es deu a sis grups musculars.

Per part seva, les equacions corresponents al model mecànic a utilitzar es poden obtenir mitjançant mètodes usuals en l'anàlisi dinàmica: Equacions de Newton, mètodes de treball virtual, etc.

On els vectors de posició, velocitat i acceleració de les coordenades que descriuen el sistema 0, 0, 0, són el vector que forma la força de gravetat F ^G i el ^vector de força muscular F M.

Cada múscul se substitueix per un sistema de tres elements. El múscul en si mateix està format per un element recapitulatiu (EL) que treballa paral·lelament i un element passiu (EP). La força que pot exercir el múscul depèn de la seva longitud, de la seva velocitat d'escurçament i de l'activitat muscular exercida pels nervis. L'element abreujat té en compte totes aquestes relacions, mentre que l'element passiu representa les característiques elàstiques del múscul en condicions disteses. En el nostre cas, el múscul es troba en sèrie amb l'element (CE) que representa el tendó i és linealment elàstic.

Aquesta pràctica simplifica bastant el moviment i, a més, es té en compte la interdependència entre la dinàmica del moviment, la dinàmica muscular i la relació neuromuscular.

El paràmetre d'entrada a aquest model és l'estímul nerviós al llarg del temps i pot mesurar-se experimentalment utilitzant tècniques d'electromiografía (EMG). Mitjançant la col·locació d'elèctrodes en la superfície muscular es pot obtenir la imatge gràfica dels senyals elèctrics corresponents a les activacions musculars. En aquest cas, tenint en compte que els moviments de l'atleta són instantanis, se suposa que els músculs adquireixen un gran estímul en un curt espai de temps.

Formulació

Si analitzem el model triat, observem que en el salt de l'atleta intervenen dos tipus de variables:

Condicions inicials: angle inicial del cos respecte al sòl _{0 0} , velocitat horitzontal Vx ₀ , velocitat vertical Vy _{0 i velocitat} angular w 0, totes elles _mesures en el moment d'atac. Els valors d'aquestes variables han de limitar-se perquè siguin proporcionats a la capacitat humana.

Excitació muscular al llarg del temps: els estímuls nerviosos han de situar-se en un interval de temps, entre el començament de l'estímul t ₁ i el final t _2.

Si proporcionem a totes aquestes variables valors reals corresponents a un salt, es pot obtenir la simulació del salt amb ajuda de l'ordinador i el valor de l'altura superada. D'altra banda, les tècniques d'optimització matemàtica permeten obtenir valors òptims per a les condicions inicials i els estímuls nerviosos que es troben dins de les possibilitats de l'atleta.

Aquesta informació és molt útil per a l'atleta i, com no, també per a l'entrenador. Amb aquesta eina, l'atleta, a més de conèixer les característiques que ha de corregir, pot conèixer la combinació de forces musculars per a aconseguir un salt òptim.

Resultats

En la figura 7 es pot observar la simulació del salt optimitzat del model amb característiques mitjanes de saltadors d'altura superiors. Atleta de 1,9 metres d'altura i 75 kg de pes amb una velocitat vertical en atac de 5 m/s. Si representem la simulació de manera gràfica, veurem que té gran similitud amb el que fan els saltadors d'altura superiors en la realitat.

L'atleta superarà els 2,42 m d'altura. En la taula superior es recullen les diferents parts de l'altura.

Estudi de les condicions inicials: sabent que l'altura lliure és del 2,5% de l'altura total, es pot rebutjar aquest component de l'altura. És a dir, suposant que tota l'altura que ha superat és igual a l'aconseguida pel centre de gravetat de l'atleta, podríem aproximar-nos a l'altura que ha superat l'atleta mitjançant la fórmula del tir parabòlic. Per tant,

l'altura obtinguda en aquest cas dependrà de l'altura inicial del centre de gravetat i de la velocitat vertical. En totes les proves realitzades, una vegada optimitzat el salt, s'ha pogut confirmar que el saltador d'altura utilitza la màxima velocitat vertical que pot aconseguir. Aquest resultat és lògic ja que l'equació (2) mostra que la velocitat vertical és el paràmetre més efectiu a l'altura superada. La dependència de l'altura inicial del centre de gravetat també influeix directament, per aquest motiu es faci ₀ = 90è.

La velocitat horitzontal i la vertical són menys efectives. El primer a penes afecta a l'altura aconseguida i el seu valor està relacionat amb la interacció amb el sòl en atac, considerat com 0,5-0,6 de la velocitat vertical. Per part seva, el valor de la velocitat angular ha de ser tal que el saltador d'altura aconsegueixi una posició horitzontal sobre el llistó.

Estudi del moviment i dels músculs: el saltador d'altura inicialment recte comença a girar; a mesura que s'acosta al llistó, gira el maluc i doblega el genoll. Com al maluc superi el llistó, l'atleta s'inclina bruscament cap al costat contrari, pujant la cuixa cap amunt. Quan la part posterior de la cama està prop de la barra, per contra, estirarà les cames. La inclinació del maluc i l'estirament del genoll asseguren la seguretat de l'atleta en aterrar, adoptant una posició en “L”.

L'evolució de les forces exercides pels diferents grups musculars considerats es pot observar en les gràfiques de la figura 8.

Conclusions

El mètode d'anàlisi del moviment humà presentat en aquest article condicionarà les recerques futures, fixant la nova base. La major part dels estudis realitzats fins al moment només tenien en compte la dinàmica de l'esquelet. Aquí, per contra, s'ha tingut en compte la complexa estructura muscular i les relacions neuromusculars, formant un model simple i pràctic que descriu amb precisió el moviment real.

Una vegada analitzats els resultats dels estudis, el salt d'altura és una prova molt tècnica. L'altura superada, a més de dependre de la força instantània de la cama d'atac que limita la velocitat d'enlairament, està influenciada per altres característiques com l'estructura del cos, l'elasticitat i les tècniques de coordinació de moviments. En conseqüència, es pot dir que la força, la potència muscular i la preparació general de la coordinació entre les diferents parts del cos són necessàries per a millorar el nivell de l'atleta.

Per a acabar, dir que un plantejament d'aquest tipus obre les portes a altres problemes de tota mena, com l'esport, la rehabilitació o l'ortopèdia.