“Sólo vemos aquello que estamos preparados para ver, y lo que nos han enseñado a ver. Eliminamos e ignoramos todo aquello que no forma parte de nuestros prejuicios”.
Prof. Dr. Jean Martín Charcot (1825 -1893).
Para entender cómo funciona la velocidad, primero hay que comprender algunos conceptos de biomecánica. Por “biomecánica” entendemos el estudio de las estructuras y las funciones de los sistemas biológicos utilizando las leyes y los conceptos de la mecánica. La biomecánica no sólo estudia la descripción del movimiento en espacio y tiempo, sino también las fuerzas responsables de éste.
“Movimiento” es la variación de lugar y posición de un cuerpo, o de segmentos del mismo dentro de su entorno. Con respecto al “espacio”, no se puede observar o medir el movimiento sin un sistema de coordenadas para medir los cambios en éste. En lo referente al “tiempo”, no se puede observar o medir el movimiento sin un reloj para medir los cambios, o la “razón de cambio” en éste.
Cuando un cuerpo en movimiento se desplaza a cierta distancia en un intervalo de tiempo dado, estamos ante una razón de cambio a la que se recorre la distancia. Por ejemplo, diez metros por segundo. En este caso la razón de cambio nos indica que estamos dividiendo alguna cantidad (metros) entre el tiempo (segundos).
Dentro del movimiento se pueden considerar diferentes aspectos:
- La rapidez: es la razón de cambio en la que un objeto recorre una distancia determinada, sin tomar en cuenta su sentido o dirección (magnitud escalar). Por ejemplo, un futbolista zigzagueando por el campo.
- La velocidad: es la razón de cambio en la que se recorre una distancia determinada, tomando en cuenta su sentido y dirección (magnitud vectorial). Por ejemplo, una carrera de cien metros lisos en línea recta.
- La aceleración: es la razón de cambio de la velocidad y por lo tanto, corresponde a una razón de cambio de otra razón de cambio (magnitud vectorial). Por ejemplo, el aumento de velocidad –o aceleración– en los primeros 35 o 40 metros de una carrera de cien metros lisos. El concepto de aceleración, (qué tan de prisa cambian la rapidez o la velocidad en la unidad de tiempo) es uno de los conceptos biomecánicos mas difíciles y confusos para comprender.
El “momento” y la “energía cinética” también corresponden a propiedades del movimiento deportivo, siendo ambos muy distintos entre sí.
Por momento, entendemos al producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, y representa la cantidad de movimiento de un cuerpo. En esencia, corresponde al concepto de inercia en movimiento, al ser una cantidad vectorial que posee dirección y sentido, además de magnitud. No obstante, y por más masa que posea un cuerpo, si éste no posee velocidad, tampoco posee momento, y por lo tanto, tampoco posee energía cinética. Por ejemplo, un puño humano en movimiento posee más momento que un camión parado.
Por energía entendemos la propiedad de un cuerpo o de un sistema para realizar trabajo. La energía cinética corresponde a la energía contenida en el movimiento y es igual a la mitad del producto de la masa por el cuadrado de la velocidad. La energía, al igual que la masa, es una cantidad escalar que posee magnitud, pero carece de dirección y sentido. Por ejemplo, una pequeña bala, en virtud de su altísima velocidad, posee más energía cinética que un puño de mayor tamaño moviéndose a menor velocidad.
Por todo esto, cuando dos cuerpos de igual masa chocan a una determinada velocidad, sus momentos individuales pueden ser parcialmente cancelados o neutralizados y detenerse. Pero, si bien los momentos de ambos cuerpos pueden cancelarse o neutralizarse entre sí al chocar, sus respectivas energías cinéticas no pueden ser canceladas.
Por ejemplo, los momentos totales generados por dos boxeadores, dos karatekas, dos luchadores de sumo, o dos jugadores de fútbol americano al aplicar dos técnicas de forma simultánea, pueden sumar exactamente cero. En consecuencia, cada uno consigue detener el ataque del otro y de esa manera, ambas técnicas se cancelan o neutralizan mutuamente.
Si bien los respectivos momentos al anularse suman cero, las energías contenidas en las técnicas definitivamente no suman cero. Esto sucede porque en función del grado de energía transferida, se produce un determinado grado de daño estructural en ambos cuerpos. Es precisamente aquí, en este punto, donde radica la diferencia fundamental entre momento y energía cinética.
Debido a esa diferencia, las energías cinéticas contenidas en las dos técnicas aplicadas no se cancelan entre sí como sucede con el momento, sino que se suman. Esto es debido a que la energía cinética de los impactos permanece en el sitio del choque después de la colisión. Este ejemplo nos sirve para comprender cómo la cantidad vectorial "momento" se cancela por otra de igual magnitud y sentido, mientras que la cantidad escalar "energía cinética" se suma a otra de igual magnitud.
Otro ejemplo sería cuando dos automóviles de semejante peso y velocidad colisionan frontalmente. Ambos se detienen en el acto (anulación de los momentos); mientras que sus respectivas estructuras, según la velocidad, sufren daños estructurales (suma de las energías cinéticas).
Un impacto aplicado a la cabeza de una persona mediante un golpe de puño es capaz de provocar una contusión cerebral. Esto se debe a que la masa del puño puede llegar a desplazarse incluso a una velocidad superior a los diez metros por segundo, y en consecuencia adquiere la capacidad de transferir importantes cantidades de aceleración y energía cinética al punto de impacto. Y si se coordinan mayores cantidades de masa, con la velocidad del puño, el daño causado será mayor. Eso es exactamente lo que hacen los karatekas y boxeadores con largos años de entrenamiento y de elevado nivel técnico, cuando convenientemente coordinan y conectan sus segmentos corporales en el momento de impacto.
Por ejemplo, la masa de la cabeza se comporta como una estructura unitaria por estar unida al tórax mediante el cuello. Debido a su elevada masa, la cabeza presenta ciertas dificultades para ser acelerada efectivamente. Los mayores componentes de aceleración de ésta se obtienen cuando el puño golpea lateralmente sobre ella. Esto se debe a que la musculatura del cuello no posee la misma eficacia estabilizadora y neutralizante en sentido lateral que en sentido antero-posterior.
Este ejemplo demuestra que la contusión cerebral está estrechamente ligada a la magnitud de la aceleración y desaceleración imprimada a la cabeza. Si la cabeza está bien conectada con las estructuras torácicas mediante una fuerte musculatura del cuello, su masa será mayor y de difícil aceleración, y por lo tanto, la repercusión a nivel encefálico será menor, y viceversa en caso de que la musculatura del cuello sea débil.
Aceleraciones de impacto del orden de 80 g aplicadas sobre la cabeza –donde “g” sería la aceleración causada por la fuerza de gravedad correspondiente a 9.81 metros por segundo, cada segundo– suelen provocar una inmediata pérdida de conciencia, que se conoce en el boxeo como “knockout.”
Algunos jugadores de fútbol americano y boxeadores profesionales poseen cuellos grandes y musculosos, necesarios para contrarrestar la aceleración causada por los fuertes impactos. También podemos mencionar los cuellos de algunos pilotos de Formula-1 para contrarrestar los fuertes, constantes, y cambiantes efectos de la fuerza “g” en términos de aceleración y desaceleración, en sentido antero posterior, lateral, y rotatorio durante la carrera. No hay más que ver el cuello de Fernando Alonso.
Resumiendo, en la energía cinética la velocidad está elevada al cuadrado, de tal forma que si se duplica la velocidad de un cuerpo, su energía cinética se cuadriplica. Esto nos dice que si un cuerpo se mueve al doble de la velocidad que otro del mismo peso o masa, éste posee el doble del momento y cuatro veces mayor energía cinética que el otro. En consecuencia, puede transmitir un impulso dos veces mayor, lo que a su vez conlleva y transmite cuatro veces mayor energía al punto de impacto. El cuerpo que se mueve al doble de la velocidad que otro, desarrolla dos veces más momento y transmite cuatro veces más energía al punto de impacto que su oponente, y por lo tanto, deformará las estructuras anatómicas de éste cuatro veces más, y le causará cuatro veces más daño.
Por todo lo dicho, los mejores deportistas son aquellos capaces de coordinar mayor cantidad de masa detrás de la velocidad de sus movimientos. En esencia, son capaces de expresar mayor fuerza a mayor velocidad –o sea mayor potencia– y controlarla con precisión.
Si después de esta explicación estos conceptos no se comprenden bien, pregúntenle al que compita junto a Usain Bolt, o al que se suba a un cuadrilátero con Mike Tyson, o al que tenga que arrebatar el balón a Lionel Messi, y ellos dirán que siempre que se trate de rapidez, aceleración, momento, y energía cinética en los movimientos deportivos, la velocidad es –y seguirá siendo– “The King”.
Dr. Guillermo A. Laich de Koller
Medicina y Ciencias del Deporte
Profesor Universitario de Postgrado
Ex Miembro de la Comisión Directiva de la Sociedad
Internacional de Biomecánica Deportiva (ISBS)
