Biomecánica. Parte II

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Músculos, fuerza muscular y momento de fuerza muscular:

Como es sabido el aparato locomotor humano se ha ido ajustando a sus funciones relacionadas con la evolución del estilo de vida.

Este hecho es mas patente en el sistema muscular que en el esqueleto mismo. Se puede observar una conveniencia externa y una capacidad funcional que se refiere tanto a las propiedades mecánicas como a las biológicas de los músculos en sí. Para facilitar la comprensión es mejor tratar las propiedades fundamentales biológicas separadas de las mecánicas.

Propiedades mecánicas básicas: los músculos son tejidos elásticos. Pueden compararse hasta cierto modo, con unas cintas de goma, cuya fuerza de tracción aumenta con su estiramiento.

Sin embargo, el músculo en oposición a tales cintas, se compone de su propia fibra en unidades contractiles que están ordenadas de diferente manera en distintos músculos. Las unidades contráctiles pueden estar ordenadas en serie o paralelamente. En caso de ordenación en serie, estamos ante una fibra larga; en caso de ordenación paralela se trata de fibras cortas. La estructura fibrosa del músculo corresponde a su función dentro del aparato motor. Los llamados músculos blandos son típicos para las extremidades superiores. Desarrollan, pues, fuerzas limitadas, aun con grandes estiramientos. Por ello, en dichos músculos, la fibra esta dispuesta en varias series, una detrás de la otra. En la mayoría de los casos se trata de músculos muy largos en forma de huso, con varias terminaciones e inserciones muy finas. Por el contrario, las extremidades inferiores poseen musculatura fuerte que permite contracciones muy rápidas, por lo que realizan grandes fuerzas con pequeñas contracciones. Su origen es ancho y su fibra es diagonal. Pero también en este caso existen algunas series colocadas una detrás de la otra, porque el músculo es mas largo que su propia fibra. En este caso hay que tener en cuenta que en los músculos largos y en forma de huso, el largo de la fibra es originariamente mayor. Una disposición paralela pura la encontramos en el músculo serrato y en los abdominales. La elasticidad de un cuerpo se expresa en la mecánica mediante el módulo de elasticidad E, llamado de Young. Este módulo representa el crecimiento en el diagrama de tensión-extensión. En los metales el módulo E tiene un valor constante.

La curva de tensión-dilatación de una fibra o de un músculo tiene un trazado en forma de S. El módulo de elasticidad por consiguiente no es constante. Esta propiedad se debe, seguramente, a la fricción interna de los músculos, que, durante la dilatación, causa un aumento de temperatura.

La fuerza muscular resultante de las fuerzas parciales de las unidades contráctiles se obtiene mediante el principio del paralelogramo. En este caso, y de acuerdo con el principio de acción y reacción (Newton), surgen igualmente dos fuerzas de tiro de igual magnitud, pero de sentido contrario (pm y p*m respectivamente). Su punto de ataque estaría en los puntos de inserción de los músculos, en el centro de las respectivas superficies de inserción, si las fibras estuviesen repartidas uniformemente sobre dichas superficies. Sin embargo en la mayoría de los casos no ocurre así, por lo que el punto de ataque se desplaza en dirección del ataque de la mayoría de las fibras. Si el músculo pudiese tensarse en línea recta entre sus puntos de inserción, entonces seria la unión directa entre ambos puntos de inserción la verdadera línea de acción. Generalmente el músculo tiene que desviarse a causa de diferentes obstáculos (apofisis articular, huesos enteros, otros músculos, tendones, etc.), por lo que su línea de acción queda desviada de su trayecto recto.

En tal caso se considera como línea de acción la curva de unión de los dos puntos de acción que pasa por el corte vertical central del músculo.

Propiedades biológicas de base: el músculo goza de una importante propiedad biológica consistente en su inmediata contracción activa en correspondencia a los impulsos. La contracción puede llegar hasta la tercera parte de su longitud en descanso. Durante la misma, el músculo puede realizar un trabajo mecánico. El impulso causante de las contracciones musculares es de carácter eléctrico. La energía del impulso llega a las excitables fibras musculares desde las células de los ganglios del cerebro y de la médula espinal, a través de los conductos nerviosos motores. En las placas motrices terminales, los cordones nerviosos se desdoblan en finas fibras que se unen directamente a las fibras musculares. En presencia de un impulso, las fibras musculares obedecen al principio de "todo o nada", es decir que la energía de impulso ha de tener cierto nivel para provocar la reacción de las fibras musculares. Por eso se dice que se ha de sobrepasarse el umbral de excitación de las fibras. 

En electrofisiologia existen dos conceptos:

1)- Cronaxia: representa la duración mínima que necesita una  corriente para producir la excitación del músculo, siendo la corriente de intensidad doble que la reobase.

2)- Reobase: es la corriente eléctrica mínima cuya acción prolongada no produce ningún estimulo.

Modelo muscular:

La fuerza muscular se transmite a la estructura ósea a través de los tendones que en ella se insertan. Esta fuerza muscular se representa como un vector que se sitúa en la misma dirección del músculo y cuyo punto de aplicación se encuentra en el punto de inserción del músculo.

Las palancas óseas:

Los movimientos del cuerpo humano -resultado de la acción encadenada de diversos segmentos- son consecuencia de la combinación de palancas del mismo o de distinto genero.

Existen tres tipos de palancas:

Palanca de primer genero: o de equilibrio.

Se caracteriza por tener el punto de apoyo (a), entre la fuerza de resistencia (r) y la de potencia (p). Este ejemplo muestra el punto de apoyo (a) al nivel de la articulación occipitoaxoidea, la fuerza de resistencia (r) como el peso del cráneo y la fuerza de potencia (p) como la efectuada por la musculatura posterior de la nuca.

Palanca de segundo genero: o de fuerza.

La resistencia (r) se encuentra entre el punto de apoyo (a) y la potencia (p). El ejemplo seria: el punto de apoyo (a) en la punta del pie, la resistencia (r), que es el peso del pie aplicado sobre la articulación tibiotarsiana, y la potencia (p) en la acción muscular del tríceps sural.

Palanca de tercer genero: o de velocidad.

Es el tipo de palanca mas frecuente en el cuerpo humano, de lo que se deduce que este ha sido creado para un mejor desarrollo de la velocidad que de la fuerza. La potencia(p se encuentra entre la fuerza de resistencia (r) y el punto de apoyo (a). En este ejemplo, la potencia representa la acción del bíceps braquial, la resistencia el peso del antebrazo, y el punto de apoyo se encuentra a nivel del codo. Este mismo tipo de palanca se encuentra a nivel del deltoides elevando el brazo y el Cuádriceps extendiendo la rodilla.

La distancia (perpendicular a la fuerza) existente entre el punto de apoyo o giro y la resistencia, se denomina brazo de resistencia (br) y la que se extiende entre el apoyo y la potencia, brazo de potencia (bp).  Para que entre estas dos fuerzas exista el equilibrio, los productos de las mismas por sus brazos de palanca deben ser iguales. Es decir que los "momentos" de sus fuerzas (el producto de la fuerza por su distancia perpendicular al punto de giro o apoyo) deben ser idénticos.  El equilibrio se da cuando el momento de la resistencia (r) es igual al momento de la potencia (p). R x br = p x bp esta ecuación caracteriza a las contracciones isométricas.

En las isotónicas la relación es:

                                 concéntrica: p x bp > r x br

                                 excéntrica:  p x bp < r x br

De todo lo anterior se puede deducir  que para tonificar, hipertrofiar y fortalecer la musculatura estos mecanismos corporales deben entrar en acción venciendo con su fuerza muscular (potencia-p) no solamente la gravedad, sino también las sobrecargas que se adicionen para que actúen como resistencia.

Orientación del entrenamiento en cuanto a los objetivos funcionales:

En los últimos tiempos se ha aclarado el panorama con relación a la técnica de trabajo a utilizar para concretar resultados positivos, teniendo en cuenta las distintas utilidades que pueden otorgar los diferentes métodos de entrenamiento. En ese sentido se tiene plena conciencia de que es y como aprende la musculatura. El ordenamiento de los pasos a seguir obedece indudablemente a los objetivos que se buscan y en este caso se ordenan de la siguiente manera:

1) Fuerza muscular.

2) Potencia muscular.

3) Resistencia muscular anaeróbica.

4) Resistencia muscular aeróbica.

5) Resistencia de fuerza.

6) Flexibilidad.

Cada tipo de rendimiento exigirá por su parte métodos diferentes, estructurados a través de técnicas de trabajo determinadas y especificas, en las cuales tanto la intensidad del esfuerzo como el numero total de movimientos y las respectivas pausas entre los mismos, posibilitan un diferente accionar del organismo individual.

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