Fundamentos de Biomecánica y Dinámica de Fluidos Aplicadas al Movimiento Humano
Introducción a la Biomecánica
La biomecánica es la ciencia que estudia las causas mecánicas y biológicas del surgimiento de los movimientos y las particularidades de su ejecución.
Enfoques de Estudio
- Sistemático
- Estructural
- Mecánico bajo las leyes de la mecánica
Investigación Biomecánica: Métodos e Instrumentos
Tipos de Investigación
- Investigación básica: La biomecánica intenta explicar los fundamentos del movimiento.
- Investigación aplicada: Propone innovaciones.
Métodos e Instrumentos de Medición
- Cinematográfico: Registra en película las imágenes de un movimiento o gesto técnico. Esto permite un posterior estudio sistemático de detalles. Tras el análisis de fotografías seremos capaces de describir la acción realizada, trayectorias, velocidades, etc. Instrumentos: cámaras cinematográficas y de vídeo, monitor TV, goniómetros.
- Dinamográfico: Obtiene directamente las fuerzas aplicadas que dan origen al movimiento objeto de estudio. Medios: dinamómetros y plataformas dinamométricas.
Utilidad de la Biomecánica en la Enseñanza
Contribuye a la comprensión de los factores que afectan al movimiento del ser humano en el medio acuático.
Estudio de los Fluidos
Los fluidos se dividen en:
- Compresibles: Gases.
- Incompresibles: Líquidos.
Partes de la Mecánica de Fluidos
- Hidrostática
- Hidrodinámica
Hidrostática
Es la parte de la física que estudia el equilibrio de los líquidos en reposo.
Conceptos Clave en Hidrostática
- Densidad: Relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Su fórmula es p = m/v.
- Densidad relativa: Densidad de un cuerpo en relación con la densidad del agua. Se calcula dividiendo la densidad del cuerpo entre la densidad del agua.
- Presión hidrostática: Cuando un cuerpo se sumerge en un líquido experimenta una serie de fuerzas sobre su superficie; el valor de las fuerzas crece a medida que aumenta la profundidad a la que se encuentra sumergido.
- Principio de Arquímedes: Todo sólido sumergido en el seno de un fluido experimenta un empuje vertical, hacia arriba, de magnitud igual al peso del fluido desalojado. Sobre todo cuerpo sumergido en un líquido actúa, además de la fuerza de gravedad, el empuje hidrostático, también llamado fuerza de flotación.
- Peso aparente (peso hidrostático): Cuando se introduce un cuerpo en agua, este experimenta un aparente aligeramiento del peso, cuyo valor corresponde a la diferencia entre el peso real y el empuje. El peso aparente puede ser positivo o negativo dependiendo de si se hunde o flota.
- Tensión superficial: Tendencia de la superficie de los líquidos a comportarse como si estuviera cubierta por una película, causada por fuerzas de cohesión que actúan entre las moléculas. La tensión superficial es causa de que un nadador se desplace a cierta velocidad y pueda sobresalir algo del nivel del agua sin romperla.
Hidrodinámica
Es la parte de la física que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento.
Régimen Laminar y Turbulento
En el movimiento de los fluidos existen líneas de corriente:
- Régimen laminar: Si el movimiento del líquido tiene lugar de modo que las diversas láminas de fluido se deslizan unas sobre otras.
- Régimen turbulento: Si el rozamiento interno de las moléculas de agua es muy elevado, las líneas de corriente se entrecruzan.
Principio de Bernoulli
Postula la conservación de la energía mecánica en los fluidos. Dice que en el movimiento de un fluido incompresible y sin rozamiento, la suma de la presión hidrostática, la debida a la altura y a la velocidad, es constante en todos los puntos de la corriente fluida.
En las zonas de la corriente donde aumenta la velocidad del fluido, la presión disminuye y al contrario, donde la velocidad disminuye, la presión aumenta.