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Sprints Curvilíneos Parte 1: Biomecánica

Introducción

El sprint curvilíneo no es solo para sprinters, es una cualidad crucial de muchos deportes y una gran herramienta de entrenamiento. Es hora de reconsiderar el entrenamiento de la velocidad como lineal o con COD. Sorprendentemente, no existe mucha información o discusión sobre el valor del sprint curvilíneo. Sin embargo, en los ultimos años ha empezado a tomar importancia en el ámbito académico.

Pero empecemos por el principio. En la naturaleza, las maniobras evasivas asociadas con la persecución de depredadores / presas a alta velocidad son a menudo una prioridad en el rendimiento locomotor. Por ejemplo, los depredadores con velocidades más rápidas en línea recta no pueden atrapar a sus presas si no pueden mantener una fracción suficiente de su velocidad a lo largo de una trayectoria curva durante una persecución. Si la presa más lenta espera hasta el último instante posible antes de realizar una maniobra de giro, puede evitar ser atrapada1,2.

La velocidad máxima de carrera en humanos a lo largo de una trayectoria curva plana es significativamente más lenta en relación con una trayectoria recta. Los registros de las competencias de pista y campo han mostrado que los velocistas de 200 m son hasta 0,4 s más lentos en pistas curvas en comparación con pistas rectas. Esta disminución en la velocidad máxima está relacionada con la curvatura del carril de la pista y potencialmente puede resultar en que un velocista obtenga una ventaja de hasta 0.12 s sobre un competidor en un carril interior adyacente3–5. La atenuación de la velocidad de carrera es más pronunciada a medida que se reduce el radio de curvatura3. Sin embargo, el mecanismo para esta reducción de velocidad no está firmemente establecido.

Diseño de investigacion del trabajo de Churchil analizando la influencia del carril y el redio de giro en la perdida de rendimiento de sprint.3

Biomecánica

En los análisis de trayectorias de los corredores de 200mts pareceria exisitir una reduccion del 2% de la vel cuando se va del carril 8 al 5, mientras que la caida es de aproximadamente del 1% cuando se pasa del carril 5 al 2. Esta caida se explica principalmente por una disminución en la frecuencia de paso. Sin embargo, se encontró una mayor variabilidad en el rendimiento entre los participantes a medida que disminuía el radio de curvatura lo que podría ser indicativo de que ciertos atletas poseen diferentes habilidades para hacer frente a las demandas de los carriles interiores, que podrían tener implicaciones para el entrenamiento, la selección de eventos o el enfoque de la competencia incluso mostrando que la habilidad de sprintar en curvas podria estar desacoplada de la habilidad para correr en linea recta.

Varios estudios han intentado explicar esta disminución de la velocidad modelando al velocista como una masa puntual y utilizando principios de la física clásica para objetos que se mueven en una trayectoria circular.6 A lo largo de una trayectoria curva, el velocista debe generar fuerzas centrípetas aplicando fuerza lateral en el suelo con cada paso. Esta fuerza centrípeta es necesaria para cambiar la dirección del vector de impulso del velocista. Sin embargo, pocos estudios han intentado combinar la física con las limitaciones biomecánicas del cuerpo para explicar el mecanismo de atenuación de la velocidad del sprint durante el sprint en curva plana.

Un modelo innovador para el rendimiento en carreras de velocidad en curva plana fue propuesto por Greene, 1985 basado en el supuesto de un límite fisiológico para la producción de fuerza máxima de extensión de miembro inferior7. Según Greene, un límite teórico de la fuerza resultante máxima ejercida sobre el suelo debe resultar en una disminución vectorial en la componente máximo vertical debido al aumento concomitante del componente lateral. Un pico de fuerza vertical más pequeño requeriría un aumento en el tiempo de contacto con el suelo para generar suficiente impulso vertical para soportar el peso corporal durante toda la zancada. La velocidad de carrera se puede calcular como la distancia recorrida durante el contacto del pie (LC) dividida por el tiempo de contacto del pie (TC). Dado que LC no cambia sustancialmente con la velocidad8, un aumento en TC reduciría la velocidad de carrera. Con estos supuestos básicos, Greene derivó una relación entre la velocidad del sprint y el radio de curvatura para radios pequeños y grandes.

Fuerzas de reacción del suelo (GRF) en el plano frontal de un velocista a lo largo de una trayectoria recta (A) y en una trayectoria curva (B). A lo largo de una trayectoria recta, las fuerzas laterales (Flateral) son despreciables y el componente vertical de GRF (Fvertical) es igual al GRF resultante (Fresultant). Cuando se ejecuta a lo largo de una trayectoria curva, Flateral comprende una parte significativa de la fuerza resultante total. Si el límite superior de Fresultant se alcanza en la curva como sugirió la teoría de Greene, entonces para el mismo Fresultant, Fvertical en la curva debe ser menor en relación con el generado en una trayectoria recta.

Sin embargo, los datos de Greene se recopilaron en pistas de radios relativamente grandes (11 m y 19 m). Aunque estas son dimensiones realistas para los eventos de track & field, no son realistas para contextos de depredadores / presas o deportes de conjunto donde los giros mucho más cerrados son mas comunes2.

Chang & Kram, 2007 ampliaron los conocimientos biomecánicos disponibles en un trabajo con un diseño muy interesante donde compararon una trayectoria recta de 30 mts con carreras en circulos! con radios de 1, 2, 3, 4 y 6mts (9,4, 12,6, 18,9 m de media circunferencia, respectivamente). Entre los hallazgos mas importantes reportaron que la velocidad máxima de sprint curvo fue significativamente más lenta en todos los radios en comparación con la recta9, algo bastante esperado (a medida que el radio crece, la velocidad aumenta). En comparación con la trayectoria recta, las GRF verticales máximas fueron menores en los radios más pequeños. La pierna interior produjo constantemente GRF máximas verticales más pequeñas que la pierna exterior en cada radio durante el sprint curvo.

Velocidad máxima de sprint en función del radio para carrera curva (círculos abiertos). La velocidad disminuyó al disminuir el radio9.

Las fuerzas máximas de reacción de propulsión del suelo disminuyeron en radios más pequeños durante todas las condiciones de velocidad en curvas en comparación con la trayectoria recta. En el sprint en curva, las piernas externas generaron constantemente mayores fuerzas de propulsión que las piernas internas. Las magnitudes absolutas para las fuerzas de frenado máximas para el sprint curvo también disminuyeron en radios más pequeños, y las piernas externas generaron mayores fuerzas de frenado que las piernas internas en cada radio.

Las GRF máximas laterales fueron significativamente mayores para el sprint curvo en comparación con el sprint de trayectoria recta, pero para todas las condiciones de curva, los valores no cambiaron sustancialmente con el radio. La pierna exterior siempre generó GRF máximas laterales mayores en cada radio en comparación con la pierna interior.

Componentes representativos de la fuerza de reacción del suelo (GRF) de pruebas típicas para un sujeto que corre normalmente en cada radio de curvatura. El sprint de trayectoria recta se muestra a modo de comparación (líneas grises gruesas, la simetría asumida para la trayectoria recta) y los radios correspondientemente más pequeños se indican mediante líneas negras progresivamente más delgadas (6, 4, 3, 2, 1 m). La pierna interior (izquierda) y la pierna exterior (derecha) están indicadas para cada componente GRF9.

El hallazgo principal de este trabajo muestra que durante el sprint curvo las GRF resultantes generadas durante el sprint en trayectoria recta de esfuerzo máximo nunca se alcanzaron para la pierna interior en los radios más pequeños evaluados. La GRF resultante disminuyó más al disminuir el radio en la pierna interior en comparación con la pierna exterior. Al correr en el radio de curva más pequeño (radio de 1 m), las GRF resultantes disminuyeron al 69% (pierna interior) y al 83% (pierna exterior) de las generadas en el sprint recto. Esto muestra que las fuerzas máximas de reacción del suelo resultantes generadas durante la carrera de velocidad en línea recta NO se generan en curvas planas dando como resultado ajustes en la frecuencia de paso, tiempo de contacto y la longitud de la zancada para tratar de compensar.

En cuanto a la activad EMG muscular, la data parecería indicar que la pierna externa presenta una mayor actividad en los musculos rotadores externos de la cadera mientras que la pierna interna en la musculatura encargada de la rotacion interna de la cadera10.

Comparación de la actividad EMG de la pierna interna y la externa para la musuclatura de la cadera10.

Por último, en un trabajo de validacion de un test curvilineo en fútbol propuesto por Filter y el equipo de Loturco y Nakamura11 los autores reportaron que 27 de los 40 sujetos evaluados registraron mayores velocidades en sprints curvos comparados con carrera lineal. Dando muestra a que correr en curvas en una habilidad biomotora en si misma separada de la carrera lineal y debería entrenarse de manera independiente.

Referencias

  1. Usherwood, J. R. & Wilson, A. M. No force limit on greyhound sprint speed. Nature 438, 753–754 (2005).
  2. Howland, H. C. Optimal strategies for predator avoidance: The relative importance of speed and manoeuvrability. Journal of Theoretical Biology 47, 333–350 (1974).
  3. Churchill, S. M., Trewartha, G. & Salo, A. I. T. Bend sprinting performance: new insights into the effect of running lane. Sports Biomechanics 18, 437–447 (2018).
  4. Churchill, S. M., Salo, A. I. T. & Trewartha, G. The effect of the bend on technique and performance during maximal effort sprinting. Sports Biomechanics 14, 106–121 (2015).
  5. Bowtell, M. et al. Limitation to maximal speed human sprinting — Insights from bend running and fatigue. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 146, (2007).
  6. Mureika, J. R. A simple model for predicting sprint-race times accounting for energy loss on the curve. Canadian Journal of Physics 75, 837–851 (1997).
  7. Greene, P. R. Running on Flat Turns: Experiments, Theory, and Applications. Journal of Biomechanical Engineering 107, 96–103 (1985).
  8. Weyand, P. G., Sternlight, D. B., Bellizzi, M. J. & Wright, S. Faster top running speeds are achieved with greater ground forces not more rapid leg movements. Journal of Applied Physiology 89, 1991–1999 (2000).
  9. Chang, Y.-H. & Kram, R. Limitations to maximum running speed on flat curves. Journal of Experimental Biology 210, 971–982 (2007).
  10. Filter, A. et al. Curve Sprinting in Soccer: Kinematic and Neuromuscular Analysis. International Journal of Sports Medicine (2020).
  11. Fílter, A. et al. New curve sprint test for soccer players: Reliability and relationship with linear sprint. Journal of Sports Sciences 38, 1320–1325 (2019).

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