¿POR QUÉ SIR ISAAC NEWTON TODAVÍA ES EL EXPERTO MÁS ANTIGUO EN LA BIOMECÁNICA DEL LANZAMIENTO?

Abril 29, 2015

Esta publicación fue escrita por el Dr. James Buffi.

La mayoría de la gente ha oído hablar de Sir Isaac Newton y sus famosas leyes del movimiento. Pero la mayoría no ha escuchado que era un experto en biomecánica de pitcheo moderna.

Entonces, hablemos sobre cómo la ley más famosa de Newton se relaciona con el pitcheo.

La ley de movimiento más famosa de Newton es probablemente F = ma. La fuerza es igual a la masa por la aceleración.

Esta ley dicta que la aceleración de un objeto, como una pelota de béisbol, depende tanto de su masa como de las fuerzas externas que actúan sobre él. F = ma es la base de todos los análisis mecánicos y, por lo tanto, es importante que los lanzadores (y realmente todos los atletas) entiendan lo que significa.

En F = ma, la “m” significa masa. La masa es una medida de la cantidad de materia o “material” que contiene un objeto. Un objeto puede tener un volumen realmente grande, pero tener muy poca masa, y viceversa.

Un dirigible es enorme, pero en términos relativos, no tiene tanta masa como se podría esperar porque está lleno de gas. La masa de una pelota de béisbol típica es de 145 gramos, que pesa alrededor de 5 onzas.

A continuación, veamos la “a” en la ecuación. La letra “a” en F = ma significa aceleración. Para comprender la aceleración, es mejor comenzar por comprender el concepto de distancia. La distancia es el espacio entre dos puntos. Por ejemplo, la distancia entre la placa de pitcheo y el home es de 60 pies y 6 pulgadas.

La velocidad mide la distancia recorrida por unidad de tiempo. Entonces, una recta de 95 millas por hora puede viajar 95 millas en una hora. 95 millas por hora son aproximadamente 140 pies por segundo. En otras palabras, una recta de 95 mph tarda menos de medio segundo en viajar de la mano del lanzador al guante del receptor.

La aceleración mide cuánta velocidad está cambiando. Mide la tasa de cambio en la velocidad. El tamaño de la aceleración, la cantidad de tiempo durante el cual ocurre y la velocidad inicial determinan la velocidad final de un objeto. El concepto de aceleración es un poco más difícil de entender que la velocidad. Se mide en distancia por tiempo, por tiempo.

Por ejemplo, en un movimiento de lanzamiento, la aceleración de la pelota de béisbol podría ser de 95 millas por hora, por segundo. En este caso, la velocidad de la pelota cambiaría de cero mph (es decir, no se mueve) a una velocidad de 95 mph (es decir, se mueve muy rápido) en un segundo.

La fase de aceleración de un movimiento de lanzamiento, en la cual la pelota acelera desde el reposo hasta su velocidad al punto del lanzamiento, generalmente es mucho más corta que un segundo. Los autos más rápidos del mundo aceleran de cero a 60 mph en varios segundos … así, de esta manera, el cuerpo puede acelerar más rápido que un auto deportivo italiano.

Ahora, ¿cómo hacemos que un objeto con masa se acelere?

Le aplicamos una fuerza. Este es el significado de F = ma. Un objeto acelerará mientras haya una fuerza neta actuando sobre él.

Y el tamaño de la aceleración depende de la cantidad de masa y el tamaño de la fuerza. Para la misma fuerza neta, un objeto con menos masa acelerará más que un objeto con más masa.

Una fuerza puede considerarse como un empujón o un tirón sobre un objeto. En el movimiento de lanzamiento de una pelota de béisbol, la mano aplica una fuerza a la pelota al “empujarla”. Esto hace que acelere desde el reposo hasta su velocidad final al soltar la pelota. De manera similar, el antebrazo aplica una fuerza a la mano haciendo que la mano acelere. La parte superior del brazo también aplica una fuerza al antebrazo, y así sucesivamente hacia abajo en la cadena cinética de los segmentos del cuerpo.

La fuerza que ejerce un segmento del cuerpo sobre otro se transmite a través de una amplia variedad de estructuras, incluidos huesos, músculos y ligamentos. Uno de los ligamentos a través del cual se transmite la fuerza desde la parte superior del brazo hasta el antebrazo es el ligamento colateral cubital (UCL).

Como he dicho antes, para un lanzador específico, no es claro cuánta fuerza siente específicamente el UCL durante cada lanzamiento. Los investigadores han intentado obtener una mejor comprensión de la carga del UCL durante el lanzamiento calculando la carga de fuerza total sobre el codo bajo una variedad de condiciones. Lo han hecho utilizando un enfoque llamado dinámica inversa.

Los investigadores han calculado la carga total del codo que experimentan los jóvenes, los de secundaria, los de universidad y los lanzadores profesionales [1-6]. Han calculado y comparado la carga total del codo para las rectas, las curvas, los sliders y los cambios [7-9]. Han realizado muchos estudios similares y esto es lo que han encontrado: F = ma.

A menos que un lanzador cambie totalmente su movimiento de lanzamiento, la única forma de aumentar sustancialmente la velocidad final de una pelota de béisbol lanzada es aumentar la magnitud de su aceleración. Y la única forma de aumentar la aceleración es aplicar una fuerza mayor.

Por lo tanto, los estudios antes mencionados han demostrado que cuando los lanzadores lanzan pelotas oficiales de béisbol más rápido o más lejos, experimentan mayores fuerzas totales en el codo.

En esencia, han demostrado que para aumentar “a” uno debe aumentar “F”.

Esta literatura académica es una razón principal por la que algunos creen que las curvas son menos peligrosas que las rectas. Las curvas se lanzan con menos velocidad y, por lo tanto, requieren menos fuerza. Esta literatura también es la razón por la cual algunos entrenadores dudan en incluir tirar largo en las rutinas de entrenamiento.

Es cierto que los lanzamientos más rápidos y los lanzamientos más largos generalmente requieren una mayor carga del codo. Sin embargo, la fuerza total sobre el codo no es la fuerza sobre el UCL. Creo firmemente que los lanzadores pueden lanzar de manera segura más rápido y más lejos con un entrenamiento adecuado y sin cambios drásticos en sus movimientos de lanzamiento.

Los ligamentos no son las únicas estructuras que cruzan el codo. Muchos músculos también lo hacen. Y el propósito principal de estos músculos es transmitir fuerza.

A pesar de la complejidad biológica de las articulaciones como el codo, existe una grave falta de consideraciones anatómicas y fisiológicas en la mayoría de las discusiones modernas sobre la biomecánica del lanzamiento. Las personas pueden hablar sobre cosas como el ángulo del brazo y la pronación del antebrazo, pero no hablan sobre músculos, huesos y otros tejidos conectivos.

Para resumir dónde se encuentra actualmente el campo de la biomecánica de lanzamiento, se ha confirmado que F = ma. Hemos confirmado que la ley más básica de Sir Isaac Newton aún se mantiene durante el movimiento del lanzamiento. Sigue siendo el principal experto en la biomecánica del lanzamiento.

Ahora tenemos que seguir adelante. Es hora de dejar de enfocarse tanto en la fuerza total y la torsión total (la torsión es el equivalente rotacional de la fuerza).

En cambio, debemos entender cómo se distribuye la fuerza total entre las estructuras internas del cuerpo (es decir, músculos, huesos y ligamentos). Necesitamos saber cómo estas estructuras internas pueden producir bolas rápidas de 100 mph y no romperse. Incorporemos algo de anatomía y fisiología en nuestros estudios biomecánicos del lanzamiento. Tal vez centrarse un poco más en la “bio” en biomecánica.

El conocimiento de la fuerza es importante, pero el conocimiento de cómo esta fuerza interactúa con la biología humana es igualmente crítico. El cuerpo está hecho de tejido vivo adaptable. Deberíamos analizarlo en consecuencia.

Las siguientes son algunas preguntas basadas en fisiología que estoy considerando usando técnicas de modelado computacional.

• ¿Qué tan duro trabajan los músculos individuales durante cada lanzamiento para un lanzador en específico?
• ¿Cuánta fuerza siente realmente el UCL durante cada lanzamiento?
• ¿Qué músculos contribuyen más al aumento de la velocidad?

Y así…

Hay innumerables preguntas esenciales que quedan sin respuesta sobre la fisiología humana durante el lanzamiento. Estas preguntas hacen que sea un momento muy emocionante para los investigadores, como yo, que están fascinados por la complejidad del cuerpo … y que también aman el béisbol.

El Dr. James H. Buffi tiene una licenciatura en ingeniería mecánica de la Universidad de Notre Dame y un doctorado en ingeniería biomédica de la Universidad Northwestern. Su disertación doctoral se tituló, “Using Biomechanical Modeling and Simulation to Calculate Potential Muscle Contributions to the Elbow Varus Moment during Baseball Pitching.”. También ha sido investigador visitante en el Centro Nacional de Simulación en Investigación de Rehabilitación en la Universidad de Stanford, así como investigador visitante en el Hospital General de Massachusetts. Puedes seguir a @jameshbuffi en twitter.

Referencias:

1. Fleisig, G.S., et al., Kinetics of Baseball Pitching with Implications About Injury Mechanisms. American Journal of Sports Medicine, 1995. 23(2): p. 233-239.
2. Fleisig, G.S., et al., Kinematic and kinetic comparison of baseball pitching among various levels of development. J Biomech, 1999. 32(12): p. 1371-5.
3. Nissen, C.W., et al., A biomechanical comparison of pitching from a mound versus flat ground in adolescent baseball pitchers. Sports Health, 2013. 5(6): p. 530-6.
4. Anz, A.W., et al., Correlation of Torque and Elbow Injury in Professional Baseball Pitchers. American Journal of Sports Medicine, 2010. 38(7): p. 1368-1374.
5. Aguinaldo, A.L. and H. Chambers, Correlation of throwing mechanics with elbow valgus load in adult baseball pitchers. Am J Sports Med, 2009. 37(10): p. 2043-8.
6. Fleisig, G.S., et al., Biomechanical comparison of baseball pitching and long-toss: implications for training and rehabilitation. J Orthop Sports Phys Ther, 2011. 41(5): p. 296-303.
7. Escamilla, R.F., et al., Kinematic comparisons of throwing different types of baseball pitches. Journal of Applied Biomechanics, 1998. 14(1): p. 1-23.
8. Fleisig, G.S., et al., Kinetic comparison among the fastball, curveball, change-up, and slider in collegiate baseball pitchers. American Journal of Sports Medicine, 2006. 34(3): p. 423-430.
9. Nissen, C.W., et al., A Biomechanical Comparison of the Fastball and Curveball in Adolescent Baseball Pitchers. American Journal of Sports Medicine, 2009. 37(8): p. 1492-1498.