Nº De Registro: 08/108463
ISBN: 978-84-691-8488-8
NOTA IMPORTANTE
Este trabajo ha sido elaborado por Fernando Naclerio ayllón para desarrollar su tesis doctoral “Análisis de la fuerza y la potencia mecánica
producida en los ejercicios con resistencias en diferentes poblaciones de deportistas a lo largo de una temporada”. Este trabajo de tesis ha sido
dirigido por los Doctores Alfonso Jiménez Gutierrez y Pedro Benito Peinado y fue leído en la Universidad de de León y calificado como la máxima puntuación Sobresaliente Cum Lauden el 30 de Mayo de 2006
Breve resumen curricular del autor:
Fernando Naclerio se graduó como profesor Universitario en Educación Física en la Universidad Nacional de La Plata (Argentina) en Diciembre de 1984.
Es Licenciado En Ciencias de la Actividad Física y El Deporte por La Universidad Politécnica de Madrid (España), 2006.
Doctor En Ciencias de la Actividad Física y El Deporte por la Universidad de León (España), 2006 3º Dan de Judo por la Real Federación Española de Judo (2003).
Entrenador de Futbol Infantil por El Comité Olímpico Italiano (1990).
Ha trabajado como:
Profesor de Fisiología Aplicada Al Entrenamiento Deportivo general en la Carrera de Educación Física de la Universidad Nacional de La Plata desde 1985 hasta 1990.
Concurrente y colaborador del Instituto de Ciencias del Deporte (comité Olímpico Nacional Italiano) desde Enero de 1990 hasta Octubre de 1991.
Entrenador y Director técnico centros deportivos en Argentina, Italia y España.
Entrenador o preparador físico de numerosos deportes: Judo, Karate, taekwondo, boxeo, tenis, aeróbico de competición (femenino y masculino), culturismo, fitness, baloncesto, rugby, futbol, pruebas de oposición para ingresar al cuerpo de bombero y policías en España, etc.
Colaborador de numerosas instituciones y clubes de prestigio como El Valencia Club de Fútbol. Director Científico de Globus España 1998-2003. Actualmente desarrolla una amplia tareas docentes e investigadoras así como preparador físico o entrenador. Es profesor de las asignaturas: Entrenamiento Deportivo II, Entrenamiento Deportivo I, Dirección de Entrenamiento Personalizado de la carrera de Licenciado en Ciencias de la Actividad Física y Deportes de la Universidad Europea de Madrid en donde además es Director del Máster de entrenamiento y Nutrición Deportiva de la Escuela de Estudios Universitarios UEM-Real Madrid en donde además es profesor de otros estudios de Máster oficiales y no oficiales.
Actualmente, además de llevar la preparación física de diversos deportistas es el preparador Físico del equipo Masculino de futbol De La universidad Europea de Madrid.
Tiene más de 60 artículos publicados en revistas Nacionales e internacionales en idioma Español y 5 publicaciones de impacto en revistas indexadas, además de 13 capítulos de libro y dos libros de autoría propia, relacionados con el entrenamiento y la nutrición deportiva.
A mi padre, por su bondad y dedicación que me ha mostrado el mejor ejemplo de vida que podría haber tenido jamás.
A mi madre, por su sinceridad y el amor que nos ha transmitido.
A mi esposa Dunia, por haberme iluminado el camino hacia el amor y la felicidad.
A mis Hermanos, Alejandro y María Laura porque siempre están a mi lado de forma incondicional. A mi hijo, Arturo por dar sentido y felicidad a mi vida.
“Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramos es todo un océano” Isaac Newton.
Agradecimientos
Al Dr. Alfonso Jiménez Gutiérrez, profesor de la Universidad Europea de Madrid y director de este proyecto de tesis, por confiar en mi trabajo y estar siempre dispuesto a ayudarme y colaborar para su realización, pero fundamentalmente por su apoyo, confianza y amistad.
Al Dr. Pedro Benito, profesor del INEF de Madrid, y co director de este proyecto de tesis, cuyos conocimientos sobre metodología científica han sido uno de los hilos conductores de este trabajo. Su seriedad y disposición para ayudar en todo momento han sido esenciales para poder desarrollar este proyecto de tesis.
A mi amigo y compañero, el Dr. Daniel Forte Fernández, profesor de la Universidad Europea de Madrid, porque sus consejos me han servido, me sirven y servirán siempre para poder encontrar el camino más adecuado en mi desempeño como persona y profesional.
Al Dr. José Antonio de Paz Fernández, profesor de la Universidad de León, que nos ha ayudado incondicionalmente, proporcionándonos ideas y críticas constructivas para corregir y mejorar nuestro trabajo. Espero que a partir de este proyecto se puedan realizar muchos más trabajos en los que pueda compensar la confianza que siempre me ha transmitido.
Al Dr. Juan Carlos Colado Sánchez, porque su pasión por el estudio y la superación es siempre un ejemplo y un estímulo para seguir creciendo. Al Dr. Javier Calderón Montero, Jefe del Departamento de Fisiología del INEF de Madrid por haberme posibilitado el acceso a trabajar en sus instalaciones y también por sus consejos como tutor durante el primer año de los cursos de doctorado.
Al Lic. José Santos Leyva, entrenador e investigador de la Selección Nacional de Levantamiento Olímpico de Cuba, porque sin cuya ayuda este proyecto no se hubiera podido realizar.
A Lic. Edecio Pérez Guerra, profesor de Biomecánica de la Universidad de Las Tunas, Cuba, que colaboró y trabajó junto a nosotros en muchas de las evaluaciones desarrolladas para llevar a cabo este proyecto.
A mi esposa Dunia Pantoja, por haber colaborado como evaluadora en muchos de los trabajos realizados en este estudio y por sus consejos, orientaciones para redactar y corregir algunos de los apartados de este trabajo.
Al profesor de la Universidad Alfonso X el Sabio, Joaquín Figueroa Alchapar, con el que colaboro desde hace muchos años en la preparación de deportistas (muchos de ellos formaron parte de la muestra de este proyecto), porque su cercanía me ha permitido seguir creciendo como profesional. Al profesor de Judo del INEF de Madrid, Alfonso López Diaz de Durana, con el que comparto la pasión por nuestro deporte y desde el primer día en que nos conocimos me ayudó para poder homologar mi titulación, así como para completar algunas de las evaluaciones de este trabajo.
AL profesor Carlos Pérez Caballero, jefe del gabinete de programación del entrenamiento deportivo del servicio de deportes de la Universidad de Murcia, por su disposición a ayudar y a compartir su gran conocimiento y experiencia en el campo del entrenamiento.
Al profesor Adrian Casas, profesor de la Universidad Nacional de La Plata Argentina, cuya cercanía me ayuda y motiva a seguir aprendiendo cada día, pero por sobre todas las cosas, por ser una gran persona.
Al profesor Ricardo Crisorio Vice Decano de La Universidad Nacional de La Plata Argentina, por confiar en mí, y estar siempre dispuesto a ayudarme a pesar de las distancias y las dificultades.
Al Dr. Jordi Alvaro Alcalde, Profesor y Jefe del Departamento de Fundamentos de la Motricidad y el Entrenamiento Deportivo de la Facultad de Ciencias de la Actividad Física y el Deporte de la Universidad Europea de Madrid, que siempre estuvo dispuesto a colaborar enseñándome la utilización de muchos de los recursos informáticos con los que hemos podido organizar y redactar este trabajo.
A Francisco Javier Bermell Insa, propietario de “Bermellelectromedicina”, que siempre ha confiado y reconocido mi trabajo, y porque sin su ayuda no hubiera podido disponer de los recursos tecnológicos que hemos empleado en este proyecto.
Al Lic. Emilio Lozano Mazagatos que siempre confió en mí como profesional y me estimuló a continuar en el campo de la investigación y la docencia.
Al Dr. Daniele Siriacopi que me permitió trabajar junto a él en el Instituto de Ciencias del Deporte de Roma, en el Comité Olímpico Nacional Italiano (CONI) durante 1990 y 1991, y confió en mí como entrenador cuando recién había llegado a Italia.
Al Dr. Renato Manno que me ayudó durante mis primeros años de trabajo y formación en Italia, brindándome su confianza y permitiendo que me formara junto a ellos en las escuelas deportivas del Centro Olímpico Nacional Italiano (CONI) en Roma durante 1990 y 1991.
Al personal y a los técnicos de Globus Italia, que siempre me han ayudado y proporcionado la información necesaria y adecuada acerca del funcionamiento de los dispositivos utilizados en este trabajo, ya que sin esta importantísima aportación el mismo no hubiera podido desarrollarse.
A todos mis deportistas, que siempre han confiado en mí como profesional y especialmente a aquellos que han participado como muestra para el desarrollo de este proyecto.
A los profesores de la Facultad de Ciencias de la Actividad Física y el Deporte de la Universidad Europea de Madrid, con quienes comparto mi trabajo cada día y de quienes siempre he tenido el estímulo y apoyo suficiente para poder mejorar mi labor.
A la Directora de MundoSalud, Cristina Calvo González-Gallarza, por su confianza, facilitándome siempre para un mejor desempeño de mi trabajo como docente, investigador y director técnico de su Centro Deportivo.
Luego de haber vivido en tres países y recorrido muchos otros en donde siempre he intentando aprender y mejorar, tendría que agradecer a una gran cantidad de gente, profesionales y deportistas con los cuales he entrenando, trabajado, y compartido muchas vivencias que han estimulado en mi la pasión por el conocimiento y la investigación, pero por sobre todas las cosas debo agradecer a las instituciones que me han permitido educarme y formarme como profesional: El Club de Gimnasia y Esgrima de La Plata de Argentina, La Universidad Nacional de La Plata de Argentina, El Instituto de Ciencias del Deporte de Roma (Italia) y la redacción de la Revista de La Escuela del deporte (SDS) de Roma Italia, La Facultad de Cultura Física de La Universidad de Las Tunas Cuba, Nutripro España, El Reebok Sport Club de Madrid, El Centro Deportivo Metropolitano de Madrid y el Instituto de Educación Física de Madrid (INEF).
INDICE DE MATERIAS
RESUMEN
ANÁLISIS DE CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y DEFINICIONES BÁSICAS.
• Conceptos y terminología básica.
• Conceptos y definiciones básicas (materia, masa y peso).
o Definiciones de fuerza, diferencia entre fuerza como acción mecánica y fuerza muscular. o Tipos de tensión y regímenes de trabajo muscular.
o Formas de manifestación de la fuerza muscular.
o Relación fuerza-tiempo, fuerza máxima aplicada y velocidad de desarrollo de fuerza. o Trabajo mecánico, velocidad de movimiento, potencia mecánica y muscular. o Intensidad de realización de los ejercicios.
ANTECEDENTES
• Relación entre fuerza, velocidad y potencia.
• Tipos de relación entre fuerza y velocidad determinada en los movimientos humanos.
• Estudios sobre las relaciones paramétricas encontradas entre la fuerza y la velocidad en los
movimientos humanos.
• Clasificación mecánica de los ejercicios físicos. o Cadenas cinemáticas de movimiento. o Cadenas cinéticas de movimiento.
o Clasificación de los ejercicios según su modalidad de ejecución.
o Diferencias cinéticas entre los ejercicios con acción de empuje y secuencial.
• Zonas de entrenamiento de la fuerza con relación al peso, la velocidad y la potencia producida. • Factores fisiológicos relacionados con la producción de potencia muscular.
o Factores neurales relacionados con la producción de potencia. o Factores morfológicos relacionados con la producción de potencia.
• Importancia de la potencia mecánica producida en los ejercicios de fuerza.
o Variables que afectan a la localización de los valores más altos de potencia mecánica. o Metodologías utilizadas en las evaluaciones de fuerza y potencia mecánica.
Dispositivos o equipamiento utilizado para recopilar los datos.
o Estudios sobre los pesos en donde se producen los máximos valores de potencia al realizar ejercicios de fuerza.
Ejercicios de tren superior realizados con mecánica de empuje. Ejercicios de tren inferior realizados con mecánica de empuje. Ejercicios multiarticulares realizados con acción secuencial.
Modalidad de ejecución y medio utilizado para realizar los ejercicios de fuerza (pesos libres o máquinas).
o Diferencias entre la potencia media y la potencia pico.
o Relación entre la fuerza y la potencia mecánica producida en los ejercicios contra resistencias. Influencia del nivel de fuerza máxima sobre la potencia mecánica.
• Relación entre el nivel de fuerza máxima y los pesos en los que se localizan los valores más altos de potencia mecánica.
o Relación entre la potencia mecánica producida en los ejercicios de fuerza contra resistencias y el rendimiento específico.
Estudios sobre el rendimiento en acciones realizadas con el tren superior. Estudios sobre el rendimiento en acciones realizadas con el tren inferior.
• Utilización de la potencia mecánica como herramienta de control y planificación del
entrenamiento de fuerza.
o Modificaciones del nivel de rendimiento y sus consecuencias sobre la potencia mecánica. • Evaluación de la fuerza, velocidad y potencia mecánica en los ejercicios contra resistencias.
o Evaluación de la fuerza máxima dinámica concéntrica: test de la 1 MR. o Test con pesos submáximos para determinar el valor de la 1 MR.
o Aplicación y limitaciones de los test de 1 MR y de máximas repeticiones con pesos submáximos. o Valoración de la fuerza, velocidad y potencia con test progresivos.
• Consideraciones previas.
OBJETIVOS
• Metodología
o Material y métodos. Diseño del estudio.
• Descripción de las poblaciones estudiadas.
Criterios generales, relacionados a la planificación del entrenamiento, desarrollado por cada grupo de deportista y la secuencia de los test aplicados a lo largo del estudio.
• Picos de rendimiento.
• Cantidad y momento de realización de las evaluaciones. • Organización del plan anual de entrenamiento.
• Planificación de las semanas de evaluación. Evaluaciones realizadas.
• Determinación de peso y talla. • Selección de los ejercicios estudiados. • Descripción de los ejercicios estudiados.
Protocolo de evaluación, con pesos crecientes, para determinar la fuerza aplicada y la potencia producida en los ejercicios contra resistencias, (test progresivo).
• Repetitibidad de los resultados obtenidos en el test progresivo. • Organización del protocolo.
• Determinación del peso total y el peso inicial en sentadilla paralela con barra libre. o Justificación de la inclusión del peso corporal en el peso total a movilizar en el
ejercicio de sentadilla.
Metodología de realización de los test de fuerza. • Dispositivo de medición.
o Características del dispositivo utilizado en este trabajo.
o Colocación del encoder, trayectoria y unión del cable con la barra durante las evaluaciones.
• Control de la técnica de ejecución en cada uno de los ejercicios utilizados. • Material utilizado en los test de fuerza.
• Ejercicios realizados por cada población. Entrenamiento realizado por cada población. • Análisis estadístico.
RESULTADOS
• Realización de los test de fuerza. o Resultados descriptivos.
o Descripción de los resultados obtenidos en los ejercicios de fuerza.
Descripción de los resultados por ejercicio, analizados de forma conjunta, sin diferenciar entre población ni momento de la evaluación.
Descripción de los resultados, clasificados por ejercicio y momento de la evaluación, sin distinguir entre las poblaciones.
Descripción de los resultados, por ejercicio y población, analizados por momento de la evaluación y de forma conjunta.
o Comparación de los resultados obtenidos en los ejercicios de fuerza.
Comparación de los resultados obtenidos analizados de forma conjunta.
Comparación de los resultados obtenidos en los ejercicios, analizados de forma conjunta, pero diferenciando los momentos en donde se realizaron las evaluaciones.
Comparación de los resultados obtenidos en los ejercicios, sin diferenciar el momento de la evaluación.
• Comparación entre las grupos de poblaciones estudiadas.
• Comparación de los resultados obtenidos en cada ejercicio dentro de Cada una de las poblaciones estudiadas.
• Comparación de los resultados obtenidos por cada población diferenciando los momentos de cada evaluación.
o Análisis de los resultados clasificando a los grupos según el entrenamiento realizado.
Comparación de los resultados, entre el grupo 1 y 2, diferenciando el momento de la evaluación.
Comparación de los resultados, entre el grupo 1 y 2, considerando el valor medio de los tres test efectuados.
o Análisis correlacional de las variables analizadas en cada ejercicio. Análisis correlacional, sin diferenciar los grupos.
Análisis correlacional por ejercicio y población. o Análisis de percentiles.
Tablas de percentiles por ejercicio y sexo. Tablas de percentiles por ejercicio y población.
o Comparación de los resultados obtenidos clasificando a los sujetos por el nivel de la 1 MR. Comparación de los resultados por sexo y nivel de la 1 MR absoluta.
• Comparación de los resultados por sexo y 1 MR por kg de peso corporal. • Comparación de los resultados por grupo poblacional y 1 MR absoluta.
• Comparación de los resultados por grupo poblacional y 1 MR por kg de peso corporal. o Resultados del análisis de regresión.
Análisis de regresión por ejercicio sin diferenciar las poblaciones. Análisis de regresión por ejercicio y población.
DISCUSIÓN
• Discusión de las variables biométricas: edad, peso, talla e índice de masa corporal.
• Discusión, análisis y comparación de los resultados obtenidos en los ejercicios de fuerza.
o Discusión de los resultados al analizar la muestra de forma conjunta.
Análisis de la relación establecida entre el porcentaje de la 1 MR y la potencia mecánica en los ejercicios evaluados.
Discusión de los resultados obtenidos en los diferentes momentos de la temporada tomando la muestra de forma conjunta.
o Discusión de los resultados obtenidos por cada población. Población 1 (varones, opositores a bomberos). Población 2 (varones, opositores a policía). Población 3 (mujeres, competidoras de fitness). Población 4 (varones, judokas de competición).
Población 5 (varones, con entrenamiento recreativo en fuerza y resistencia aeróbica). Población 6 (varones, competidores de fitness).
Población 7 (mujeres, jugadoras de voley de 1º división, Cuba). Población 8 (varones, jugadores de béisbol de 14 a 17 años, Cuba). Población 9 (varones, boxeadores o taekwondístas).
Población 10 (varones, practicantes de lucha libre y grecoromana de 14 a 17 años, Cuba). Población 11 (mujeres, jugadoras de sóftbol de 1º división, Cuba).
Población 12 (mujeres, practicantes de taekwondo de 14 a 16 años, Cuba). o Comparación de los resultados obtenidos entre las diferentes poblaciones estudiadas.
Comparación de los resultados obtenidos en press de banca plano con barra libre. Comparación de los resultados obtenidos en sentadilla paralela.
Comparación de los resultados obtenidos en cargada en un tiempo.
Comparación de las modificaciones producidas entre los tres test realizados en las diferentes poblaciones estudiadas.
o Comparación de los resultados de éste estudio con otros estudios similares. Comparación de los resultados obtenidos en press de banca plano.
• Análisis y comparación de la localización de los valores más altos de potencia media. • Análisis y comparación de la localización de los valores más altos de potencia pico. • Comparación de las modificaciones en la localización de los valores más altos de
potencia media o pico en press de banca plano durante un ciclo de entrenamiento. Comparación de los resultados obtenidos en sentadilla paralela.
• Análisis de la localización de los valores más altos de potencia media. • Análisis de la localización de los valores más altos de potencia pico.
• Comparación de las modificaciones en la localización de los valores más altos de potencia media o pico en sentadilla paralela con barra libre durante un ciclo de entrenamiento.
Comparación de los resultados obtenidos en cargada en un tiempo.
• Análisis de la localización de los valores más altos de potencia media. • Análisis de la localización de los valores más altos de potencia pico.
• Comparación de las modificaciones en la localización de los valores más altos de potencia media o pico en cargada en un tiempo durante un ciclo de entrenamiento. o Comparación de la relación entre los porcentajes de peso y la potencia mecánica entre los ejercicios
estudiados.
• Discusión, análisis y comparación de los resultados obtenidos en los ejercicios, clasificando a los sujetos según el tipo de entrenamiento realizado.
o Discusión de las variables biométricas en los grupos, clasificados según el tipo de entrenamiento realizado.
o Discusión de los resultados obtenidos por los grupos de sujetos clasificados según el tipo de entrenamiento realizado.
Discusión de los resultados obtenidos por el grupo 1 (pesos > 70% de la 1 MR). Discusión de los resultados obtenidos por el grupo 2 (< 70% de la 1 MR).
o Comparación de los resultados obtenidos, clasificando a los sujetos según el tipo de entrenamiento. • Discusión de los resultados del análisis correlacional.
o Discusión del análisis correlacional analizando la muestra de forma conjunta.
o Discusión del análisis correlacional realizado en cada una de las poblaciones estudiadas. Análisis correlacional por población en press de banca plano.
Análisis correlacional por población en sentadilla paralela. Análisis correlacional por población en cargada en un tiempo.
o Comparación de los resultados obtenidos en el análisis de correlación efectuado en nuestro estudio con el de otros estudios similares.
Estudios en ejercicios realizados con el tren superior. Estudios en ejercicios realizados con el tren inferior.
Estudios en ejercicios realizados con cadena cinética secuencial. • Discusión de los resultados obtenidos en el análisis de percentiles.
o Discusión del análisis de percentiles por sexo.
Análisis de percentiles en press de banca plano con barra libre. Análisis de percentiles en sentadilla paralela con barra libre. Análisis de percentiles en cargada en un tiempo.
o Discusión del análisis de percentiles por población.
Análisis de percentiles en press de banca plano con barra libre. Análisis de percentiles en sentadilla paralela con barra libre. Análisis de percentiles en cargada en un tiempo.
• Discusión de los resultados obtenidos al clasificar a los sujetos según el nivel de fuerza máxima estimado por el valor de la 1 MR.
o Análisis de los resultados, clasificando a los sujetos por sexo.
Análisis de los resultados, según sexo y nivel de la 1MR absoluta.
Análisis de los resultados según sexo y 1 MR por kilogramo de peso corporal. o Análisis de los resultados clasificando a los sujetos por población.
Análisis de los resultados según, población y nivel de la 1MR absoluta.
o Comparación y discusión de los resultados de nuestro estudio con los de otros estudios similares. • Discusión de los resultados obtenidos en el análisis de regresión.
o Discusión de los resultados obtenidos en el análisis de regresión realizado por ejercicio, tomando la muestra de forma conjunta.
o Discusión de los resultados obtenidos en el análisis de regresión realizado por ejercicio y población. • UTILIDAD Y APLICACIÓN PRÁCTICA DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.
• LIMITACIONES DEL ESTUDIO.
• FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN.
• CONCLUSIONES
• GLOSARIO
• BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA • Anexos
INDICE DE ABREVIATURAS
1 MR: Expresa el valor del peso máximo
movilizado en una única repetición máxima en un ejercicio específico.
CR: Unidades motoras de contracción rápida,
poco resistentes.
CRR: Unidades mototas de contracción rápidas,
resistentes.
CL: Unidades motoras de contracción lenta,
resistentes.
F: Fuerza. g: Gravedad.
IMC: Índice de masa corporal. I: Impulso de fuerza.
m: Masa.
n= Número de muestras recogidas durante una
valoración.
P: Potencia.
PM: Potencia media. PP: Potencia pico.
r: Coeficiente de correlación de Pearson. R2: Coeficiente de determinación. v: Velocidad. W: Trabajo. t: Tiempo.
UNIDADES DE MEDIDA
Metro: m Metro cuadrado: m2Metro por segundo cuadrado: m . s2 Kilogramo: kg
Newton: N
Newton por metro: N.m
Newton por metro por segundo: N . m . s Velocidad: m . s
Joules: J
Joules por segundo: J . s Vatios: W
Hertzio: Hz
RESUMEN
El entrenamiento de la fuerza utilizando resistencias que actúan por medio de la gravedad (pesos libre, máquinas de palanca, etc.) u otras formas (máquinas hidráulicas, gomas, resortes, etc.), es actualmente, considerado una actividad esencial tanto para garantizar un adecuado rendimiento físico aplicado a cualquier deporte, la movilidad y funcionamiento del aparato locomotor, y la independencia funcional en personas mayores (Fleck & Kraemer, 1997; Newton, Häkkinen et al., 2002). En los últimos años las investigaciones en el campo del entrenamiento de la fuerza han resaltado la importancia de la relación entre el nivel de fuerza aplicada, la velocidad alcanzada y la potencia producida para determinar los efectos reales y adaptaciones causadas por los entrenamientos realizados (Kawamori y col 2004; González Badillo y Ribas Serna, 2003).
El objetivo de este trabajo fue analizar la localización de los porcentajes de peso respecto a la 1MR en donde se alcanzan los valores más altos de potencia media y pico, así como su relación con la fuerza la potencia, las características particulares y el tipo de entrenamiento realizado por deportistas de diferentes especialidades durante una temporada en los principales ejercicios comúnmente utilizados. Un grupo de 122 sujetos (86 varones y 36 mujeres) pertenecientes a doce disciplinas deportivas fueron evaluados en tres momentos de la temporada de entrenamiento: al inicio, tras cuatro semanas de haber comenzado la temporada, a las 20 semanas (1er pico de rendimiento) y entre 46-50 semanas (2º pico de rendimiento). Se aplicó un test progresivo para determinar el nivel de 1MR y los valores de potencia media y pico, así como las cargas en donde se localizaban los valores más altos. Se utilizó un encoger óptico rotatorio con salida de datos digital. Los resultados obtenidos indican que
los valores más altos de potencia media y pico en los ejercicios ejecutados con acción de empuje (press de banca, press de hombros y sentadilla) se localizan en una zona comprendida entre el 40 y el 60% del peso máximo, aunque en la sentadilla estos porcentajes coinciden con los pesos más ligeros movilizados por los sujetos. En los ejercicios con acción secuencial (como la cargada en un tiempo) los valores más altos de potencia media y pico se localizan por encima del 70%.
ANALISIS DE CONCEPTOS
FUNDAMENTALES Y
DEFINICIONES BASICAS
CONCEPTOS Y TERMINOLOGIA BASICA
Antes de adentrarnos en el desarrollo de los diferentes apartados que constituyen el marco teórico de este trabajo, y debido a la gran discrepancia conceptual encontrada en la literatura, respecto a la temática desarrollada en el mismo, hemos creído oportuno y necesario realizar un breve análisis descriptivo y conceptual de los principales términos a los que haremos referencia repetidamente durante el texto.
Estos términos y conceptos, que definiremos en función de las aportaciones más significativas y de la orientación de nuestro trabajo, son los siguientes:
• Masa y peso, fuerza, fuerza muscular, tensión muscular, regímenes de trabajo muscular, formas de manifestación de la fuerza muscular, fuerza máxima excéntrica, estática y concéntrica, el peso máximo con el cual puede efectuarse una sóla repetición o 1 MR, relación fuerza-tiempo, fuerza máxima aplicada, velocidad de desarrollo de fuerza, trabajo mecánico, velocidad de movimiento, potencia mecánica, potencia muscular, intensidad de realización de los ejercicios.
Conceptos y definiciones básicas (materia, masa y peso)
Antes de abordar los contenidos relacionados con la aplicación de fuerza desde diferentes cuerpos u objetos es necesario definir algunos conceptos básicos como materia, masa y peso.
Materia: Es una sustancia compuesta por
elementos, los átomos, que forman las moléculas
y le otorgan sus características. La materia ocupa un lugar en el espacio, pudiendo cuantificarse por medio de su masa (McArdle, Katch, & Katch, 1994).
Masa: Es la cantidad de materia que compone un
cuerpo (Gutiérrez, 1998).
Por lo tanto, todas las sustancias biológicas se constituyen por materia, y por consiguiente tienen una masa específica que se relaciona con la cantidad de moléculas que la forman (McArdle et al., 1994).
La resistencia que un cuerpo ofrece a cualquier factor que pueda modificar su estado de reposo o movimiento constante (aceleración o desaceleración) representa su inercia que es directamente proporcional al tamaño de su masa (Gutiérrez, 1998; McArdle et al., 1994). Por lo tanto, la masa de un cuerpo puede entenderse como la medición cuantitativa de la inercia o
masa inercial, que expresa la resistencia del
mismo a ser acelerado por efecto de una fuerza externa (Gutiérrez, 1998; Watkins, 1999).
También se aplica el termino masa como la propiedad que tiene un cuerpo de ejercer una fuerza de atracción o gravitatoria sobre otros, en este caso se denomina masa gravitatoria (Gutiérrez, 1998). Un ejemplo de este último concepto es la atracción gravitatoria existente entre la tierra y los objetos que se a encuentran sobre esta, todos los objetos ejercen fuerzas gravitatorias sobre los demás que son proporcionales a su masa, por eso la tierra es la que atrae todos los objetos hacia ella, debido a la gran diferencia entre el tamaño de las masas de la tierra con los demás objetos.
La masa que posee un objeto es una característica
constante, que sólo puede ser modificada si altera
la estructura del mismo. Su unidad de medición es el kilogramo (kg) (Knutzen, Brilla, & Caine, 1999; McArdle et al., 1994).
Peso: Se refiere al producto entre la masa inercial
del objeto y la aceleración gravitatoria ejercida por la tierra, sobre este, de modo que el peso de un objeto expresa la fuerza con que la tierra atrae al cuerpo sobre la superficie del lugar en donde se encuentra (Watkins, 1999).
En la tierra la fuerza gravitatoria, si bien varía ligeramente de un sitio a otro, es relativamente constante, por lo que las diferencias en el peso de las personas se deben fundamentalmente a las
modificaciones de la masa corporal. Por ejemplo, cuando por efecto de un programa de entrenamiento de fuerza un sujeto aumenta su masa muscular, se produce un incremento de su peso corporal, porque al tener mayor masa la fuerza con que ésta cae sobre la superficie de la tierra es mayor. No obstante, si un sujeto pudiera ser transportado hacia la luna sin sufrir cambios en su masa corporal, podríamos comprobar como, a pesar de que mantiene su masa relativamente constante, el peso con que cae sobre la superficie se reduce significativamente porque la atracción gravitatoria en la luna es cerca de 6 veces inferior a la de la tierra. Entonces, a pesar de que la masa corporal es la misma, la fuerza con que esta cae sobre la superficie cambia ya que, se ha modificado la aceleración, que es uno de los factores que determinan el peso o fuerza con la que el cuerpo cae sobre la superficie (Gutiérrez, 1998; Watkins, 1999).
De acuerdo con esto, la fuerza es el producto de dos variables, la masa y la aceleración, y por lo tanto, cualquier modificación que se produzca en una de estas variables o las dos, causarán modificaciones en la cantidad de fuerza producida (Gutiérrez, 1998; Naclerio, 2005; Watkins, 1999). De acuerdo a lo expuesto anteriormente, a diferencia de la masa, la fuerza transmitida o aplicada desde un objeto, es una característica que puede variar sin que se altere la estructura del mismo, ya que si se modifica la aceleración que éste posea también se modificará la fuerza, aunque la masa permanezca constante.
La unidad de medición de la fuerza es el Newton (N) que se ha definido como la cantidad de fuerza necesaria para causarle a una masa de 1 kg una aceleración de 1 metro por segundo en cada segundo (Gutiérrez, 1998; Knuttgen & Kraemer, 1987; Watkins, 1999).
En el campo del entrenamiento deportivo, al referirse a la fuerza producida al realizar un ejercicio, no suele hablarse de Newton sino de kilogramos de fuerza.
Esto se explica porque como en la tierra la atracción gravitatoria no varía significativamente, la relación entre fuerza y masa se mantiene constante, siendo de 10:1 respectivamente, es decir por cada 10 N se produce 1 kg de fuerza (Gutiérrez, 1998).
A modo de ejemplo, podríamos comparar cómo cambia el peso de un sujeto cuya masa corporal es expuesta a diferentes acciones gravitatorias: • Caso A. Un sujeto con una masa corporal de
80 kg en la tierra, expuesto a la atracción de la gravedad normal (9,81 m . s2) genera un peso
de 785 N (80 x 9,81).
• Caso B: Cuando la aceleración varía, como por ejemplo en la superficie de la luna, el sujeto, aunque mantenga una masa corporal de 80 kg, ya no genera un peso de 785 N, sino uno inferior porque la aceleración se ha reducido cerca de 6 veces, y por lo tanto el peso o fuerza resultante se reduce en la misma proporción, produciendo un valor de 131 N (80 x (9.81/6))
• Caso C: En una situación de hipergravedad, por ejemplo al incrementarse la atracción gravitatoria como ocurre en las profundidades del mar, la misma masa sufre un aumento de su peso que es proporcional al incremento de la aceleración aplicada, así, si se incrementa 4 veces la atracción gravitacional la fuerza generada aumenta significativamente hasta 3139 N (80 x (9,8 x 4).
En resumen, se puede afirmar que la masa es una unidad independiente, mientras que la fuerza es una unidad dependiente, cuya magnitud varía, en función del tamaño de la masa y de la aceleración que se le trasmita.
Definiciones de fuerza, diferencia entre fuerza como acción mecánica y fuerza muscular
El concepto de fuerza puede analizarse desde dos puntos de vista:
1. Desde un punto de vista mecánico, la fuerza se manifiesta como una acción capaz de inducir cambios en el comportamiento de un cuerpo, modificando el estado del mismo, pudiendo detenerlo o alterar su desplazamiento si está en movimiento, desplazarlo si está quieto o deformarlo si esta fijo (González-Badillo & Ribas, 2002; Naclerio, 2005).
2. Desde un punto de vista fisiológico, la fuerza es una capacidad funcional que se expresa por la acción conjunta del sistema nervioso y muscular para generar tensión (Bosco, 2000; Siff & Verkhoshansky, 2000). La tensión es la forma en que el sistema neuromuscular produce fuerza (Astrand & Rodahl, 1985; Bosco, 1992). Como capacidad condicional humana, la fuerza puede manifestarse de
diferentes formas dependiendo de las condiciones particulares y objetivos con que se realizan los movimientos (Bosco, 2000; González-Badillo & Ribas, 2002).
La fuerza aplicada desde el sistema neuromuscular puede tener relación con un cuerpo externo o no, dependiendo de que se genere contra una resistencia o la inercia de un cuerpo en movimiento, o por la tensión simultánea de los músculos agonistas y antagonistas empleados en la acción (Martin, Carl, & Lehnertz, 2001). De todas formas siempre que el sistema neuromuscular genere fuerza, se producirá una deformación cuya magnitud se relaciona con el nivel o cantidad de tensión generada (Watkins, 1999).
González-Badillo y Ribas (2002) definen la fuerza muscular como la capacidad del sistema neuromuscular para producir deformaciones en un cuerpo, modificar la aceleración del mismo, iniciar o detener su movimiento, alterar su velocidad o cambiar su dirección. No obstante, la magnitud de fuerza transmitida desde el sistema neuromuscular, en un sentido estrictamente fisiológico, depende de la suma de las tensiones producidas en las unidades motoras activadas durante el transcurso de cada acción (Astrand & Rodahl, 1985; McArdle, Katch, & Katch, 2000). Aunque, con relación a la masa muscular, la fuerza depende del grado de tensión producido por cm2 de superficie muscular que, a su vez, está
determinado por la cantidad de puentes cruzados, formados en un instante específico entre los filamentos gruesos y delgados. Es decir, que cuanto mayor sea el número de estos puentes cruzados por superficie de fibra muscular, mayor será la tensión y por ende la fuerza producida (Martin et al., 2001; Naclerio, 2005; Watkins, 1999).
Al analizar la fuerza aplicada por una acción muscular sobre objetos externos, como barras, mancuernas, u otros implementos, suele considerarse el efecto producido sobre estos, que es generalmente observable a través de las modificaciones en el comportamiento de los mismos (modificación de la posición o movimiento). Este efecto puede ser medido utilizando algunos dispositivos específicos como dinamómetros, plataformas de contacto, transductores de posición, acelerómetros, etc. cuyo uso y aplicación se ha extendido y facilitado en los últimos años (Baker, 2001a; D. Baker, S. Nance, & M Moore, 2001; D. Baker, S. Nance, & M Moore, 2001; Cronin & Sleivert, 2005;
González-Badillo & Ribas, 2002; López, Padullés, & Tous, 1999; Naclerio, 2001).
De acuerdo a lo expuesto anteriormente podemos concluir que:
El término fuerza se refiere a cualquier acción capaz de inducir cambios en el estado de reposo o movimiento constante de un objeto, mientras que el término fuerza muscular se refiere a la cantidad de fuerza generada y transmitida desde el sistema neuromuscular a una velocidad de movimiento específica (Knutzen et al., 1999; Newton & Kraemer, 1994).
Tipos de tensión y regímenes de trabajo muscular
La fuerza generada desde el sistema neuromuscular se manifiesta de diferentes maneras que, han sido agrupadas en dos formas básicas de tensión muscular:
1. Tensiones dinámicas.
2. Tensiones estáticas o isométricas.
1. Tensiones Dinámicas: La masa muscular
genera fuerza, produciéndose desplazamiento de los segmentos óseos, con acercamiento o alejamiento de los puntos de origen e inserción muscular (hay modificación de los ángulos articulares implicados en el gesto) (Bompa, 1995).
De acuerdo al comportamiento muscular, se distinguen los siguientes subtipos de tensión dinámica:
a. Tensiones dinámicas concéntricas: El
músculo se acorta porque la cantidad de fuerza generada internamente supera a la aplicada desde las fuerzas externas (Knuttgen & Kraemer, 1987).
b. Tensiones dinámicas excéntricas: El
músculo genera fuerza, pero se alarga porque el nivel de fuerzas internas transmitido desde la masa muscular es inferior al de las fuerzas externas aplicadas sobre ésta (Knuttgen & Kraemer, 1987; Lamb, 1984).
2. Tensiones estáticas o isométricas: las masa
muscular genera tensión pero no se observa movimiento externo aparente, aunque existen ligeras oscilaciones entre los componentes miofibrilares, causada por una tendencia de los sarcómeros a acortarse, que es compensada por los elementos elásticos intramiofibrilares y
los tendones, que tienden a alargarse, permitiendo que el largo muscular y la posición angular no se modifiquen significativamente, aunque la tensión aumenta transmitiendo fuerza, produciendo trabajo y consumiendo energía cuya magnitud estará determinada por el nivel de esfuerzo producido (McComas, 1996; Siff & Verkhoshansky, 2000).
Desde un punto de vista fisiológico, en este tipo de tensión, al existir modificaciones internas en las fibras musculares, la denominación de tensiones isométricas (igual medida) no se ajusta a la realidad del acontecer muscular, ya que lo único que se mantiene igual es el ángulo articular, pero hay acortamiento de fibras y estiramiento de los elementos elásticos intramusculares, de este modo, como mencionan González-Badillo y Ribas (2002) la forma más adecuada para denominar este régimen de trabajo muscular es “tensión estática”.
Las tensiones estáticas pueden dividirse en tensiones de limitación espacial, que se aplican contra resistencias fijas como una pared, o las tensiones de sostenimiento producidas al sostener resistencias más ligeras, que pueden ser eventualmente movilizadas, como por ejemplo una barra o mancuerna (Lamb, 1984).
La Figura 1., muestra los tipos básicos de tensión muscular: dinámico, (concéntrico y excéntrico) y estático (Knuttgen & Kraemer, 1987; Kraemer, 1995).
Figura 1. Formas básicas de tensión muscular.
Aunque, el nivel de tensión sea la forma por medio de la cual el sistema neuromuscular expresa la cantidad de fuerza producida, la
modalidad con que se desarrollen las tensiones
musculares dependerá de los siguientes factores: a. El medio o tipo de resistencia utilizada
(máquinas especiales, resistencias gravitacionales, resistencias elásticas, etc.).
b. Magnitud de la resistencia externa (baja, media, alta o máxima).
c. Objetivos de cada movimiento (movilizar un peso muy elevado, lograr precisión, alcanzar elevadas velocidades de movimiento, etc.). Según cómo se combinen estos tres factores con el tipo de tensión muscular desarrollada, se determinará lo que Kuznetsov (1989) ha llamado
regímenes de trabajo muscular.
Los regímenes de trabajo muscular comprenden las formas en las que el sistema neuromuscular manifiesta el trabajo desarrollado durante las diversas acciones o movimientos (Siff & Verkhoshansky, 2000).
En su forma más pura, los regímenes de trabajo muscular coinciden con los tipos de tensión explicados anteriormente:
• El régimen de acción muscular dinámico
concéntrico se produce cuando los grupos
musculares se contraen produciendo fuerzas internas que superan a las fuerzas externas (Kuznetsov, 1989; Lamb, 1984).
• El régimen de acción muscular dinámico
excéntrico se produce cuando los grupos
musculares generan tensión e intentan acortarse, pero las fuerzas externas superan a las internas, causando que la musculatura se alargue en lugar de contraerse (González-Badillo & Gorostiaga, 1995; Kuznetsov, 1989).
• En el régimen estático o isométrico la musculatura genera tensión e intenta acortarse pero el nivel de fuerza aplicada no es suficiente para superar las fuerzas externas, produciéndose un equilibrio de fuerzas (González-Badillo & Gorostiaga, 1995; Kuznetsov, 1989).
Durante la realización de actividades deportivas, los regímenes de trabajo muscular suelen manifestarse en forma combinada, dando origen a las siguientes variantes o comportamientos musculares específicos:
1. Régimen dinámico-isométrico funcional:
Implica movimientos con fases de tensiones dinámicas concéntricas y excéntricas alternadas con fases estáticas. Esta forma de trabajo es la que más comúnmente se manifiesta durante los ejercicios con pesos o resistencias, ya que siempre hay una fase de tensión isométrica, que puede ser más o menos acentuada, y precede a la tensión dinámica concéntrica o excéntrica durante los diferentes ejercicios (De Hegedüs, 1984; Verkhoshansky, 2002).
2. Régimen de estiramiento acortamiento: Son
ejercicios que comprenden una fase de estiramiento activo, porque la musculatura se intenta contraer, pero es estirada por las fuerzas externas que actúan en sentido contrario, determinando una acción excéntrica veloz que es seguida por una fase de transición, estática, relativamente corta, a la que continúa un rápido acortamiento muscular o acción concéntrica (Allerheilien, 1994). Este tipo de acciones se manifiestan durante los saltos o la carrera, cuando al tomar contacto el pie con el suelo, en la fase de apoyo, el tríceps sural se tensiona pero es estirado activamente
por las fuerzas externas que actúan en sentido contrario a su acortamiento, determinando un alargamiento de esta musculatura, tras el cual se produce una fase de tensión estática (transitoria), a la que sigue una inversión en el sentido del movimiento, causada por la contracción del tríceps sural. A este ciclo de tensiones que se producen en forma veloz, sin solución de continuidad, se las denomina acción de estiramiento-acortamiento (figura 2) (Nicol & Komi, 2003; Potach & Chu, 2000).
Figura 2. Ciclo estiramiento-acortamiento: a) Fase
excéntrica b) fase de transición estática c) fase concéntrica. Tomado de Potach y Chu, (2000).
Los ejercicios pliométricos serían una modalidad de estas acciones de estiramiento-acortamiento, que se caracterizan por una acción de estiramiento muy rápida, generalmente causada por una caída desde una altura determinada o estiramiento brusco, que determina un corto desplazamiento articular, seguido por un veloz acortamiento o contracción muscular, de tipo balístico, que se manifiesta como un modo particular de acción muscular que ha sido también denominada
reactivo balístico explosivo (Allerheilien, 1994;
Wathen, 1993).
Formas de manifestación de la fuerza muscular
Si bien desde el punto de vista físico la fuerza es el resultado del producto entre masa y aceleración, con relación al movimiento humano, cuando se aplica fuerza desde el sistema neuromuscular a un objeto externo, la forma en que ésta se transmite puede adquirir diversas características, dependiendo tanto de la magnitud del objeto
(peso, tamaño, forma) como de la cantidad de aceleración y la velocidad a la que se aplica la fuerza (Kuznetsov, 1989; Nigg, 2000).
Según Verkhoshansky (2002), la fuerza aplicada por el sistema neuromuscular podrá expresarse de diferentes maneras, que estarán supeditadas a la influencia de los siguientes factores:
1. Magnitud de la tensión generada desde el sistema neuromuscular.
2. Velocidad de desarrollo de la fuerza o tensión. 3. Tiempo durante el cual se aplica un cierto
nivel o magnitud de fuerza o tensión.
Según Martín y Col (2001), la fuerza aplicada puede diferenciarse por la magnitud del esfuerzo, la velocidad alcanzada durante el mismo y el tiempo durante el cual esta fuerza se realice. La interacción de estos tres aspectos nos permitiría distinguir las siguientes manifestaciones o tipos de fuerza muscular:
1. Fuerza absoluta (involuntaria): Se refiere a
la mayor cantidad de tensión que el sistema neuromuscular puede generar, utilizando toda su potencialidad, que no puede activarse por medio de la voluntad, sino en situaciones especiales en las que se desencadenan reacciones neurogénicas y metabólico-hormonales que posibilitan la generación de niveles de fuerza extremas o máximas (utilizando las Fuerza de reserva) (De Hegedús, 1981; De Hegedüs, 1984; Weineck, 2005).
2. Fuerza máxima (voluntaria): Se refiere al
máximo nivel de fuerza factible de producir voluntariamente al actuar contra resistencias maximales (Martin et al., 2001).
La magnitud de fuerza posible de desarrollar depende del régimen de acción muscular desarrollada, pudiéndose distinguir:
a) Fuerza máxima excéntrica: Se relaciona a la
mayor capacidad de regular o tolerar una resistencia externa que por su magnitud determina un alargamiento de la masa muscular. La fuerza máxima excéntrica se supera cuando la aceleración con la que cae la resistencia externa iguala a la aceleración gravitacional (9.81 m . s2). (Siff &
Verkhoshansky, 2000; Watkins, 1999).
b) Fuerza máxima estática: Es la mayor fuerza
que puede aplicarse contra una resistencia fija e insuperable (Weineck, 2005). Su magnitud es algo inferior a la fuerza máxima excéntrica
y ligeramente superior a la concéntrica (+ 5 a +10 %) (Tihany, 1989).
c) Fuerza máxima concéntrica: Es la mayor
fuerza posible de aplicar contra una resistencia superable (Weineck, 2005). La magnitud de fuerza dinámica concéntrica estará limitada por el punto o fase del recorrido articular donde se produce la mayor desventaja mecánica del movimiento, respecto a los momentos de fuerza aplicados por las resistencias externas (Gutiérrez, 1998; Zatsiorsky, 1995). Su magnitud es entre un 50% a 60% y un 5% a 10% inferior a la fuerza máxima excéntrica y estática respectivamente (Branderbrug & Docherty, 2002; Tihany, 1989).
La fuerza máxima dinámica es comúnmente determinada por el mayor peso posible de movilizar en una única repetición, siendo imposible ejecutar otra de forma inmediata, al realizar un ejercicio específico (Casas, 2005). Este nivel de peso (kg) determina el nivel de la
máxima repetición o 1 MR que es comúnmente
utilizado no sólo como un índice de los niveles de fuerza, sino como un punto de referencia para planificar los entrenamientos (Bompa, 1995; Naclerio, 2005).
3. Fuerza velocidad: Se refiere a la posibilidad
de desarrollar altos valores de tensión muscular en el menor tiempo posible (Kuznetsov, 1989; Verkhoshansky, 2002).
4. Fuerza lenta: Se refiere a la habilidad para
desarrollar un nivel óptimo de tensión muscular a una velocidad moderada o baja (Harre, 1987a, 1987b).
5. Fuerza resistencia: Se refiere a la habilidad
de sostener un nivel de fuerza requerido por el mayor tiempo posible, vinculado a un rendimiento específico, de modo que los niveles de tensión no se reduzcan significativamente como para perjudicar el rendimiento (De Hegedüs, 1984; Harre, 1987a, 1987b).
Dentro de estas formas básicas de expresar la fuerza muscular, surgen diversos subtipos específicos que dependen de factores como la magnitud de la resistencia a vencer, el tiempo necesario o disponible para aplicar fuerza, la técnica de movimiento, etc. y que pueden describirse cuando se analizan determinados gestos específicos como los saltos, lanzamientos, u otros movimientos que forman parte de las diferentes modalidades deportivas (Naclerio, 2005).
Relación fuerza-tiempo, fuerza máxima aplicada y velocidad de desarrollo de fuerza
El análisis de la relación entre la fuerza aplicada respecto al tiempo es considerado un aspecto fundamental para comprender el patrón de activación neuromuscular con que cada sujeto aplica fuerza (Hedrick, 1993). Según Verkhoshansky (1996), la relación fuerza-tiempo producida en diferentes acciones motoras permite conocer las siguientes variables:
• Impulso mecánico de fuerza, que comprende la cantidad de fuerza total y el tiempo durante el cual se ha aplicado. Es representada por el área sombreada en la Figura 3.
Figura 3. Relación fuerza aplicada y tiempo empleado.
Adaptado de Verkhoshansky, (2002).La curva de fuerza muestra una primera fase isométrica que abarca desde el inicio de la aplicación de la fuerza hasta que esta iguala y supera el peso de la resistencia a vencer (kg) en ese momento
la acción se transforma en dinámica y puede observarse movimiento.El área rellena de puntos expresa el impulso de
fuerza con relación al tiempo empleado en la acción, su incremento hasta el valor máximo y reducción hasta volver a
los valores iniciales.
• Fuerza máxima (F max) y el tiempo
empleado en alcanzarla, (T max) muestran
la relación entre la fuerza y el tiempo (Figura 4a.).
Figura 4a. Relación entre la fuerza aplicada y el tiempo
empleado en alcanzarla en un gesto dinámico. Adaptado de Verkhoshansky, (2002).
El análisis de la Figura 3. permite distinguir los siguientes parámetros:
El valor tp indica el tiempo durante el cual se aplica la fuerza inicial necesaria para llegar a producir un nivel de fuerza que iguale al peso de la resistencia a vencer (kg).
El índice a, expresa la fuerza explosiva máxima, que se relaciona con la capacidad de producir el mayor nivel de fuerza en el menor tiempo posible (Verkhoshansky, 1996; Zatsiorsky, 2002b). La velocidad de desarrollo de la fuerza en las diferentes acciones deportivas, no es constante, sino que está en función del tiempo. Zatsiorsky (1995) propone una serie de relaciones para estimar la capacidad de desarrollar fuerza en velocidad, una de estas es el gradiente S, que se aplica para estimar la velocidad de desarrollo de la fuerza en las primeras fases del gesto (Siff & Verkhoshansky, 2000; Zatsiorsky, 1995, 2002b).
Gradiente S o índice general de fuerza explosiva = F0.5/T0.5
F0.5 es el 50% del nivel de fuerza máxima del sujeto
T0.5 es el tiempo empleado en lograr el 50% de la fuerza máxima.
Para valorar las capacidades de fuerza explosiva en diferentes deportistas actualmente se suelen seguir los siguientes criterios generales:
a. Hasta generar un porcentaje de fuerza específico respecto al máximo posible, por
ejemplo el tiempo requerido para llegar al 30% de la fuerza máxima isométrica:
Valor en N equivalente al 30% de la fuerza máxima isométrica / tiempo empleado
b. Hasta lograr un valor determinado de fuerza:
N / Tiempo empleado
Ángulo a´, expresa la magnitud de Fuerza inicial, relacionada con la velocidad para desarrollar altos niveles de fuerza estática, hasta llegar a igualar el peso de la resistencia de oposición (Verkhoshansky, 1996, 2002). Esta fuerza inicial se produce instantes antes de iniciar el movimiento, y tiene gran importancia para las acciones veloces, explosivas (Fuerza inicial Explosiva), ya que influye notablemente en la velocidad de ejecución de los movimientos, especialmente cuando de utilizan resistencias inferiores al 40% de la máxima (Verkhoshansky, 1996, 2002).
Ángulo a´´, expresa la magnitud de aceleración transferida a la resistencia una vez que ésta a comenzado a moverse. Se relaciona con la velocidad con que se aplica la fuerza durante la acción dinámica. La fuerza de aceleración esta altamente influenciada por el nivel de fuerza inicial, y se vincula con la habilidad del sujeto para transmitir altos niveles de fuerza durante toda la amplitud del movimiento (Hartfield, 1989; Verkhoshansky, 2002).
La velocidad de producción de fuerza puede calcularse a lo largo de toda la curva fuerza-tiempo o en regiones concretas de la misma, permitiéndonos analizar los diferentes aspectos neuromusculares que la componen (Tous, 1999; Verkhoshansky, 1996).
Fuerza inicial (ángulo a´), zona 1 de la Figura 4a. Aceleración (ángulo a´´) zona 2 de la Figura 4a. Fuerza máxima (índice a), zona 3 de la Figura 4a. La relación observada entre la fuerza producida con respecto al tiempo, permite determinar la cantidad de fuerza que un sujeto es capaz de aplicar en los lapsos de tiempo en que se desarrollan las diferentes acciones deportivas (Tous, 1999; Verkhoshansky, 2002).
La producción de altos niveles de fuerza requiere tiempos de actividad muscular muy prolongados (más de 300 a 400 milésimas de segundo), para permitir una liberación de calcio dentro del sarcoplasma de la célula muscular que estimule el desarrollo de altos niveles de tensión (Bosco, 2000).
No obstante la mayoría de las acciones deportivas comprenden gestos en los cuales el tiempo disponible para aplicar fuerza suele ser inferior a las 300 milésimas de segundo, en los saltos y las carreras de velocidad el tiempo durante el cual el pie aplica fuerza contra el suelo oscila entre 80 y 180 milésimas de segundo, dependiendo del nivel de rendimiento del sujeto y el objetivo específico de cada acción (Zatsiorsky, 2002b; Zhelyazkov, 2001).
En los ejercicios de fuerza contra resistencias, como el press de banca o la sentadilla, la relación entre la fuerza producida y el tiempo empleado en alcanzarla está altamente determinada por la magnitud de la resistencia a vencer. Esto puede comprobarse al realizar un test con pesos crecientes, en el que siempre se intente aplicar la mayor fuerza posible independientemente del nivel de la resistencia utilizada. A medida que los pesos se hacen más altos la fuerza alcanzada crecerá proporcionalmente y la velocidad caerá. Por el contrario, cuando se movilizan pesos ligeros la fuerza alcanzada disminuirá ya que, si bien la aceleración transmitida será mayor, la configuración del sistema de palancas humano no permite incrementar este factor tanto como para compensar la caída del peso (Baker, 2001b; Siff & Verkhoshansky, 2000). De este modo, la fuerza lograda con los pesos más ligeros será siempre inferior a la alcanzada con los más altos o máximos. Debido a esto el nivel más alto de fuerza máxima dependerá en gran medida de la magnitud de la resistencia de oposición, (figura 4b). No obstante, el nivel de fuerza aplicado, al movilizar pesos de diferentes magnitudes estará también afectado por otros factores como la amplitud del recorrido articular, la velocidad alcanzada y especialmente el tiempo disponible para aplicar fuerza (Verkhoshansky, 2002; Zatsiorsky, 2002b).
Figura 4b. Tiempo empleado en alcanzar el pico máximo de fuerza aplicada con diferentes pesos. Con pesos más altos, la fuerza
aplicada es mayor, pero se necesita más tiempo para desarrollarla.
Del análisis anterior se desprende que no existe sólo un nivel de fuerza máxima, sino infinitos, que se producirían al intentar aplicar la mayor aceleración posible a resistencias de diferentes magnitudes. Estos han sido definidos por Zatsiorsky (1995) como rendimientos
musculares máximos, cuyo valor más elevado
será alcanzado con el peso más alto y se denomina “máximo maximorum” (González-Badillo & Gorostiaga, 2000; Zatsiorsky, 1995).
Considerando los conceptos anteriores, nos referiremos a la fuerza máxima aplicada como el mayor nivel de fuerza que puede alcanzarse al intentar transmitir la mayor aceleración posible desde el sistema neuromuscular hacia una resistencia externa, independientemente de su magnitud (González-Badillo & Ribas, 2002), mientras que por velocidad de desarrollo de
fuerza entenderemos la capacidad del sistema
neuromuscular de desarrollar altos niveles de fuerza en poco tiempo (Newton & Dugan, 2002; Newton & Kraemer, 1994).
Trabajo mecánico, velocidad de movimiento, potencia mecánica y muscular
Desde el punto de vista mecánico, la aplicación de fuerza por una distancia determinada conduce a la producción de trabajo (W), cuya magnitud será proporcional a la energía utilizada para generarlo (Hedrick, 1993; Knutzen et al., 1999). Es decir, que el trabajo (W) es el producto entre la fuerza
(F) y la distancia (d) sobre la cual ésta se ha aplicado (Watkins, 1999).
W = F x d
La unidad de medición del trabajo es el joule (J), que equivale a aplicar una fuerza de 1 N por una distancia de 1 m (Watkins, 1999). Por ejemplo, si a una masa de 80 kg se le transmite una aceleración de 2 m . s2, se producen 160 N, que al
desplazarla por 0.60 m producirán un trabajo de 96 joules (J) (160 N x 0.60 m = 96 J).
Al relacionar el trabajo producido con el tiempo empleado en realizarlo, surge el concepto de
potencia mecánica (P), que ha sido definido
como la velocidad a la cual se produce el trabajo y se relaciona con la eficiencia mecánica con que se ejecutan las acciones (Watkins, 1999; Zatsiorsky, 2002b).
La potencia producida al realizar un trabajo determinado se expresa por la siguiente ecuación.
P = W/t
La unidad de medición de la potencia es el vatio (W). Un vatio equivale a producir un trabajo de 1 J . s, o 1 N . m . s.
Volviendo al ejemplo anterior, si una masa de 80 kg sufre una aceleración de 2 m . s2 producirá una
fuerza de 160 N, que en una distancia de 0.60 m generará un trabajo de 96 J, que al realizarse en un
tiempo de 0.3 s, producirán una potencia de 320 vatios ((80 x 2 x 0.60) / 0.3 = 320).
Otra forma de definir la potencia proviene del desarrollo de su fórmula. Así el producto de la fuerza (F) y la distancia sobre la cual se ha aplicado (d) sustituye al trabajo, de modo que la ecuación puede expresarse de la siguiente manera.
P = (F x d) / t = F x d/t = F x v
F es la fuerza aplicada, y v es la velocidad
alcanzada por la aplicación de la fuerza. De esta forma, la potencia resulta del producto entre la fuerza aplicada y la velocidad de desplazamiento alcanzada (Enoka, 2002; Gutiérrez, 1998).
Concepto de potencia muscular: Se refiere al
producto entre la fuerza aplicada y la velocidad de la acción realizada (Herzog & Ait-Haddou, 2002). En las acciones dinámicas, la potencia muscular surge de la relación entre la magnitud de la tensión o fuerza generada y la velocidad de acortamiento o alargamiento muscular. De este modo, pueden determinarse diferentes niveles de potencia muscular dependiendo de la velocidad a la que el músculo se acorte o se alargue (Cronin, McNair, & Marshall, 2002). En estudios con músculos aislados, en laboratorio, la mayor potencia muscular se ha obtenido cuando la velocidad de acortamiento era cercana al 31% respecto de la máxima velocidad lograda al contraerse sin ningún tipo de resistencia (Herzog & Ait-Haddou, 2002).
En regímenes isométricos, la potencia muscular se refiere a la relación entre el nivel de tensión producido y la velocidad a la cual esta se desarrolla (González-Badillo, 2000).
La mayoría de los dispositivos utilizados para estimar la fuerza, la velocidad y la potencia producida en un ejercicio, controlan los efectos inducidos sobre los objetos externos y no los cambios determinados a nivel muscular.
Debido a esto, cuando se analiza la fuerza aplicada, la velocidad alcanzada o la potencia mecánica producida en un ejercicio, por medio de los cambios experimentados en las resistencias utilizadas, se está relacionando el efecto externo, expresado por la fuerza (N) velocidad (m . s) y la potencia (W) (en caso de los movimientos lineales), producidas por las resistencias movilizadas, con la fuerza, la velocidad de acortamiento y la potencia con que actúa el sistema muscular (Fuentes, 1994). De todas formas, los diversos estudios realizados sobre
fuerza aplicada y velocidad alcanzada en diferentes movimientos humanos (carrera, ciclismo, saltos, ejercicios con pesos, etc.) demuestran una altísima relación entre la fuerza y la velocidad medida externamente, y la fuerza y velocidad generada a nivel muscular (MacIntosh & Holash, 2000).
Velocidad de movimiento: La velocidad de
movimiento (v) de un objeto se refiere a la rapidez con que este se mueve a través de una distancia determinada (Watkins, 1999).
La velocidad se define por la distancia recorrida en la unidad de tiempo (Gutiérrez, 1998; Watkins, 1999).
V = d / t
En las acciones deportivas, la velocidad está limitada por el tiempo disponible para completar cada movimiento, que a su vez depende del rango de recorrido articular en el que cada sujeto realice cada acción específica (Newton y Kraemer, 1994)1.
Intensidad de realización de los ejercicios
La intensidad de un ejercicio ha sido relacionada con la cantidad de trabajo producido en la unidad de tiempo, que se expresa por la potencia desarrollada en cada acción (Bosco, 1991; Chandler, 2001; González-Badillo, 2000). De este modo creemos que la intensidad en los ejercicios de fuerza debe determinarse por el nivel de la resistencia utilizada y la velocidad a la cual se movilizan los pesos en las acciones dinámicas, o por el ritmo de aplicación de la fuerza en las acciones estáticas. No pudiendo ser relacionada sólo con el porcentaje de peso o por el numero máximo de repeticiones posibles de realizar con un peso determinado, como se ha sugerido hasta ahora, sino por los valores de potencia producida en cada acción, ya que la intensidad no depende sólo del nivel de peso utilizado sino también de la aceleración transmitida desde el sistema neuromuscular y la velocidad alcanzada en cada movimiento (Bosco, 1991; González-Badillo & Ribas, 2002; Jiménez, 2003; Naclerio, 2001). De esta forma, la intensidad en los ejercicios de
1 Para simplificar los conceptos descritos y ceñirnos a los
objetivos de este estudio, no hemos considerado que, tanto la fuerza, el trabajo y la potencia producidas en las acciones humanas no se manifiestan de forma constante durante los movimientos completos. En estos casos para calcular el trabajo o la potencia debiera considerarse la derivación de la fuerza o el trabajo respecto al tiempo, ver (Enoka, 2002; Gutiérrez, 1998).
fuerza se define por el nivel de actividad muscular generado, que puede cuantificarse por la potencia producida al realizar los ejercicios (Fry, Häkkinen, & Kraemer, 2002; Graham, 2002). Según Siff y Verkhoshansky (2000), en los ejercicios de fuerza contra resistencias la intensidad estará determinada por tres factores fundamentales:
• La magnitud porcentual de la resistencia de oposición (usualmente referido al porcentaje de peso factible de movilizar en una repetición máxima o 1 MR).
• La aceleración que el sistema neuromuscular aplica a la resistencia utilizada.
• La velocidad alcanzada en las acciones dinámicas o el ritmo de desarrollo de la fuerza en las acciones estáticas.
De acuerdo con esto, la prescripción y valoración del rendimiento en los entrenamientos de fuerza deberá hacerse considerando la intensidad expresada por medio de la potencia mecánica (PM), ya que este es el factor que engloba la fuerza y velocidad de cada acción, determina la eficiencia con que la energía es transferida entre los segmentos corporales al realizar los ejercicios y define el tipo o manifestación de fuerza realizada (Cronin et al., 2002; Naclerio, 2001, 2005).
Considerando que la intensidad de los ejercicios se expresa por medio de la potencia mecánica producida deberíamos aclarar que en relación a los entrenamientos de fuerza la intensidad puede considerarse desde dos puntos de vista diferentes: a. Intensidad absoluta, indicada por la cantidad
de vatios o potencia total producida por cada sujeto al movilizar o actuar contra una resistencia (Bosco, 1991; Kuznetzov, 1989) Este es un aspecto individual que define el rendimiento de cada sujeto y las características específicas para entrenar con mayor o menor eficiencia las diferentes direcciones de fuerza.
b. Intensidad relativa, indicada por el porcentaje de potencia producido respecto al máximo factible de producir con cada peso, que es un aspecto general que define el tipo
de fuerza entrenada, y que se determina, a su
vez, por porcentajes de intensidades,
rigurosamente determinados que son “constantes” para todos los sujetos,
independientemente de su nivel de
rendimiento (Kuznetsov, 1989; Naclerio, 2005).
ANTECEDENTES
La fuerza ocupa un lugar esencial para cualquier ser humano, ya sea como capacidad física fundamental, limitante del rendimiento, o bien para garantizar la realización de cualquier acción motora (García, 1999; Siff & Verkhoshansky, 2000). La posibilidad de producir movimiento estará condicionada por la disponibilidad de energía que permita a la musculatura generar los niveles de fuerza necesarios para ejecutar la acción deseada (Kuznetsov, 1989). Esto depende de un complejo mecanismo controlado por el sistema nervioso central, que adecúa su función para realizar las acciones requeridas con la mayor eficiencia posible (García, 1999). Por lo tanto, el sistema nervioso central desarrolla un control superior que permite a cada sujeto generar los niveles de fuerza más adecuados en cada circunstancia específica (Gardiner, 2001; Siff & Verkhoshansky, 2000).
El entrenamiento de la fuerza utilizando resistencias que actúan por medio de la gravedad (pesos libres, máquinas de palanca, etc.) u otras formas (máquinas hidráulicas, gomas, resortes, etc.), es actualmente considerado una actividad esencial para garantizar un adecuado rendimiento físico aplicado a cualquier deporte, la movilidad y el funcionamiento del aparato locomotor, así como la independencia funcional en personas mayores (Fleck & Kraemer, 1997; Macaluso & De Vito, 2004; Newton, Häkikinen et al., 2002). En los últimos años las investigaciones en el campo del entrenamiento de la fuerza han destacado la importancia de la relación entre el nivel de fuerza aplicada, la velocidad alcanzada y la potencia producida en los ejercicios para determinar los efectos y las adaptaciones causadas por los entrenamientos realizados (Baker, 2001a; D. Baker et al., 2001; González-Badillo, 2000; González-Badillo & Ribas, 2002; Kawamori & Haff, 2004).
Relación entre fuerza, velocidad y potencia
Fenn y March, en 1935, fueron los primeros en describir matemáticamente la relación entre la fuerza y la velocidad de acortamiento muscular, pero fue Hill en 1938 el que propuso por primera vez una ecuación de tipo hiperbólica, para
