LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA

(1)

TÉCNICA Y BIOMECANICA DEL

REAL FEDERACION ESPAÑOLA DE FÚTBOL

COMITÉ DE ENTRENADORES

Ciudad del Fútbol, Las Rozas, Madrid

26 Febrero 2013

TÉCNICA Y BIOMECANICA DEL

GOLPEO EN FÚTBOL

Enrique Navarro y Archit Navandar

Facultad de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

(2)

LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA

PLAN DE LA EXPOSICION

1. Biomecánica del Golpeo en Fútbol

2. Introducción al Análisis Biomecánico

1. Biomecánica del Golpeo en Fútbol

2. Introducción al Análisis Biomecánico

(3)

Lanzamientos y Golpeos de velocidad

• Objetivo final:

– Proyectar un objeto la máxima distancia horizontal

– Proyectar un objeto hasta un punto determinado

– Proyectar un objeto hasta un punto determinado con la

máxima velocidad

(4)

Objetivo de los Golpeos de velocidad:

Tiros a puerta

• Alcanzar la máxima velocidad del extremo

libre de la cadena cinética y una apropiada

dirección del vector velocidad en el instante

libre de la cadena cinética y una apropiada

dirección del vector velocidad en el instante

del golpeo

(5)

(Hay 1988, Anatomy Mechanics and Human Motion)

Que el balón llegue a la máxima velocidad a un

punto determinado de la portería

Que el balón llegue a la máxima velocidad a un

punto determinado de la portería

Vector velocidad Despegue

Spin del Balón

Vector velocidad Despegue

Vd (m/s)

Vector velocidad Despegue

Vd (m/s)

Spin del Balón

Ws (grados/s)

Spin del Balón

Ws (grados/s)

Vd

(6)

Análisis Biomecánico Teórico

(Hay 1988, Anatomy Mechanics and Human Motion)

Vd

Vdz

Vd

Vdy

Vdx

(7)

Que el balón llegue a la máxima velocidad a un

punto determinado de la portería

Que el balón llegue a la máxima velocidad a un

punto determinado de la portería

Vector velocidad de

Despegue del Balón

Vector velocidad de

Despegue del Balón

Spin del Balón

Ws (grados/s)

Vector velocidad de

Despegue del Balón

Vb (m/s)

Vector velocidad de

Despegue del Balón

Vb (m/s)

Spin del Balón

Ws (grados/s)

Spin del Balón

Ws (grados/s)

Vector velocidad del pie

en el inicio del contacto

Vp (m/s)

Vector velocidad del pie

en el inicio del contacto

Vp (m/s)

Impacto

(transmisión de velocidad

del pie al balón)

Vb/Vp >1

Impacto

(transmisión de velocidad

del pie al balón)

(8)

En la zona del balón que se mueve a favor de la corriente de

aire la presión disminuye

Balón con gran spin y velocidad moderada o alta

En la zona del balón que se mueve en contra de la corriente

de aire la presión aumenta

Aparece una fuerza perpendicular (de la zona con más

presión a la de menos) a la velocidad del balón que produce

un movimiento en curva

(9)

A velocidades (por encima 30 m/s) muy altas la fuerza de

(10)

Vector velocidad del pie en el inicio del contacto

Vp (m/s)

Vector velocidad del pie en el inicio del contacto

Vp (m/s)

Vector velocidad del pie al

inicio fase de golpeo

Vpi (m/s)

Vector velocidad del pie al

inicio fase de golpeo

Vpi (m/s)

Incremento de

Velocidad del pie

durante la fase de

Golpeo

Incremento de

Velocidad del pie

durante la fase de

Golpeo

Vpi (m/s)

durante la fase de

Golpeo

∆Vp

durante la fase de

Golpeo

∆Vp

Postura inicial (posición

angulares de las

articulaciones corporales)

“Cadena Cinética”

Postura inicial (posición

angulares de las

articulaciones corporales)

“Cadena Cinética”

Transmisión Secuencial

de velocidades lineales y

angulares de los

segmentos

Transmisión Secuencial

de velocidades lineales y

angulares de los

segmentos

(11)

GOLPEOS CON EL PIE

PATRON DE MOVIMIENTO SECUENCIAL

Los segmentos alcanzan su máxima

velocidad de manera consecutiva, de

forma que los más alejados del

extremo llegan a la máxima velocidad

antes que los más cercanos

(12)

R

V

W

V=R ·W

VELOCIDAD EXTREMO LIBRE

V

(13)

Fases del Golpeo con el pie.

• Fase Previa. Extensión cadera y flexión

rodilla y apoyo

• Fase 1. Rotación interna cadera apoyo, flexión

cadera y flexión rodilla: preestiramiento

cuadriceps

• Fase 2. Continua la flexión de la rodilla

comenzando “la reducción de velocidad

angular del muslo” y se inicia la éxtensión

rodilla

(14)

GOLPEOS CON EL PIE.

Secuencia de velocidades (Lees, A. Y Nolan,

L.,1998)

(15)

aumento velocidad muslo

(lineal y angular)

flexió n rodilla

Transmisión del Momento Angular

preestiramiento cuadriceps

flexión

(16)

• El momento angular es

proporcional a la velocidad lineal y

angular de un segmento

• En un Golpeo la suma de los

momentos angulares de todos los

GOLPEOS CON EL PIE.

Transmisión del Momento Angular

momentos angulares de todos los

segmentos es prácticamente

constante

• Con el momento angular constante:

el aumento o disminución de

velocidad de un segmento produce

una disminución o un aumento del

resto

F

_rr

flexión

(17)

disminució n velocidad muslo

(lineal y angular)

extensió n rodilla

aumento velocidad pierna

Transmisión del Momento Angular

má xima velocidad

pie

aumento velocidad pierna

(lineal y angular)

Aceleración

Aceleración-

-Deceleración Flexión

Deceleración Flexión

cadera

Extensión

Rodilla

(18)

Secuencias velocidades angulares muslo y

pierna

(Reilly,1996)

(19)

Fase 2: Deceleración velocidad angular

de flexión del muslo y aceleración

velocidad angular extensión rodilla

Intervención Muscular

velocidad angular extensión rodilla

• Gran activación muscular (80%)

– contracción concéntrica cuadriceps

– contracción excéntrica isquitibiales

(frenando extensión rodilla y flexión

cadera)

(20)

• Velocidad salida del balón 18-30 m/s

• Indice de eficacia del impacto:

velocidad balón=velocidad pie x I

_ei

GOLPEOS CON EL PIE.

Impacto

velocidad balón=velocidad pie x I

_ei

– siempre mayor que 1

(21)

Frenado del muslo y aceleración de la pierna

• Intervención muscular agonista

– Contracción concéntrica simultánea de flexores

de cadera y extensores de rodilla en el instante

de transferencia de velocidad angular del muslo a

la pierna

– La velocidad angular del muslo decrece porque

aumenta la de la pierna (Putnam, 1988; Sorensen,

1996)

(22)

Actividad Muscular. Teoría 1.

Frenado del muslo y aceleración de la pierna

• Intervención muscular antagonista

– Acción excéntrica de los músculos

extensores de la cadera -frenado del

muslo-– No se ha demostrado experimentalmente

(23)

1. Biomecánica del Golpeo en Fútbol

2. Introducción al Análisis Biomecánico

1. Biomecánica del Golpeo en Fútbol

(24)

RENDIMIENTO

DEPORTIVO

RESULTADO

PREVENCION

LESIONES

TACTICA

TÉCNICA

CONDICION

CONTROL

TACTICA

DEPORTIVA

TÉCNICA

INDIVIDUAL

CONDICION

FÍSICA

MODELO

REFERENCIA

CONTROL

MENTAL

ENTRENAMIENTO

MATERIAL

(25)

Análisis

Análisis Biomecánico

Biomecánico de

de la

la Técnica

Técnica Deportiva

Deportiva

Análisis

Análisis Biomecánico

Biomecánico de

de la

la Técnica

Técnica Deportiva

Deportiva

•• Sistemas de Fotogrametría 2D y 3D

Sistemas de Fotogrametría 2D y 3D

•• Plataformas de Fuerza

Plataformas de Fuerza

(26)

Sistemas Basados en el Reconocimiento de Marcadores

(27)

• Marcadores Pasivos de material reflectante

• Distintos tamaños según resolución: 14 mm

(28)

Instrumentación

Registro de Datos

Instrumentación

Registro de Datos

Cámaras Luz Visible

Cámaras Luz Infrarroja

(29)

INEF_UPM

(30)

REPORT

Simulación

Simulación 3D

3D

Video

(31)

Juveniles de alto

Juveniles de alto Nivel

Nivel

Juarez, D, C;

Juarez, D, C; Mallo

Mallo, J, Lopez de

, J, Lopez de Subijana

Subijana y Navarro, E (2011).

y Navarro, E (2011).

Biomechanical

Biomechanical anlaysis

anlaysis of kicking in young top

of kicking in young top--class soccer

class soccer

players. Journal of sports

players. Journal of sports Medecine

Medecine and physical fitness, 51,

and physical fitness, 51,

366 366--373.

373. Objectivos:

• Describir el patrón de movimiento de los jugadores

• Estudiar la posición angular de los segmentos

(32)

Procedimientos

• Muestra: 21 jugadores (16,1 ± 0,2 años; 1,77 ± 0,06 m;

67,7 ± 6,3 kg)

• Sistema de Captura Automática 3D del Movimiento.

Vicon

• 6 Cámaras Infrarojas a 250 Hz

• 2 Plataformas de Fuerza

(33)

Table 1. Maximum velocities

PARAMETER

MEAN ± SD

Ball velocity

(m/s)

30.06 ± 1.54 m/s

**

Linear velocity of the hip

joint marker

(m/s)

5.49 ± 0.53 m/s

**

joint marker

(m/s)

5.49 ± 0.53 m/s

**

Linear velocity of the

knee joint marker

(m/s)

10.89 ± 0.63 m/s

**

Linear velocity of the

ankle joint marker

(m/s)

19.36 ± 0.96 m/s

**

Linear velocity of the toe

joint marker

(m/s)

24.59 ± 1.33 m/s

**

(34)

Biomechanical analysis of kicking in young top

Biomechanical analysis of kicking in young top--class soccer players, Juarez, (2006)

class soccer players, Juarez, (2006)

Ө₁ Ө₂ Ө₃ Ө₄ Ө_{1: trunk angle} Ө_{2: thigh angle} Ө_{3: shank angle} Ө_{4: foot angle} Ө₁ Ө₂ Ө₃ Ө₄ Ө_{1: trunk angle} Ө_{2: thigh angle} Ө_{3: shank angle} Ө_{4: foot angle} Ө₁ Ө₂ Ө₃ Ө₄ Ө₁ Ө₂ Ө₃ Ө₄ Ө_{1: trunk angle} Ө_{2: thigh angle} Ө_{3: shank angle} Ө_{4: foot angle}

Table 5. Segment angular positions

Segment Angle (º) _{(mean ± SD)}T1 (0 s) T2 (0.103 s) (mean ± SD) T3 (0.159 s) (mean ± SD) T4 (0.163 s) (mean ± SD) Trunk sagittal** 88.95 ± 6.97 103.96 ± 6.00 96.89 ± 8.41 96.26 ± 9.17 Thigh** 226.78 ± 5.13 265.08 ± 6.47 299.16 ± 7.97 298.99 ± 7.58 Ө₃ Ө₃ Ө₃ Ө₃ Shank** 176.30 ± 11.38 159.76 ± 8.27 246.25 ± 11.74 239.77 ± 8.12 Foot** 224.25 ± 17.05 193.60 ± 9.01 297.40 ± 15.67 299.03 ± 16.42 Trunk frontal 92.22 ± 8.03 92.40 ± 5.53 89.81 ± 4.14 89.94 ± 3.97

Arm of the kicking

leg side++ 150.20 ± 10.91 134.01 ± 7.94* 128.63 ± 7.25* 126.88 ± 9.67 Arm of the non

kicking leg side## 91.82 ± 10.04*

100.31 ±

(35)

Figure 4. Maximum linear velocities sequence of the joint markers at the

key events

T1: the instant (s) when the hip joint marker reached its maximum velocity. This time was

considered as 0 s

T2: the instant (s) when the knee joint marker reached its maximum linear velocity

T3: the instant (s) when the ankle joint marker reached its maximum linear velocity

(36)

Una plataforma de fuerza mide las tres componentes de la

fuerza ejercida por el sujeto y el punto de aplicación.

• Plancha de Acero (menos 1 m

2

₎

• Máximo 10 cm de alto

• 30-4o Kg

Plataforma de Fuerzas

Definición,

Instrumentación y

Protocolo

• 30-4o Kg

• 1000 Hz

• Protocolo Sencillo

Registro Datos y Procesamiento

Instalación

Configuración: Tiempo,

frecuencia, disparo

Disparo

(37)

Tercera Ley Newton: Ley de Acción

Reacción: Si un cuerpo (pie) ejerce

una fuerza Fa sobre otro (suelo), el

segundo cuerpo (suelo) aplica a su vez

una fuerza Fr en el primero (pie) con

el mismo módulo (cantidad de fuerza)

con la misma dirección y de sentido

Fr

el mismo módulo (cantidad de fuerza)

con la misma dirección y de sentido

contrario.

Fa

Fr

(38)

Una plataforma de fuerza mide las tres componentes de la

fuerza ejercida por el sujeto y el punto de aplicación.

• Rango Fx,Fy: -10KN-10Kn

• Rango Fz: -10KN-20KN

• Error <2%

Plataforma de Fuerzas

Información

• Error <2%

• Frecuencia Natural 1000Hz

Golf

(39)

Jóvenes

Jóvenes de alto

de alto Nivel

Nivel

Juarez, D.; L. de

Juarez, D.; L. de Subijana

Subijana, C.;

, C.; Mallo

Mallo J. y Navarro, E (2011).

J. y Navarro, E (2011).

Acute

effects of endurance exercise on jumping and kicking performance in

top

top--class young soccer players. European Journal of Sport Sciences

class young soccer players. European Journal of Sport Sciences Vol

Vol

11(3).191

11(3).191 –– 196

196 11(3).191

11(3).191 –– 196

196 (In collaboration with Club

(In collaboration with Club Atletico

Atletico de Madrid)

de Madrid)

Objectives:

• Valorar la fuerza Explosiva General y Específica

• Estudiar la influencia de un esfuerzo aeróbico en la

fuerza Explosiva

(40)

Procedimientos

• Muestra: 21 jugadores (16,1 ± 0,2 años; 1,77 ± 0,06 m;

67,7 ± 6,3 kg)

• Sistema de Captura Automática 3D del Movimiento.

Vicon

• 6 Cámaras Infrarojas a 250 Hz

• 2 Plataformas de Fuerza

(41)

(42)

F. vert. máx. (N)

Altura

(cm)

relativa

%

Fuerzas Veriticales

CMJ

(cm)

_total

_Fz1

_Fz2

relativa

(BW)

%

Fz1

%

Fz2

41,5

± 0,1

1673,75

±163,32

862,22

± 96,88

811,53

± 90,97

2,54

± 0,26

51,52

± 2,79

48,48

± 2,79

(43)

Maximum Vertical Force

Ball Velocity

M/s

Absolute

N

Relative

(BW)

28,25

_±

1,68

2694,44

_±

616,59

4,29

_±

0,77

(44)

potencial eléctrico de un músculo cuando se contrae por un impulso

Es la técnica mediante la que se registran los cambios en el

potencial eléctrico de un músculo cuando se contrae por un impulso

nervioso

Es la única técnica no

invasiva que registra

información directa de la

Electromiografía

información directa de la

actuación muscular

Electrodos superficiales

colacados sobre la piel

Registro Datos y Procesamiento

Colocación electrodos

Configuración: Tiempo,

frecuencia

Disparo

(45)

(46)

(47)

Injury incidence in a Spanish sub

Injury incidence in a Spanish sub--elite

elite

professional football team: A prospective

study during four consecutive seasons

Mallo

Mallo, J,

, J, González

González, P.,

, P., Veiga

Veiga, S. and Navarro, E. (2011) Injury

, S. and Navarro, E. (2011) Injury

Mallo

Mallo, J,

, J, González

González, P.,

, P., Veiga

Veiga, S. and Navarro, E. (2011) Injury

, S. and Navarro, E. (2011) Injury

incidence in a Spanish sub

incidence in a Spanish sub--elite professional football team: A

elite professional football team: A

prospective study during four consecutive sea sons. Journal

of Sports Science and Medicine 10, 731

(48)

(49)

(50)

Estudio

Estudio de la

de la Lesión

Lesión de

de Isquitibiales

Isquitibiales mediante

mediante

Análisis

Análisis Biomecánido

Biomecánido

Archit

Archit Navandar

Navandar, Marco

, Marco Gulino

Gulino, Enrique Navarro

, Enrique Navarro

• Objetivo: Comparación del Test de Isquiotibiales y

el Método de Análisis Dinámico Inverso en

(51)

••Distancia Recorrida

Distancia Recorrida

••Distancia Recorrida

Distancia Recorrida

••Análisis de la Velocidad

Análisis de la Velocidad

••Posiciones y Distancias

Posiciones y Distancias

Estudio del Rendimiento en Deportes de Equipo

•• Categorización de velocidades

Categorización de velocidades

•• Categorización de velocidades

Categorización de velocidades

•• Goniómetros

Goniómetros

(52)

REFEREEING DEPARTMENT

BIOMECHANICAL MATCH ANALYSIS

(53)

Penalty

GER-AUS

_GER-AUS

The main objective is to

58´30

Distance

22.69

22.69 The main objective is to

The main objective is to

calculate the position

(X,Y) of the referee

through the time

(54)

METHODS

Data

_{Data collection. Football}

collection

. Football

• 3 Fixed Cameras on the

main stand

• Calibration. Coordinates

of six points

• 3 Fixed Cameras on the

main stand

• Calibration. Coordinates

of six points

(55)

(56)

(57)

(58)

DECISION

POSICIONAMIENTO

NO PITADO

PITADO

ARBITRO

DISTANCIA FALTA

ANGULO DE VISTA

ARBITRO ASISTENTE

DISTANCIA LINEA FJUEGO

ANGULO DE VISTA

(59)

Distance

10.52

(60)

(61)