Aclarando conceptos sobre los brazos de momento.

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Artículo original: Exercise Education. LINK al original.

¿Qué es un brazo de momento?

El brazo de momento es la distancia más corta desde la línea de fuerza hasta el eje. Geométricamente es la distancia perpendicular desde la línea de fuerza al eje, es decir, siempre es perpendicular a la línea de fuerza.

Un brazo de momento (MA o “Moment Arm”) determina el grado de efectividad o influencia de una fuerza para producir o prevenir la rotación de un objeto alrededor de un eje.

Para identificar la longitud del brazo de momento en cualquier posición específica durante el movimiento de un objeto alrededor de un eje:

  • Identifique la línea de fuerza específica en cuestión (A)
    Nota: a menudo hay múltiples fuerzas que actúan alrededor de un eje dado
  • Identifique el eje articular específico en cuestión (B)
    Nota: a menudo hay varios ejes afectados por una línea de fuerza
  • Identifique la línea que es perpendicular a la línea de fuerza Y se cruza con el eje (C)
    Nota: Si la línea de fuerza (cable, gravedad, músculo, etc.) no parece ofrecer una relación perpendicular al eje en ningún punto a lo largo de su longitud representada o prevista, la línea debe extenderse (mental o gráficamente) para para identificar el brazo de momento (D)

Explicación del brazo de momento en acciones como la flexión de codo o de rodilla. En este caso vemos como el brazo de momento sería 0 en el punto inicial y final de la flexión (0 y 180 grados respectivamente). El mismo iría creciendo durante la flexión hasta los 90º para luego decrecer.

Si hiciéramos una función/gráfico del aumento y disminución de estos momentos, tendríamos la denominada “curva de resistencia”.

Brazo de momento y torque

El torque a menudo se describe como “una fuerza de torsión” o “una fuerza que causa la rotación”, pero estas descripciones están incompletas porque una fuerza solo puede causar la rotación si se aplica a cierta distancia del eje, es decir, debe haber un brazo de momento.

“Una fuerza aplicada a cierta distancia de un eje, que causa o previene un giro o rotación” sería más exacto a la hora de hablar de “torque”.

El torque es el producto de la fuerza aplicada alrededor de un eje por su distancia desde el eje o brazo de momento. (T = F x MA). Por lo tanto, el torque es directamente proporcional tanto a la magnitud o cantidad de fuerza como a su momento.

Brazo de momento, par y “momento”

“Momento” se considera comúnmente sinónimo de brazo de momento. Sin embargo, coloquialmente, momento también se usa como sinónimo de torque. En esencia, la palabra momento representa la influencia rotacional de cualquier fuerza específica, p. momento de inercia es otro término para la inercia rotacional que representa cómo la inercia es influenciada por la distancia de la masa desde el eje (Ir = mr2)

Importancia en el ejercicio
Todo movimiento humano es creado por una o más articulaciones que giran alrededor de sus respectivos ejes. Los movimientos lineales grandes como una sentadilla (lineal en el sentido de que el centro de masa debe moverse verticalmente en una línea recta virtual mantenida sobre la base de apoyo, ya sabemos que la ejecución obviamente no es rectilínea) se producen a través de múltiples articulaciones que giran en las proporciones angulares requeridas. Con este entendimiento, se vuelve necesario reconocer que virtualmente cada fuerza aplicada o creada dentro del cuerpo humano está creando un torque, y por lo tanto, su influencia sobre el movimiento o la estabilización está determinada tanto por el momento de la fuerza como por la cantidad de fuerza. El brazo de momento es una de las muchas razones por las que el número en el peso no representa con precisión la verdadera resistencia y una de las razones por las que lo que se mueve y lo que se desafía pueden no estar relacionados.

Distribución de resistencia
Independientemente de la cantidad de carga, el grado real de la carga en cada articulación está determinada por el momento en esa articulación.

Una sentadilla a menudo se llama un ejercicio de cuerpo completo, pero no desafía cada parte del cuerpo por igual (ni debería hacerlo, ya que cada articulación y su musculatura asociada tienen capacidades mecánicas que varían drásticamente).

Aunque extremadamente simplificados, estos ejemplos representan la distribución de la resistencia entre la cadera y la rodilla. Aunque hay muchos factores involucrados (algunos que se pueden manipular y otros que no), se pueden esperar tres experiencias y resultados muy diferentes de las sentadillas, como se muestra.

En la sentadilla A, la carga se distribuye por igual entre la cadera y la rodilla porque los momentos son iguales. Sin embargo, es probable que se experimente un mayor desafío de los extensores de la rodilla que de los extensores de la cadera porque las capacidades de producción de torque en las dos articulaciones no son iguales, es decir, típicamente la fuerza de los extensores de la cadera es mayor que la fuerza de los extensores de la rodilla.

En la sentadilla B, la posición de carga ha influido en la posición del cuerpo de tal manera que se crea un mayor momento de resistencia en la rodilla, razón por la cual a menudo se afirma en términos sencillos que “las sentadillas frontales enfatizan los cuádriceps”. Otras variantes donde se puede ver claramente esta “dominancia” de rodilla son las realizadas apoyando la espalda con un fitball en la pared o las realizadas en máquina Smith/Multipower.

En la sentadilla C se crea un momento mayor en las caderas (y la columna lumbar). Es probable que este individuo experimente las sentadillas principalmente como un “ejercicio de glúteos y espalda baja” porque eso es exactamente lo que está siendo desafiado debido a los momentos de resistencia. Es probable que la fatiga/fallo en la parte baja de la espalda impida cualquier desafío notable para los cuádriceps. En este caso, vemos variantes como la “low bar” (con el apoyo de la barra justo encima de las crestas escapulares) o, en muchos casos, las realizadas por powerlifters.

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Nota: estos ejemplos de distribución de resistencia a través de longitudes de momento comparativas no pretenden ser un análisis completo de sentadillas, variaciones de sentadillas, fuerzas conjuntas relacionadas, reclutamiento muscular exacto, etc. ni esta sección o sitio web ofrece recomendaciones u opiniones con respecto a cualquier versión de sentadillas para cualquier individuo específico, meta, etapa de progresión, etc.

Perfiles de fuerza
La fuerza se ve influida por muchos factores, pero en cualquier articulación dada, los elementos mecánicos fundamentales de la fuerza son los factores que influyen en la producción de torsión interna a lo largo de un rango de movimiento determinado: la relación longitud-tensión de la musculatura involucrada (las influencias combinadas de tensión activa y tensión pasiva ya que varían a lo largo del ciclo de acortamiento-alargamiento, así como la fatiga) y los momentos asociados de cada grupo muscular (o la resultante del mismo) ya que cambian en cada punto del rango.

En última instancia, la fuerza varía de principio a fin en todos los movimientos humanos debido en gran parte a las variaciones normales en los momentos de los productores de fuerza interna que ocurren de manera predecible y medible a lo largo de cualquier rango considerable de movimiento.

Perfiles de resistencia
Debido a que la resistencia al movimiento humano siempre es torsión, no podemos medirla únicamente por la cantidad de fuerza (es decir, el peso corporal, el número en el extremo de la mancuerna o conectado al cable). El momento cambiante de resistencia de cada articulación involucrada (ya sea en movimiento o estática) crea una variación predecible y medible en el desafío a lo largo del rango de movimiento.

Si la fuente de resistencia utilizada es una que cambia de magnitud a lo largo del rango (tubos, masa/inercia, etc.), esto influye aún más en el par de resistencia.

La manipulación estratégica del momento de la resistencia (junto con una elección estratégica de la fuente de resistencia basada en sus propiedades) es vital para crear perfiles de resistencia óptimos y apropiados para individuos y objetivos específicos. Esta es la clave para crear un “desafío de rango completo” sin el cual el “rango de movimiento completo” tiene un valor mínimo.

Ejemplos

Levas.

Nota importante si te estás iniciando en biomecánica: Dale un momento de paciencia a este concepto hasta que lleguemos a los ejemplos propios del cuerpo humano 😉

La leva es un tipo de mecanismo que permite transformar un movimiento circular a un movimiento rectilíneo mediante el contacto directo a un seguidor.

A medida que gira, una leva manipula el brazo de momento de la resistencia (abajo) o el esfuerzo. Si se diseña adecuadamente, generará una alteración (o mantenimiento) estratégicamente adecuada del par en cada punto del rango de movimiento.

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Nota: El resultado final de la máquina es la suma de los cambios combinados que ocurren dentro de la máquina a lo largo del rango elegido, que puede incluir varios sistemas de levas y/o palancas. Es vital reconocer que el resultado final de la máquina no constituye el perfil de resistencia del ejercicio, solo el perfil de magnitud de la resistencia. El perfil de resistencia real solo se puede determinar comparando estos cambios de magnitud con los cambios concurrentes en el momento de las articulaciones del usuario en todo el rango. Aquí es donde la fuerza del dispositivo en realidad se convierte en torsión para el cuerpo y, por lo tanto, en la resistencia para el ejercicio.

Producción de par interno

La rótula es uno de los mejores ejemplos tanto del brazo de momento como de la influencia estructural en la “fuerza” de uno. A menudo denominada polea anatómica, la rótula en realidad actúa más como una leva anatómica, alterando drásticamente el momento de la línea de fuerza colectiva del cuádriceps. La extirpación quirúrgica de la rótula (durante décadas el tratamiento común para las fracturas) hizo que los extensores de la rodilla fueran prácticamente impotentes para enderezar la rodilla bajo carga, independientemente de la capacidad de producción de tensión del cuádriceps.

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Características de los momentos

1. Si la dirección de la fuerza permanece constante mientras una extremidad gira en una articulación, el brazo de momento cambiará con cada grado de movimiento. Esto simplemente significa que la fuerza tendrá diferentes grados de influencia en cada posición que comprende el rango de movimiento.

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2. Habrá un momento diferente para cada fuerza que actúe sobre un eje articular: fuerza interna o fuerza externa, fuerza de esfuerzo o fuerza de resistencia.

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3. Una sola fuerza puede influir en todas las articulaciones involucradas. Habrá un momento separado para cada articulación, cuya duración determinará el grado de desafío para la musculatura que rodea esa articulación.

4. Un brazo de momento nunca puede ser más largo que su brazo de palanca asociado. Es decir. la longitud de la palanca será la longitud máxima del momento. Puede ser más corta que la palanca pero nunca más larga.

5. El momento máximo para un escenario dado ocurrirá cuando el ángulo de fuerza sea “óptimo” (90˚). Cualquier grado menor o mayor que 90 producirá un momento menor. Recuerda lo que comentábamos en la flexión de codo o rodilla.

Un ángulo de fuerza de 45˚ y un ángulo de fuerza de 135˚ producirán el mismo momento porque están a la misma distancia de 90˚. Otra cosa es que el resto de factores que puedan influir en el ejercicio puedan generar una sensación de menor o mayor dificultad.

6. Cuando el ángulo de fuerza es de 90˚, el brazo de palanca y el brazo de momento coinciden, es decir, tienen la misma longitud y ocupan el mismo espacio.

Errores más habituales.

El brazo de momento es el factor mecánico más vital que la industria del ejercicio, los expertos y los consumidores ignoran constantemente. Cuando se presenta en un estudio formal es con ejemplos tan pobres y falta de reverencia que uno debe asumir que los mismos profesores no entienden realmente su importancia en el ejercicio. A continuación se muestran solo algunos de los numerosos ejemplos de negligencia o malentendidos del brazo de momento.

¡Los brazos de momento y los brazos de palanca no son lo mismo!

Muchos maestros, profesores incluso titulares de certificación y autores de libros de texto ahora afirman que “los brazos de palanca y los brazos de momento son lo mismo”. El problema parece residir en su exploración limitada más allá del ejemplo tradicional ofrecido: el sistema de palanca equilibrado de primera clase (balancín). En un balancín equilibrado, el brazo de momento (distancia perpendicular desde la línea de fuerza al eje) coincide con el brazo de palanca (la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza al eje) porque el ángulo de fuerza es de 90˚. Si el balancín se muestra desequilibrado, se vuelve obvio que estos dos son muy diferentes.

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Los pesos libres no son una resistencia constante

La página 207 del Manual de recursos del ACSM para las pautas para la prueba y la prescripción del ejercicio, 5.ª edición, enumera los “Términos clave” bajo los cuales establece “Ejercicio con peso libre (resistencia constante): usar una carga constante basada en barras o mancuernas en todo el rango de movimiento”. El único peso libre que es una resistencia constante es el que no se mueve. Un peso que se mueve será una resistencia variable debido a la influencia potencialmente dramática de los efectos de la inercia, y un peso que se mueve alrededor de un eje siempre será una resistencia variable debido a los brazos de momento que cambian constantemente en cada articulación involucrada.

La inercia es otro de los factores clave que puede hacer que el mismo peso a ti te pese más o menos (frase que fuera de este contexto no tendría ningún sentido).

Los cables/poleas no son de resistencia constante

Un artículo de capacitación de Poliquin™ titulado “¿Máquinas versus pesas libres?” Enumera “Ejercicio de aislamiento con máquina de resistencia constante (p. ej., curl en polea de Scott, presión de tríceps en máquina de polea)”. Tenemos que suponer que el artículo se refiere a un cable que aplica la resistencia, ya que es poco probable que una “polea” esté unida al cuerpo. Cualquier ejercicio que utilice un cable aplicado directamente al cuerpo tendrá una resistencia variable en todo el rango de movimiento debido al momento en constante cambio de la articulación o articulaciones involucradas. También enumera “Ejercicio complejo con máquina de resistencia constante (por ejemplo, prensa de piernas en una máquina estándar)”. Si esto se refiere a un press de piernas de 45˚ (o cualquier otra prensa de piernas), entonces la resistencia vuelve a ser variable, ya que el momento de cada articulación cambiará con cada grado de movimiento y, por lo tanto, alterará el par de resistencia en todo el rango.

También se puede señalar que las “máquinas tipo leva” se enumeran como “resistencia variable”. Si bien esto suele ser cierto, debe señalarse irónicamente que una máquina, si estuviera diseñada con una leva perfectamente redonda cuya magnitud se aplicara radialmente a una extremidad, podría ser la única fuente de verdadera “resistencia constante”.

Tubos elásticos: Mayor estiramiento no siempre es mayor resistencia

NSCA establece en The Essentials of Strength Training and Conditioning, página 47, que “La característica más obvia de la resistencia elástica es que cuanto más se estira el componente elástico, mayor es la resistencia…” Es cierto que cuanto mayor es el estiramiento, mayor es la resistencia. tensión o magnitud de la resistencia, pero esto es solo la mitad de la ecuación porque debemos recordar que la resistencia al cuerpo es torsión, no solo fuerza. El momento es un factor igualmente influyente y si el momento de una unión en particular se acerca lo suficiente a cero, la resistencia en esa unión será insignificante. En los ejemplos a continuación, la mayor longitud de tubería prácticamente no producirá resistencia en el hombro.

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Press de pecho con tubos

La NSCA’s Essentials of Personal Training, página 317, muestra un “Press de pecho (banda de resistencia)”: un ejercicio de pie, de presión hacia adelante, para las extremidades superiores con un tubo envuelto alrededor del torso justo debajo de la axila. La vista superior de este ejercicio que se muestra a continuación ilustra que el tubo envuelto alrededor del torso produce un momento cero en la articulación del hombro en todo el rango y, por lo tanto, no hay resistencia en ese plano en la articulación del hombro que requeriría que el pecho (pectoral mayor) se mueva. ser reclutado más de lo que lo sería aducir horizontalmente el hombro en una posición de pie sin el tubo (una posición en la que el movimiento no es resistido por la gravedad). Hay un momento importante que resiste la extensión del codo, al menos al principio.

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