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Análisis del Centro de Masa

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El análisis del CM estudia la trayectoria, velocidad, aceleración y energía mecánica del centro de masa del deportista como sistema. El CM puede calcularse desde la cinemática de los segmentos (suma ponderada por masas) o integrando la GRF dividida por la masa (método de la plataforma de fuerzas, más preciso durante el contacto). La potencia mecánica del CM (método de Cavagna) discrimina los cambios de energía cinética y potencial y el trabajo externo realizado. La oscilación vertical del CM indica la eficiencia del modo locomotor: pequeñas oscilaciones implican menor trabajo gravitacional. La trayectoria del CM en vuelo (proyectil) permite verificar la conservación de energía y estimar alturas de salto con solo los datos de la plataforma de fuerzas. Variables medidas: GRF(t) y posición inicial del CM (o marcadores segmentales). Valores determinados: trayectoria del CM, velocidad vertical al despegue, altura de salto, trabajo mecánico externo e interno, porcentaje de recuperación energética.

>Modelo

ID:('ky', 483)


Aceleración CM

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$\vec a_{CM}=(\vec{GRF}-M\vec g)/M$

$M$
Masa corporal
$kg$
$vec{GRF}$
Fuerza de reacción del suelo
$N$
$vec a_{CM}$
Aceleración del centro de masa
$m/s²$
$vec g$
Vector gravedad
$m/s²$



>Modelo

ID:('gm', 4304)


Velocidad CM

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$\vec v_{CM}=\vec v_{CM,0}+\int_0^t \vec a_{CM}(\tau)d\tau$

$vec v_{CM}$
Velocidad del centro de masa
$m/s$
$vec v_{CM,0}$
Velocidad inicial del CM
$m/s$
$vec a_{CM}$
Aceleración del centro de masa
$m/s²$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 4305)


Posición CM

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$\vec r_{CM}=\vec r_{CM,0}+\int_0^t \vec v_{CM}(\tau)d\tau$

$vec v_{CM}$
Velocidad del centro de masa
$m/s$
$vec r_{CM}$
Posición del centro de masa
$m$
$vec r_{CM,0}$
Posición inicial del CM
$m$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 4306)


Energía CM

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$E_{CM}=\frac12Mv_{CM}^2+Mgy_{CM}$

$M$
Masa corporal
$kg$
$vec v_{CM}$
Velocidad del centro de masa
$m/s$
$E_{CM}$
Energía mecánica total del CM
$J$
$y_{CM}$
Posición vertical del CM
$m$
$g$
Aceleración de gravedad
$m/s²$



>Modelo

ID:('gm', 4307)


Trabajo externo

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$W_{ext}=\Delta E_{k,pos}+\Delta E_{p,pos}$

$Delta E_{k,pos}$
Suma de incrementos positivos de energía cinética
$J$
$Delta E_{p,pos}$
Suma de incrementos positivos de energía potencial
$J$
$W_{ext}$
Trabajo externo del CM
$J$



>Modelo

ID:('gm', 4308)


Recuperación energética

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$R%=100\frac{\Delta E_k+\Delta E_p-W_{ext}}{\Delta E_k+\Delta E_p}$

$R%$
Recuperación energética pendular
$%$
$W_{ext}$
Trabajo externo del CM
$J$



>Modelo

ID:('gm', 4309)


Altura de salto

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$h=gt_v^2/8$

$h$
Altura de salto
$m$
$g$
Aceleración de gravedad
$m/s²$
$t_v$
Tiempo de vuelo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 4310)


Velocidad despegue

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$v_{0,vert}=gt_v/2$

$v_{0,vert}$
Velocidad vertical de despegue
$m/s$
$g$
Aceleración de gravedad
$m/s²$
$t_v$
Tiempo de vuelo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 4311)


Oscilación vertical

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$\Delta y_{CM}=y_{max}-y_{min}$

$y_{max}$
Altura máxima del CM
$m$
$y_{min}$
Altura mínima del CM
$m$
$Delta y_{CM}$
Oscilación vertical del CM
$m$



>Modelo

ID:('gm', 4312)


Trabajo gravitacional

Storyboard



$W_{grav}=Mg\Delta y_{CM}$

$M$
Masa corporal
$kg$
$W_{grav}$
Trabajo gravitacional vertical
$J$
$Delta y_{CM}$
Oscilación vertical del CM
$m$
$g$
Aceleración de gravedad
$m/s²$



>Modelo

ID:('gm', 4313)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$R%$
R_pct
Recuperación energética pendular
%
$M$
M
Masa corporal
kg
$vec v_{CM}$
v_CM
Velocidad del centro de masa
m/s
$vec v_{CM,0}$
v_CM_0
Velocidad inicial del CM
m/s
$v_{0,vert}$
v0_vert
Velocidad vertical de despegue
m/s
$vec{GRF}$
GRF
Fuerza de reacción del suelo
N
$E_{CM}$
E_CM
Energía mecánica total del CM
J
$Delta E_{k,pos}$
Delta_Ek_pos
Suma de incrementos positivos de energía cinética
J
$Delta E_{p,pos}$
Delta_Ep_pos
Suma de incrementos positivos de energía potencial
J
$W_{ext}$
W_ext
Trabajo externo del CM
J
$W_{grav}$
W_grav
Trabajo gravitacional vertical
J
$h$
h
Altura de salto
m
$y_{max}$
y_max
Altura máxima del CM
m
$y_{min}$
y_min
Altura mínima del CM
m
$Delta y_{CM}$
Delta_y_CM
Oscilación vertical del CM
m
$vec r_{CM}$
r_CM
Posición del centro de masa
m
$vec r_{CM,0}$
r_CM_0
Posición inicial del CM
m
$y_{CM}$
y_CM
Posición vertical del CM
m
$g$
g
Aceleración de gravedad
m/s²
$vec a_{CM}$
a_CM
Aceleración del centro de masa
m/s²
$vec g$
g_vec
Vector gravedad
m/s²
$t$
t
Tiempo
s
$t_v$
t_v
Tiempo de vuelo
s

ID:(0, 483)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile