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Cambios de Dirección

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Los cambios de dirección (COD) implican decelerar el CM en la dirección inicial, redirigirlo y acelerar en la nueva dirección. La fuerza de fricción disponible entre el calzado y la superficie limita la fuerza lateral y por tanto la velocidad de cambio. El cono de fricción define la dirección máxima de la fuerza que puede ejercerse antes de deslizamiento. La energía se disipa parcialmente en la desaceleración y debe regenerarse en la reaceleración, lo que hace los COD metabólicamente costosos. La inclinación del CM (lean) durante el giro es la estrategia para equilibrar la fuerza centrífuga con la fricción y la gravedad. A mayor velocidad de entrada y menor radio de giro, mayor la fuerza centrípeta requerida y mayor el riesgo de lesión de LCA por la fuerza lateral sobre la rodilla. El tiempo de COD depende del ángulo de giro: un giro de 180° exige mayor desaceleración y reaceleración que uno de 45°.

ID:('ky', 459)


Fuerza centrípeta

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$F_{cent}=\frac{Mv_{CM}^2}{r_{giro}}$

$M$
Masa corporal
$kg$
$v_{CM}$
Velocidad del centro de masa
$m/s$
$F_{cent}$
Fuerza centrípeta requerida
$N$
$r_{giro}$
Radio de giro
$m$



ID:('gm', 4056)


Fricción disponible

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$F_{lat,max}=\mu GRF_{vert}$

$mu$
Coeficiente de fricción
$1$
$F_{lat,max}$
Fuerza lateral máxima disponible
$N$
$GRF_{vert}$
Fuerza vertical de reacción del suelo
$N$



ID:('gm', 4057)


GRF vertical dinámica

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$GRF_{vert}=Mg,factor_{GRF}$

$factor_{GRF}$
Factor dinámico de GRF
$1$
$M$
Masa corporal
$kg$
$GRF_{vert}$
Fuerza vertical de reacción del suelo
$N$
$g$
Gravedad
$m/s²$



ID:('gm', 4058)


Inclinación CM

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$\tan\theta_{lean}=\frac{F_{cent}}{Mg}=\frac{v_{CM}^2}{r_{giro}g}$

$M$
Masa corporal
$kg$
$v_{CM}$
Velocidad del centro de masa
$m/s$
$F_{cent}$
Fuerza centrípeta requerida
$N$
$r_{giro}$
Radio de giro
$m$
$g$
Gravedad
$m/s²$
$\theta_{lean}$
Ángulo de inclinación del CM
$rad$



ID:('gm', 4059)


Velocidad máxima sin deslizar

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$v_{max}=\sqrt{\mu g r_{giro}factor_{GRF}}$

$mu$
Coeficiente de fricción
$1$
$factor_{GRF}$
Factor dinámico de GRF
$1$
$v_{max}$
Velocidad máxima sin deslizar
$m/s$
$r_{giro}$
Radio de giro
$m$
$g$
Gravedad
$m/s²$



ID:('gm', 4060)


Energía disipada

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$W_{diss}=\frac12M(v_{entry}^2-v_{giro}^2)$

$M$
Masa corporal
$kg$
$v_{entry}$
Velocidad de entrada
$m/s$
$v_{giro}$
Velocidad durante el giro
$m/s$
$W_{diss}$
Energía disipada
$J$



ID:('gm', 4061)


Tiempo COD

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$t_{COD}=\frac{2v_{entry}}{a_{dec}+a_{acc}}$

$v_{entry}$
Velocidad de entrada
$m/s$
$a_{acc}$
Aceleración
$m/s²$
$a_{dec}$
Desaceleración
$m/s²$
$t_{COD}$
Tiempo de cambio de dirección
$s$



ID:('gm', 4062)


Fuerza valgo rodilla

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$F_{valgo}=F_{lat}\cos\theta_{rodilla}+GRF_{vert}\sin\theta_{rodilla}$

$F_{lat}$
Fuerza lateral aplicada
$N$
$F_{valgo}$
Fuerza lateral/valgo de rodilla
$N$
$GRF_{vert}$
Fuerza vertical de reacción del suelo
$N$
$ heta_{rodilla}$
Ángulo de rodilla
$rad$



ID:('gm', 4063)


Potencia COD

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$P_{COD}=F_{lat}v_{CM}$

$v_{CM}$
Velocidad del centro de masa
$m/s$
$F_{lat}$
Fuerza lateral aplicada
$N$
$P_{COD}$
Potencia mecánica COD
$W$



ID:('gm', 4064)


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