E3 Interacciones Mecánicas Ambientales

Tópico

La interacción del pie o la pezuña con el suelo genera la fuerza de reacción del suelo, que junto con la gravedad es la única fuerza externa capaz de cambiar la cantidad de movimiento del mamífero durante la locomoción terrestre. Esta fuerza de reacción del suelo tiene tres componentes: una componente vertical, que sostiene el peso del cuerpo y genera la propulsión hacia arriba; una componente anteroposterior, que frena el cuerpo durante la fase de impacto del apoyo y lo propulsa hacia adelante durante la fase de despegue; y una componente mediolateral, que estabiliza al cuerpo de lado a lado.

La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo.

Dentro de ese mismo patrón temporal, la rapidez con la que la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sube desde cero hasta su primer pico —la tasa de carga— es un indicador clave del riesgo de lesión: cuanto más abruptamente sube la fuerza al inicio del apoyo, mayor es el riesgo de lesión por sobrecarga en las estructuras que reciben ese impacto.

La magnitud máxima que pueden alcanzar juntas las componentes anteroposterior y mediolateral de la fuerza de reacción del suelo, las que actúan en el plano horizontal, está limitada por el coeficiente de fricción entre el pie y el suelo: cuanto mayor es ese coeficiente de fricción, mayor es la fuerza horizontal máxima que el pie puede ejercer contra el suelo sin deslizar, y cuanto menor es el coeficiente, menor es esa fuerza horizontal máxima disponible.

El punto exacto de la planta del pie donde se aplica, en cada instante, la fuerza de reacción del suelo —el centro de presión— no coincide en general con la proyección del centro de masa sobre el suelo, y esa distancia entre ambos puntos es lo que define el momento externo que la fuerza de reacción del suelo ejerce sobre el centro de masa del animal.

La forma exacta en que la fuerza de reacción del suelo cambia la cantidad de movimiento del animal, mencionada al comienzo, queda determinada por la integral de esa fuerza a lo largo del tiempo que dura el apoyo: esa integral, llamada impulso, es igual en magnitud al cambio en la cantidad de movimiento del animal producido durante ese mismo apoyo.

Cuando se compara la fuerza de reacción del suelo entre mamíferos de tamaños corporales muy distintos, el valor pico de su componente vertical, expresado como múltiplo del peso corporal del animal, resulta aproximadamente el mismo para un mismo modo locomotor, sin importar si se trata de un animal pequeño o de uno mucho más grande. Esta constancia relativa es la que permite tratar como equivalentes, dentro de esta interacción con el suelo, la locomoción de mamíferos de tamaños muy diferentes.

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