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LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
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
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
PLAN DE LA EXPOSICION
1. Biomecánica del Golpeo en Fútbol
2. Introducción al Análisis Biomecánico
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
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
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
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
del golpeo
• Transmitir al Balón la velocidad del pie
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Análisis Biomecánico Teórico
(Hay 1988, Anatomy Mechanics and Human Motion)
Que el balón llegue a la máxima velocidad a un
punto determinado de la portería
Vector velocidad Despegue
Vd (m/s)
Vd
Spin del Balón
Ws (grados/s)
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Análisis Biomecánico Teórico
(Hay 1988, Anatomy Mechanics and Human Motion)
Vdz
Vd
Vd
Vdy
Vdx
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Análisis Biomecánico Teórico
(Hay 1988, Anatomy Mechanics and Human Motion)
Que el balón llegue a la máxima velocidad a un
punto determinado de la portería
Vector velocidad de
Despegue del Balón
Vb (m/s)
Vector velocidad del pie
en el inicio del contacto
Vp (m/s)
Spin del Balón
Ws (grados/s)
Impacto
(transmisión de velocidad
del pie al balón)
Vb/Vp >1
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Balón con gran spin y velocidad moderada o alta
En la zona del balón que se mueve a favor de la corriente de
aire la presión disminuye
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
ω
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Balón con gran spin y velocidad moderada o alta
A velocidades (por encima 30 m/s) muy altas la fuerza de
Resistencia del aire que se opone al movimiento del balón disminuye
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Vector velocidad del pie en el inicio del contacto
Vp (m/s)
Vector velocidad del pie al
inicio fase de golpeo
Vpi (m/s)
Postura inicial (posición
angulares de las
articulaciones corporales)
“Cadena Cinética”
Incremento de
Velocidad del pie
durante la fase de
Golpeo
∆Vp
Transmisión Secuencial
de velocidades lineales y
angulares de los
segmentos
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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
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W
R
V
V=R ·W
VELOCIDAD EXTREMO LIBRE
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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
• Fase 3. Golpeo y acompañamiento
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GOLPEOS CON EL PIE.
Secuencia de velocidades (Lees, A. Y Nolan,
L.,1998)
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GOLPEOS CON EL PIE.
Transmisión del Momento Angular
aumento velocidad muslo
(lineal y angular)
flexió n rodilla
preestiramiento cuadriceps
flexión
flexión
GOLPEOS CON EL PIE.
Transmisión del Momento Angular
• 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
segmentos es prácticamente flexión
constante
• Con el momento angular constante:
el aumento o disminución de
velocidad de un segmento produce
una disminución o un aumento del
resto
Fr
flexión
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
GOLPEOS CON EL PIE.
Transmisión del Momento Angular
disminució n velocidad muslo
(lineal y angular)
extensió n rodilla
aumento velocidad pierna
(lineal y angular)
má xima velocidad
pie
Extensión
Rodilla
AceleraciónAceleración
-Deceleración Flexión
cadera
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Secuencias velocidades angulares muslo y
pierna (Reilly,1996)
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GOLPEOS CON EL PIE.
Intervención Muscular
Fase 2: Deceleración velocidad angular
de flexión del muslo y aceleración
velocidad angular extensión rodilla
• Gran activación muscular (80%)
– contracción concéntrica cuadriceps
– contracción excéntrica isquitibiales
(frenando extensión rodilla y flexión
cadera)
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GOLPEOS CON EL PIE.
Impacto
• Velocidad salida del balón 18-30 m/s
• Indice de eficacia del impacto:
velocidad balón=velocidad pie x Iei
– siempre mayor que 1
– A mayor índice mayor nivel de destreza
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Actividad Muscular. Teoría 1.
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)
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
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
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
PLAN DE LA EXPOSICION
1. Biomecánica del Golpeo en Fútbol
2. Introducción al Análisis Biomecánico
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
PREVENCION
LESIONES
RENDIMIENTO
DEPORTIVO
RESULTADO
TACTICA
DEPORTIVA
TÉCNICA
INDIVIDUAL
CONDICION
FÍSICA
MODELO
REFERENCIA
ENTRENAMIENTO
MATERIAL
CONTROL
MENTAL
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Análisis Biomecánico de la Técnica Deportiva
• Sistemas de Fotogrametría 2D y 3D
• Plataformas de Fuerza
• Electromiografía
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Sistemas Basados en el Reconocimiento de Marcadores
Pasivos Reflectantes
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Instrumentación
• Marcadores Pasivos de material reflectante
• Distintos tamaños según resolución: 14 mm
• Adheridos al cuerpo
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Instrumentación
Registro de Datos
Cámaras Luz Visible
Cámaras Luz Infrarroja
M2 Vicon: 60-1000 Hz; max 1280x1024 pixels
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
LABORATORIO DE BIOMECANICA DEPORTIVA
INEF_UPM
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Video
Simulación 3D
REPORT
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Análisis Biomecánico de Jugadores
Juveniles de alto Nivel
Juarez, D, C; Mallo,
Mallo, J, Lopez de Subijana y Navarro, E (2011).
Biomechanical anlaysis of kicking in young toptop-class soccer
players. Journal of sports Medecine and physical fitness, 51,
366--373.
366
Objectivos:
• Describir el patrón de movimiento de los jugadores
• Estudiar la posición angular de los segmentos
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
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
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Biomechanical analysis of kicking in young toptop-class soccer players, Juarez, (2006)
Table 1. Maximum velocities
PARAMETER
MEAN ± SD
Ball velocity
30.06 ± 1.54 m/s**
(m/s)
Linear velocity of the hip
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**
**Significant differences (p<0.01) with all velocities
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Biomechanical analysis of kicking in young toptop-class soccer players, Juarez, (2006)
Table 5. Segment angular positions
T1 (0 s)
(mean ± SD)
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
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
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 ±
10.32*
112.39 ± 15.74
112.15 ± 16.02
Segment Angle (º)
Ө1: trunk angle
Ө2: thigh angle
Ө3: shank angle
Ө4: foot angle
Ө2
Ө4
Ө1
Ө3
Trunk frontal
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Biomechanical analysis of kicking in young toptop-class soccer players, Juarez, (2006)
Figure 4. Maximum linear velocities sequence of the joint markers at the
key events
T 1: the instant (s) when the hip joint marker reached its maximum velocity. This time was
considered as 0 s
T 2: the instant (s) when the knee joint marker reached its maximum linear velocity
T 3: the instant (s) when the ankle joint marker reached its maximum linear velocity
T 4: the instant (s) when the toe joint marker reached its maximum linear velocity
Plataforma de Fuerzas
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Definición,
Instrumentación y
Protocolo
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 m2)
Máximo 10 cm de alto
30-4o Kg
1000 Hz
• Protocolo Sencillo
Registro Datos y Procesamiento
Instalación
Configuración: Tiempo,
frecuencia, disparo
Disparo
Plataforma de Fuerzas
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
contrario.
Fa
Fr
Plataforma de Fuerzas
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Información
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%
Frecuencia Natural 1000Hz
Golf
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Análisis de la Fuerza Explosiva en Fútbolistas
Jóvenes de alto Nivel
Juarez, D.; L. de Subijana,
Subijana, C.; Mallo J. y Navarro, E (2011). Acute
effects of endurance exercise on jumping and kicking performance in
top--class young soccer players. European Journal of Sport Sciences Vol
top
11(3).191 – 196
(In collaboration with Club Atletico de Madrid)
Objectives:
• Valorar la fuerza Explosiva General y Específica
• Estudiar la influencia de un esfuerzo aeróbico en la
fuerza Explosiva
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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
•
Test CMJ y Golpeos
3 CMJ
3 kicks
Fuerzas Veriticales
CMJ
F. vert. máx. (N)
Altura
(cm)
total
Fz1
Fz2
41,5
± 0,1
1673,75
±163,32
862,22
± 96,88
811,53
± 90,97
relativa
(BW)
2,54
± 0,26
%
Fz1
51,52
± 2,79
%
Fz2
48,48
± 2,79
Fuerzas Verticales
Bolpeo de Balón
Maximum Vertical Force
Absolute
N
2694,44 ± 616,59
Relative
(BW)
4,29 ± 0,77
Ball Velocity
M/s
28,25 ± 1,68
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Electromiografía
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
actuación muscular
Electrodos superficiales
colacados sobre la piel
Registro Datos y Procesamiento
Colocación electrodos
Configuración: Tiempo,
frecuencia
Disparo
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Injury incidence in a Spanish subsub-elite
professional football team: A prospective
study during four consecutive seasons
Mallo, J, González
Mallo,
González,, P., Veiga
Veiga,, S. and Navarro, E. (2011) Injury
incidence in a Spanish subsub-elite professional football team: A
prospective study during four consecutive sea sons. Journal
of Sports Science and Medicine 10, 731731-736
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LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
LABORATORIO DE BIOMECÁNICA DEPORTIVA
Estudio de la Lesión de Isquitibiales mediante
Análisis Biomecánido
Archit Navandar
Navandar,, Marco Gulino,
Gulino, Enrique Navarro
• Objetivo: Comparación del Test de Isquiotibiales y
el Método de Análisis Dinámico Inverso en
jugadores sin lesión y con lesión de Isquiotibiales
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Análisis Biomecánico 2D
Estudio del Rendimiento en Deportes de Equipo
•Distancia Recorrida
•Análisis de la Velocidad
•Posiciones y Distancias
• Categorización de velocidades
• Goniómetros
• DLT2D
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REFEREEING DEPARTMENT
BIOMECHANICAL MATCH ANALYSIS
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BIOMECHANICAL MATCH ANALYSIS
Penalty
Penalty
The main objective is to
calculate the position
(X,Y) of the referee
through the time
58´30
58´30
Distance
Distance
22.69
22.69
GER-AUS
GER-AUS
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METHODS
METHODS
Data
. Football
collection
Data collection.
collection.
Football
•3
•3 Fixed
Fixed Cameras
Cameras on
on the
the
main
main stand
stand
•Calibration.
•Calibration. Coordinates
Coordinates
of
of six
six points
points
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DECISION
NO PITADO
PITADO
POSICIONAMIENTO
ARBITRO
DISTANCIA FALTA
ANGULO DE VISTA
ARBITRO ASISTENTE
DISTANCIA LINEA FJUEGO
ANGULO DE VISTA
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Distance
10.52
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