No es necesario conocer las leyes de Newton para dar un buen golpe. Pero siguiendo ese razonamiento tampoco es necesario conocer la historia de tu arte marcial o cómo se pronuncian los golpes en el idioma que le dio origen. Ni siquiera es necesario tener una técnica perfecta o una respiración sincronizada. ¡Mucho menos conocer las normas de comportamiento en clase o las del combate deportivo!
Soy de los que piensa que todo lo anterior tiene importancia y en ese todo incluyo tener unos mínimos conocimientos de física. Las leyes de la física afectan a todo y por tanto son las normas que cualquier arte marcial o deporte de combate van a tener que cumplir. La biomecánica juega un papel esencial en el entrenamiento, ya sea para la práctica deportiva o para otros fines y debemos conocer sus fundamentos. Y juega un papel esencial porque está más que demostrado que la aplicación de estos conocimientos resulta muy provechosa.
Pero la mayoría de los practicantes de artes marciales y deportes de combate tenemos un grave problema con el entendimiento de cómo nos afecta la física y la aplicación de este conocimiento para mejorar nuestro arte. Entre las carencias que me he encontrado todos estos años, destaca la arbitrariedad en el uso de términos como potencia, fuerza o energía. Esto ha sido una constante en mi camino marcial.
En el mundillo de las artes marciales y los deportes de contacto existe un enorme jaleo con las magnitudes físicas. Y lo considero enorme, no solo por la falta de entendimiento, sino porque me he encontrado dolorosísimas patadas a la física en afamadas revistas, en la boca o mano grandes maestros, comentaristas deportivos e incluso en temarios oficiales de federaciones que dependen del Ministerio de Cultura y Deportes.
Lejos de buscar culpables, con este artículo pretendo poner algo de luz al respecto, esperando que sea de utilidad para todos los lectores. Los habituales de nuestra página ya habréis disfrutado de unos cuantos artículos sobre física aplicada a las artes marciales y os podréis preguntar «Chou, ¿no podrías haber empezado por aquí?». Pues podría, pero gracias a esos artículos ahora tengo material de apoyo que puedo utilizar para explicar mejor el tema de las magnitudes, cosa que no es sencilla.
Y es que no se trata de saber recitar una definición generalista junto a su fórmula matemática, sino de tener una comprensión verdadera que podamos aplicar e integrar en nuestros entrenamientos. Concretamente en la práctica de artes marciales, independientemente de que se enfoquen en el combate, la práctica deportiva, la defensa personal o cualquier otra orientación. De eso va este artículo, de explicar las magnitudes físicas en base a la realidad marcial; así que te ruego me disculpes si no soy absolutamente preciso y no me pongo a detallar cosas como las magnitudes tensoriales.
Magnitudes vectoriales y escalares
Para nuestro nivel de aplicación consideraremos dos grandes tipos de magnitudes:
- Las magnitudes vectoriales se caracterizan por una dirección, un sentido que acompañan a su valor. Imagina que lanzas un puñetazo a una velocidad de 40 kilómetros por hora. El valor (formalmente denominado como módulo o intensidad) de esta velocidad es realmente alto, pero si la dirección y el sentido no está en la trayectoria de lo que quieres golpear, de poco te va a servir. Otros ejemplos de magnitudes vectoriales serían la fuerza o la aceleración.
- Las magnitudes escalares se definen únicamente por su valor. La masa de ese puño que lanzaste a 40 kilómetros por hora no requiere de una dirección para definirse. Otros ejemplos de magnitudes escalares serían la distancia, la energía o el tiempo.
Inercia, masa, peso y cantidad de movimiento
La primera ley de Newton, conocida como principio de inercia postula que un cuerpo permanecerá en su estado de movimiento o reposo a menos que una fuerza externa actúe sobre él. La inercia representa la resistencia de un cuerpo (un objeto físico, con masa) a cualquier cambio en su movimiento o en su estado de reposo. Cuanto mayor es la masa de un cuerpo, mayor será su inercia.
Masa y peso son términos que suelen emplearse indistintamente, pero no son lo mismo. La masa de un cuerpo es una magnitud escalar constante en todas partes, mientras que el peso es una fuerza (magnitud vectorial) de atracción ejercida sobre un objeto por acción gravitatoria de la Tierra.
Cuando un cuerpo está en movimiento adquiere lo que se denomina como “momento” o “cantidad de movimiento” y se calcula multiplicando su masa por su velocidad (Momento = masa x velocidad). Cuanto mayor sea la cantidad de movimiento, más fuerza será necesaria para modificar el movimiento de ese cuerpo.
Esto suena muy parecido al concepto de inercia, pero mientras que la inercia existe cuando un objeto está en reposo, la cantidad de movimiento sólo está presente en los cuerpos que se están moviendo. Lo fundamental de esta sección que acabas de leer es que entiendas que:
- Para modificar el movimiento de un cuerpo hace falta una fuerza que actúe sobre él.
- Cuanta más masa tenga un cuerpo y más velozmente se mueva, mayor será la fuerza que tendrás que ejercer para modificar su movimiento. Esto queda representado por la cantidad de movimiento o momento.
Fuerza
En física clásica, la fuerza se define como un fenómeno capaz de modificar el movimiento de un cuerpo o deformarlo. Aplicando fuerza podemos poner en movimiento un cuerpo que está en reposo. Si ya se estaba moviendo podemos frenarlo, cambiar la dirección en la que se está moviendo o acelerarlo. La fuerza se caracteriza por la masa de ese cuerpo y la aceleración que le transmite. Así, el newton, la unidad de medida de la fuerza según el Sistema Internacional se define como la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1m/s² a un objeto de 1kg de masa.
Al ejecutar un puñetazo nuestro cuerpo hace fuerza para acelerar nuestro brazo que estaba en reposo y nuestro puño se ponga en movimiento hacia nuestro objetivo. En el recorrido de nuestro puñetazo nuestro cuerpo puede imprimir fuerza para acelerarlo, para mantener su velocidad o simplemente para que la gravedad no haga que el brazo se caiga hacia el suelo. Si la fuerza desaparece, dejaremos de acelerar el brazo y la velocidad del mismo comenzará a descender.
Cuando impactemos nuestro brazo se tensará, o debería, si no queremos sufrir las consecuencias del golpe. En ese momento podremos seguir penetrando u optemos por recoger el golpe. La dirección será distinta, pero en ambos casos será necesario aplicar fuerza. Otra cosa que ocurre en el momento del impacto es que tanto lo que hayamos golpeado como nosotros mismos deberemos hacer fuerza en sentido contrario para encajar el golpe.
Pero no todo son golpes en las artes marciales. Imagina una llave, como el armbar de la ilustración donde el oponente se resiste de tal forma que no se observa ningún movimiento. El brazo está parado, no se observa ninguna aceleración ¿entonces eso quiere decir que no hay fuerza?
Como observador externo puede parecer que no hay ninguna fuerza actuando, pero hay más de un motivo por el que un cuerpo puede estar parado. El primero es porque efectivamente no haya ninguna fuerza que actúe sobre él y el segundo porque las fuerzas se anulen. En nuestro planeta puedes quedarte parado pero la gravedad está actuando permanentemente sobre ti. Puede que no te des cuenta porque tu cuerpo y el suelo cumplen su función de soportarla, pero tan pronto como saltes o te desequilibres notarás su presencia.
El impulso, la fuerza y el tiempo
En el mundo real, lo cual incluye nuestros golpes, la fuerza no se suele aplicar de forma constante a lo largo del tiempo. Cuando los pies toman impulso haciendo fuerza contra el suelo, no aplican la misma fuerza a lo largo de todo el tiempo que están en contacto con el mismo. Del mismo modo, como introduje en la explicación de fuerza, cuando pegamos un puñetazo, nuestros músculos no hacen la misma fuerza en todo momento para lanzar el puñetazo y del mismo modo no la realizan durante el impacto. La siguiente gráfica muestra un ejemplo de la evolución de la fuerza en tres tipos de golpes distintos
La curva azul (golpe 1) representa un golpe de gran intensidad con una duración muy corta de contacto, como podría ser un puñetazo directo a la cara con la mano desnuda. Se alcanza un importante pico de fuerza y la cara rápidamente se desplaza del puño por la acción de esta fuerza. La curva verde (golpe 3) presenta una duración mucho mayor, pero el pico de fuerza está muy por debajo del golpe 1. Si pegamos un gancho con un guante de sparring al estómago el material protector absorberá el golpe, reduciendo el pico de fuerza pero aumentando el tiempo de contacto. La curva roja (golpe 2) representaría un término medio de las dos anteriores.
El impulso mecánico se considera como la variación de la fuerza en función del tiempo (Impulso = Fuerza x tiempo). Aplicado sobre un cuerpo, un impulso puede cambiar el movimiento de un cuerpo, esto es su momento lineal. De hecho, tiene las mismas unidades y dimensiones que el momento lineal: kg·m/s. La explicación matemática lo que te acabo de explicar puede resultar compleja, lo fundamental es que entiendas que la fuerza no se suele aplicar de forma constante y que los efectos en un cuerpo no son los mismos dependiendo del tiempo en el que se aplica una misma fuerza. Y esto lo experimentamos constantemente en nuestra vida.
Cuando tras realizar un salto caes correctamente y puedes flexionar las piernas para ir absorbiendo la fuerza (de la gravedad) poco a poco, es mucho menos doloroso que si caes con las piernas estiradas o con otra parte del cuerpo que tenga que absorber la fuerza de golpe. Podemos tener dos coches que alcancen los 200 Km/h, pero no es lo mismo hacerlo en 3 segundos que en 2 minutos. Tampoco son los mismos efectos si frenas (aplicar una fuerza en sentido contrario a nuestro movimiento para parar el coche) de golpe que si lo haces en 30 segundos. La siguiente tabla muestra para un impulso de 500 unidades, cómo variaría la fuerza que deberías soportar en función del tiempo que necesites.
| Fuerza (newtons) | Tiempo (segundos) | Impulso |
| 500 | 1 | 500 |
| 250 | 2 | 500 |
| 100 | 5 | 500 |
| 50 | 10 | 500 |
Apliquemos esto al contexto de las artes marciales. Si empujas un saco durante 10 segundos, podrás conseguir que se mueva bastante, pero el saco no va a sufrir prácticamente nada. Si pones la misma fuerza en un golpe donde tu pierna contacta con el saco medio segundo, los efectos serán considerablemente distintos.
La conclusión práctica es que para que nuestros golpes sean lo más efectivos posible debemos transferir la mayor fuerza posible en la menor cantidad de tiempo. Si nos prolongamos mucho en el tiempo estaremos empujando en lugar de golpeando. Y antes del impacto, tus músculos son los que transfieren la fuerza para lanzar (acelerar) el golpe, interesando igualmente que esto se realice en el mayor impulso posible. Por eso es tan importante para las artes marciales y deportes de combate trabajar la fuerza explosiva.
Cuando en los programas de televisión o en la típica máquina de feria dan un valor concreto de “la fuerza de tu golpe” en lugar de una gráfica, lo que realmente suelen dar es el pico de la fuerza, esto es, su valor máximo. Este dato, en si mismo no tiene porqué ser significativo respecto a los daños que se puedan causar, lo cual depende de otros factores además de la fuerza. Aunque evidentemente, si la fuerza es enorme el resto de factores pueden dejar de importar.
¿Hace falta que un golpe viaje con fuerza para hacer daño?
Cuando lanzamos una pelota esta toma impulso mientras nuestro cuerpo está actuando sobre ella. En el momento en el que soltamos la pelota dejamos de ejercer fuerza en la misma y simplemente viajará con la velocidad que la hemos proporcionado. Como esa pelota lanzamos en el planeta Tierra hay otras fuerzas actuando sobre la misma, destacando la fuerza de la gravedad o la del rozamiento que se encargarán de parar su movimiento. Lo que está claro es que la fuerza de nuestros músculos ya no actúa sobre la pelota una vez la hemos soltado.
La pelota viaja por la fuerza que aplicamos durante el tiempo que estaba en nuestra mano. Esta fuerza aceleró la masa de la pelota (Fuerza = masa x aceleración) concediéndola una velocidad (aceleración = velocidad / tiempo) que fue creciendo hasta que abandonó nuestra mano. A partir de ese momento dejamos de aplicar fuerza sobre la pelota, por tanto no la aceleramos, lo que inexorablemente la llevará a estrellarse contra el suelo.
De igual manera cuando, lanzamos un golpe puede haber un momento en el que nuestros músculos ya no estén aplicando fuerza y simplemente nuestras extremidades estén viajando a una determinada velocidad. Pero aunque no exista ninguna fuerza actuando en nuestras extremidades o en una pelota, si estos están viajando una velocidad considerable y nos impactan lo vamos a notar.
Así que, no hace falte que un golpe viaje con fuerza para hacer daño, lo que hace falta es que viaje con la velocidad suficiente. La culpable de esto es la magnitud que te voy a presentar a continuación: la energía.
Energía
Tenemos una pelota viajando a una velocidad constante. En algún momento alguien la impulsó, pero ahora mismo no hay ninguna fuerza actuando sobre ella. Lo que sí tiene es energía y concretamente energía cinética (Energía Cinética = 1/2 masa x velocidad²). Seguramente habrás oído que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Si no lo has oído, ya puedes tener claro que precisamente esta capacidad de transformarse es lo que define a la energía.
La energía cinética de un cuerpo es la energía que este posee debido a estar en movimiento. Si un cuerpo está en movimiento tiene energía cinética. Cuando ocurre un choque, la energía cinética se transforma causando (entre otras cosas) deformaciones en los cuerpos que chocan, pudiendo causar todo tipo de estragos. También puede causar cosas buenas, gracias a la energía cinética del viento podemos mover las aspas de los molinos. En nuestra web tienes un artículo completo dedicado a la energía de los golpes, visítalo para saber más al respecto.
Trabajo
En mecánica (lo que incluye la biomecánica) la definición específica de energía es la capacidad para realizar un trabajo. Ningún trabajo puede realizarse sin energía. Tus músculos necesitan energía para moverse … ¡y al moverlos hacen fuerza! Por tanto, debe existir una relación entre energía, trabajo y fuerza.
El trabajo se define como la fuerza que necesitamos emplear en un objeto físico para moverlo. Muy importante, solo existe trabajo cuando hay un desplazamiento del centro de masas del cuerpo sobre el que se aplica la fuerza, en la dirección de dicha fuerza (Trabajo = Fuerza × desplazamiento). Este trabajo que realiza la fuerza sobre ese cuerpo será equivalente a la energía necesaria para desplazarlo. Por esta razón energía y trabajo emplean la misma medida: el julio (J). Entonces, si son equivalentes, ¿porqué se llaman de distinta forma? Te pongo un ejemplo práctico.
El trabajo existe porque hay una fuerza actuando y necesariamente se ha empleado energía para producirlo. Sin embargo, la existencia de la energía no significa que se esté produciendo un trabajo. La energía puede almacenarse, el trabajo no. Un golpe puede tener energía y hacer un trabajo, pero nunca puede tener un trabajo.
Imagina que has lanzado un puñetazo y por su velocidad, en el momento del impacto tiene una energía (cinética) de 100 julios. Parte de estos 100 julios de tu energía cinética se transformarán en calor, en la emisión del sonido del golpe y en causar deformaciones en los cuerpos que chocan. Es más, tu golpe puede seguir moviéndose y conservar cierta energía cinética.
El trabajo del golpe sólo existirá cuando este haya sido capaz de desplazar otro cuerpo, lo cual, en nuestra aplicación puede resultar confuso. ¿Cómo calculamos el trabajo del golpe? ¿En función de lo que se mueva el oponente? ¿Midiendo las deformaciones causadas? El trabajo no es una medida que resulte útil para cuantificar un golpe en el ámbito de los deportes de combate, motivo por el cual probablemente nunca habrás oído emplear este término para referirse a un golpe o a sus efectos.
Potencia
El término trabajo como magnitud física no se suele emplear en el campo de las artes marciales, pero tenía que introducirlo para facilitar la comprensión de la última magnitud que trataremos en este artículo. La potencia se define como la cantidad de trabajo realizada por unidad de tiempo (Potencia = Trabajo / tiempo). Su unidad según el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (W). Un vatio equivale a una tasa de transferencia de energía de 1 julio por segundo.
Sin embargo, en el ámbito biomecánico la potencia no se suele expresar con estas magnitudes, sino con otras que nos resultan más familiares y que están “ocultas” en la fórmula anterior.
- Como sabemos que Trabajo = Fuerza x desplazamiento, podemos sustituir en la fórmula de Potencia = Trabajo / tiempo y tenemos que…
- Potencia = Fuerza x desplazamiento / tiempo. Como además sabemos que velocidad = desplazamiento / tiempo …
- lo sustituimos y llegamos a la fórmula de Potencia = Fuerza x velocidad
Si te has perdido en las ecuaciones matemáticas, simplemente quédate con que Potencia = Trabajo / tiempo y Potencia = Fuerza x velocidad son dos maneras igualmente válidas de expresar la potencia. Ahora bien, en la segunda definición nos hemos quitado de en medio la magnitud Trabajo a cambio de otras dos magnitudes con las que estamos más familiarizados en el mundo de las artes marciales y los deportes de combate: la fuerza y la velocidad.
Desde un enfoque biomecánico, lo que resulta interesante analizar es la potencia muscular, en relación con la fuerza que desarrolla el músculo y su velocidad de contracción, lo cual es bastante complejo y queda fuera de lo que pretende este artículo. Sin, embargo, en el ámbito de las artes marciales, cuando se emplea el término “potencia” suele referirse al golpe. Aquí es donde la cosa se lía a lo grande y empiezan a surgir dudas del tipo:
- ¿Un golpe es potente porque realiza un trabajo muy rápido? ¿Cuál es el trabajo de un golpe, desplazar lo que golpea?
- ¿Si estoy haciendo sombra o practicando kata mi golpe no realiza ningún trabajo porque no está desplazando nada? Entonces, como el trabajo es cero, ¿Cuándo practico kata o hago sombra mis golpes no tienen ninguna potencia?
- Cuando alcanzo mi velocidad máxima es porque ya no hay ninguna fuerza que acelere mi golpe. Entonces, como mi fuerza es cero ¿mi golpe a velocidad máxima no tiene potencia?
- ¿Hay que pegar a potencia máxima? ¿Quizás a velocidad máxima? ¿A fuerza máxima?
Podría seguir con ejemplos de este tipo, pero no quiero correr el riesgo de que a algún lector le explote la cabeza, así que voy a lo práctico, lo más seguro es que:
- Cuando tu entrenador te pide que golpees con más potencia se está refiriendo a que golpees más fuerte o más rápido o ambas.
- Cuando tu entrenador te dice que tienes que ganar potencia se está refiriendo a que realices ejercicios que te permitan lanzar golpes con más fuerza y que adquieran mayor velocidad.
Además de velocidad y fuerza, tu entrenador puede estarse refiriendo a que quiere que tus golpes hagan más daño. Como expliqué antes, que un golpe haga daño depende de muchos factores y recuerda: a la física no le importa quién lanza el golpe. Cuando dos cuerpos colisionan ambos pueden sufrir daños, da igual a quién se le ocurriera la idea de hacerlo.
Conclusión: Los artistas marciales debemos entender cómo nos afectan las magnitudes físicas básicas de la biomecánica
Usar de forma incorrecta los términos que designan las magnitudes físicas suele ser el reflejo de un mal entendimiento de las mismas. Todo practicante experimentado de artes marciales y deportes de combate debería tener un conocimiento básico de las magnitudes y entender cómo afectan a su disciplina.
Si reflexionáis tras leer el artículo, frases tan típicas como decirle a alguien "golpea más fuerte" o "dale más potencia", están bastante vacías sentido. Me atrevo a decir que prácticamente cualquiera que escuche estas frases las entenderá de forma equivalente, interpretando cosas del tipo "mis golpes tienen que hacer más daño" o "tengo que golpear más rápido".
Entiendo que hay expresiones que son ya frases hechas, casi como refranes de este mundillo, pero aún así, debemos asegurarnos de que el mensaje que queremos transmitir se entiende completamente. De nada sirve pedir "más fuerza" a un alumno, si el alumno no sabe cómo poder transmitir más fuerza para acelerar su brazo, a excepción de hacer el burro corriendo el riesgo de autolesionarse o de realizar un gesto técnico inadecuado con el que "la fuerza" que gane no le termine rentando.
Espero que con este artículo haya podido contribuir a un mejor entendimiento de las magnitudes físicas más relevantes que afectan a las artes marciales y a los deportes de combate. Como la física aplicada a las artes marciales es uno de los temas estrella de esta web y este artículo contiene información que sirve de base para cualquier otro sobre física o biomecánica, estaré atento a mejoras e iré enlazando los nuevos artículos que publique sobre el tema. Si tienes alguna duda o quieres contribuir a mejorar este artículo, puedes dejarnos un comentario.
