En relación a lo planteado por Gonzalez-Badillo y Ribas 2002, desde la física o la mecánica, se estudia la fuerza muscular desde el efecto externo que produce, iniciando o deteniendo un movimiento, aumentando o disminuyendo su velocidad, o cambiándolo de dirección. Desde la fisiología se estudia la fuerza desde una manifestación interna, y se entiende a la misma como la capacidad de producir tensión que tiene el músculo al activarse. A raíz de esta interacción de fuerzas internas y externas surge un nuevo concepto a saber, la Fuerza Aplicada.
La fuerza aplicada hace referencia al resultado de la acción muscular sobre las resistencias externas, esta resistencia puede ser el propio peso corporal o cualquier resistencia ajena al sujeto.
Esta fuerza aplicada la podemos medir a través de los cambios de aceleración de las resistencias externas, como así también por la deformación, tanto por tensión como por compresión, que produce sobre un objeto como por ejemplo un dinamómetro.
De esta manera podemos comprender que la magnitud de la tensión generada en el músculo, no se corresponde con la magnitud de fuerza medida externamente ya que la tensión que podemos generar internamente depende de varios factores, como por ejemplo la longitud del músculo. A medida que aumenta o disminuye la longitud del músculo, respecto de la longitud óptima, la tensión es cada vez menor. Del mismo modo, la resistencia que ofrece un cuerpo externo tampoco es la misma durante todo el recorrido de la articulación, o de las articulaciones en el caso de movimientos poli articulares.
Lo citado anteriormente podríamos ejemplificarlo con el ejercicio de curl de bíceps, tal como podemos observar en la figura 3, la tensión muscular o fuerza de contracción cambia según el ángulo de aplicación de la fuerza. En este caso se produce el máximo momento de fuerza cuando la articulación del codo se encuentra en un ángulo cercano a los 90°, en esa longitud muscular es cuando la musculatura del bíceps braquial puede desarrollar mayor tensión, la cual será la máxima posible si la resistencia es máxima, aunque también es precisamente ese momento donde la desventaja mecánica es mayor ya que el brazo de palanca también lo es (figura de la izquierda – línea azul), y por lo tanto cuando más lento es el movimiento dentro del todo el recorrido articular. Así, en este momento en particular donde se produce la máxima tensión (fuerza interna) la fuerza aplicada será muy pequeña, ya que la velocidad disminuye sin cambios significativos en la aceleración, por lo tanto la fuerza aplicada será igual o ligeramente superior a la fuerza correspondiente al propio peso de la resistencia que hay que desplazar (Gonzalez-Badillo y Ribas 2002).
Revisando los blogs de G-SE, encontré que Juan José González Badillo define este concepto de la siguiente manera:
Ni el concepto de fuerza desde el punto de vista de la mecánica ni desde la fisiología coincide o representa de manera total a la “fuerza” que debemos analizar en el deporte. Lo que nos interesa en el deporte es la fuerza aplicada en las acciones deportivas y en las valoraciones de la propia fuerza a través de los tests adecuados. Para comprender este concepto tendríamos que responder al menos a cuatro preguntas:
1. ¿Qué fuerzas intervienen al aplicar la fuerza? 2. ¿De qué depende la velocidad con la que se desplaza una carga? 3. ¿Cuál es el indicador de que se aplica más o menos fuerza? 4. ¿A mayor tensión muscular mayor fuerza aplicada?
En relación con la primera pregunta, debemos conocer que en toda acción deportiva se dan dos fuentes de fuerza: i) la fuerza (tensión) que genera el músculo, lo que podríamos llamar fuerza interna, y ii) la fuerza que representa la carga o resistencia que hay que superar (peso a vencer o la resistencia al desplazamiento de los cuerpos), lo que podríamos llamar fuerza externa. De la interacción entre la fuerza interna y externa surge la fuerza aplicada, que es la fuerza que debemos analizar en el deporte. Por ello, la fuerza aplicada será el resultado de la acción muscular sobre las fuerzas externas, o dicho de otra manera, será el grado en el que se manifiesta externamente la tensión interna generada en el músculo. Por tanto, la fuerza aplicada no es ni la tensión del músculo ni la carga que se desplaza.
Lo indicado en el párrafo anterior nos da la respuesta a la segunda pregunta. La velocidad a la que se desplaza una carga depende de la diferencia entre la fuerza aplicada [m·(g+a)] y la fuerza que representa la carga a desplazar (m·g). Es decir, depende de m·a. Por ello, para que se produzca desplazamiento (velocidad), esta diferencia tiene que ser positiva, porque si la fuerza aplicada fuera inferior a m·g (valor de fuerza aplicada que se podría medir, por ejemplo, a través de una plataforma de fuerza), la diferencia sería negativa, no existiría el componente m·a y no habría desplazamiento y, por tanto, tampoco velocidad.
De los dos párrafos anteriores se deduce la respuesta a la tercera pregunta. El indicador de que se aplica más o menos fuerza ante la misma carga es la velocidad con la que se desplaza la carga. En la figura 1 se puede comprobar lo que acabamos de decir en un test real. Ante una misma carga / masa (37 kg), cuanto mayor es la fuerza aplicada mayor es la velocidad. Además, la mayor velocidad ante la misma carga significa una mayor producción de fuerza en la unidad de tiempo, es decir mayor pendiente o RFD (rate of force development). Los valores reales de RFDmáx para las distintas pendientes fueron de 1800 N·s-1 para la velocidad de 0,45 m·s-1 , 2250 N·s-1 para 0,66 m·s-1 , 3000 N·s-1 para 0,84 m·s-1 y 4000 N·s-1 para 0,93 m·s-1 .
Figura 1: Efecto de distintos valores de la fuerza aplicada ante la misma carga / masa (37 kg) sobre la velocidad de ejecución y la pendiente (RFD) (Datos de nuestro laboratorio).
Esto nos aporta una aplicación práctica muy importante, y es que para saber si se ha mejorado la fuerza aplicada (el rendimiento) sólo es necesario medir la velocidad ante la misma carga absoluta. Esta mejora de la fuerza aplicada vendrá generalmente acompañada de una mejora de la “fuerza máxima” medida ante una carga que sólo se puede desplazar una vez (1RM), pero no necesariamente. En cualquier caso, esto seguiría siendo algo secundario, aunque podría ser objeto de análisis para una mejor comprensión y explicación del efecto del entrenamiento.
La cuarta pregunta tiene una respuesta clara: no hay una relación directa entre la tensión muscular y la fuerza aplicada. Por ejemplo, cuando se realiza una sentadilla completa con una carga máxima, en la fase concéntrica del movimiento, a un ángulo aproximado de 90º, se llega a un punto crítico en el que la velocidad es mínima, llegando a una situación de casi acción estática. En esta elongación muscular es cuando se alcanza la máxima tensión muscular, porque la posibilidad de formación de puentes cruzados es la máxima, dada la elongación intermedia de los músculos agonistas:especialmente cuádriceps y glúteos, y porque la velocidad es mínima, lo cual permite también una mayor formación de puentes cruzados. Por tanto, en ese momento la tensión muscular es máxima, mientras que la fuerza aplicada es mínima, lo cual se comprueba por la mínima velocidad del desplazamiento. Por tanto, a mayor tensión no le corresponde necesariamente mayor fuerza aplicada. Una vez superado este punto crítico, la tensión muscular disminuye, por la mayor velocidad de acortamiento muscular, mientras que la fuerza aplicada aumenta, lo cual se comprueba por el aumento de la velocidad en la última fase del recorrido. Por tanto, durante el desplazamiento, a la fase de máxima tensión muscular le ha correspondido la fase de mínima fuerza aplicada.
Pero para seguir entendiendo el concepto de fuerza aplicada y sus aplicaciones, debemos poder responder a más cuestiones. Suponiendo que el sujeto pone su máximo empeño en aplicar la máxima fuerza y lo más rápidamente posible:
1. ¿De qué depende la fuerza aplicada? 2. ¿Por qué tiene importancia la pregunta anterior y su respuesta? 3. ¿Qué problema plantea dicha pregunta y su respuesta? 4. ¿Cuál es la solución a dicho problema?
En relación con la primera pregunta. En un mismo sujeto, la fuerza aplicada depende directamente de dos factores equivalentes; i) el tiempo disponible para aplicar fuerza y ii) la velocidad a la que se desplaza la resistencia. Se podría emplear cualquiera de las dos variables, tiempo o velocidad, de manera indiferente como factor del que depende de manera directa la fuerza aplicada.
La dependencia del tiempo se puede explicar con el siguiente ejemplo. Si colocamos un medidor de fuerza isométrica o estática en la mano de un sujeto y le pedimos que intente cerrar la mano lo más fuerte y rápidamente posible hasta que no pueda alcanzar más fuerza, habremos medido la fuerza máxima que es capaz de aplicar el sujeto en esa acción y también la rapidez con la que la alcanza. Suponiendo que el sujeto haya alcanzado 500 N de fuerza en un tiempo de 600 ms, la fuerza aplicada habrá ido aumentando durante los 600 ms hasta alcanzar los 500 N. Pero si al medir la fuerza, y dándole las mismas instrucciones al sujeto, programamos el dispositivo de medida para que sólo dé información de la fuerza aplicada durante los primeros 100 ms, la fuerza aplicada que mide el dispositivo será menor que si permitimos medir durante 200, 300 o 400 ms. Luego la fuerza que puede aplicar el sujeto depende del tiempo disponible que tenga para aplicar fuerza. Este tiempo, naturalmente, tiene un límite (en este caso 600 ms), a partir del cual la fuerza no aumentará, sino que tenderá a disminuir por la fatiga.
Cuando la acción es dinámica, lo cual es lo que caracteriza a la casi totalidad de los gestos deportivos, a menor tiempo de aplicación de fuerza ante la misma carga, mayor velocidad de desplazamiento (se ha aplicado más fuerza pero en menos tiempo, ya que ha aumentado la velocidad). Ante distintas cargas, el sujeto tendrá más tiempo para aplicar fuerza cuando la velocidad sea menor (mayor carga o masa) y viceversa. Luego hablar de tiempo y de velocidad es equivalente
La cuarta pregunta hace referencia a la solución de este problema. Y el problema es que ante esta situación, el sujeto se verá obligado a aumentar la producción (aplicación) de fuerza en la unidad de tiempo. O lo que es lo mismo, se verá obligado a aumentar la velocidad a la que se aplica la fuerza a medida que se mejora el rendimiento. Luego la única solución a esta cuarta pregunta sería aplicar más fuerza en menos tiempo o, lo que es lo mismo, aplicar más fuerza a mayor velocidad a medida que mejora el rendimiento. Es decir, que el rendimiento deportivo en acciones que se realizan a la máxima velocidad posible sólo se puede mejorar si se mejora la producción (aplicación) de fuerza en la unidad de tiempo ante la misma carga. Éste es el reto y el gran problema de la mejora del rendimiento deportivo en acciones que han de realizarse a alta o máxima velocidad.
Como síntesis, podemos decir que fuerza aplicada es la manifestación externa de la tensión internagenerada en el músculo o grupo de músculos en un tiempo determinado o a una velocidad determinada. También se podría decir, con un significado equivalente, que fuerza aplicada es la manifestación externa de la tensión interna generada en el músculo o grupo de músculos ante una carga / masa determinada en unas condiciones (ejercicio y tipo de acción) concretas.
La consideración del tiempo y la velocidad como determinantes de la fuerza aplicada y de su concepto nos lleva a la conclusión de que cuando se trata de evaluar o entrenar, un sujeto tiene numerosos valores de “fuerza máxima”, ya que ante cada carga que desplace alcanzará un valor de “fuerza máxima aplicada”, y por ello, los valores de fuerza máxima aplicada serán tantos como cargas distintas (tiempos y velocidades también distintos) tenga que superar. Por ello, si a una persona se le pregunta: ¿cuál es tu fuerza máxima?, la pregunta es incorrecta. Porque, como hemos indicado, los valores de “fuerza máxima” son múltiples, y por ello no se puede preguntar por “un valor”. Pero además, si el sujeto respondiera que su fuerza máxima es “la máxima carga que puede desplazar una sola vez”, la respuesta sería incorrecta, no sólo porque da como respuesta un solo valor, sino porque al desplazar una carga, el valor de fuerza (fuerza máxima aplicada) es necesariamente mayor que la fuerza que representa la propia carga desplazada. Por tanto, como hemos indicado en párrafos anteriores, el objetivo del entrenamiento será aplicar cada vez más fuerza en menos tiempo ante la misma carga, es decir, alcanzar cada vez más velocidad ante la misma carga absoluta. La excepción viene representada por la Halterofilia, cuyo objetivo es conseguir siempre la misma velocidad ante cargas (pesos) cada vez más altas.
