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¿Por qué los gimnastas giran más rápido en el aire al encogerse, si no pueden aumentar su rotación?

Categoría: El cuerpo

Imagina a un gimnasta o saltador de trampolín que acaba de despegar del suelo. Ya no tiene ninguna superficie contra la que empujar, por lo que no puede aumentar su momento angular en el aire. Sin embargo, si encoge su cuerpo, gira mucho más rápido que cuando está estirado. Los datos sobre clavados indican que la diferencia de velocidad entre una posición completamente estirada y una muy encogida puede ser de aproximadamente 4 veces [1]. Pero esto no siempre es exacto. Lo que no se puede añadir en el aire es la cantidad total de rotación (momento angular), pero la velocidad sí se puede modificar. ¿Cómo ocurre esto? A continuación, exploramos qué se decide al saltar, qué se controla en el aire y cómo se generan los giros.

1. La cantidad de rotación de un salto mortal se decide al despegar, no en el aire

La cantidad de rotación de un salto mortal no se puede aumentar una vez que el atleta está en el aire. Según los estudios sobre la mecánica de los clavados, el momento angular que impulsa el giro debe generarse durante el despegue [1]. Mientras el atleta está en el aire, actúa la gravedad, pero casi no hay fuerzas externas que roten el cuerpo alrededor de su centro de masa. Por lo tanto, cambiar la postura no altera esta cantidad total. En la gimnasia, se explica que el momento angular que tenía al despegar permanece constante durante el vuelo [2].

El material sobre clavados menciona tres formas de iniciar la rotación: inclinar el cuerpo hacia adelante, transferir el impulso de rebote a la rotación y empujar con los pies en una dirección desviada del centro del cuerpo [1]. Sin embargo, no se puede determinar exactamente cuál de estas técnicas se usa en cada ejercicio específico de gimnasia basándose solo en esa información. Si la cantidad total se fija al despegar, ¿no hay nada más que hacer en el aire? En realidad, aunque la cantidad de rotación sea la misma, la velocidad de giro sí se puede cambiar.

2. Por qué el giro se acelera al encoger el cuerpo: el radio de giro se reduce

En el patinaje artístico, cuando un patinador lleva los brazos extendidos hacia su cuerpo, su giro se acelera. Una explicación común dice que «masa × radio × velocidad = momento angular es constante» [3]. Si se reduce el radio al acercar los brazos, la velocidad debe aumentar para mantener el momento angular igual. No obstante, esta fórmula es una simplificación para objetos puntuales; en el cuerpo humano se utiliza el concepto de «momento de inercia».

En un salto mortal, encoger el cuerpo sigue el mismo principio. Como el cuerpo cambia de forma, no se puede describir con un solo radio, por lo que se usa el momento de inercia, que representa la dificultad para girar. La velocidad de rotación se determina dividiendo el momento angular por el momento de inercia [2]. Cuanto más se encoge el cuerpo para concentrar la masa cerca del eje, menor es el momento de inercia y, con el mismo momento angular, se gira más rápido. Los datos de clavados comparan una posición totalmente estirada con la de máxima contracción (agrupada), indicando que la posición agrupada permite girar aproximadamente 4 veces más rápido [1]. Esto no significa que siempre sea 4 veces; significa que si el momento de inercia se reduce a la cuarta parte, la velocidad se multiplica por 4.

3. Por qué los gimnastas estiran el cuerpo antes de aterrizar: para frenar el giro

Si encogerse permite girar rápido, ¿por qué no mantenerse siempre encogido? Si se hiciera así, se completaría el giro demasiado rápido antes de la caída, lo que dificultaría el aterrizaje. Para prepararse para el aterrizaje, el atleta estira el cuerpo, lo que ralentiza la rotación y permite dirigir los pies hacia abajo. La capacidad de elegir la velocidad de giro es la clave de los saltos mortales.

Se considera que un salto mortal con el cuerpo estirado (posición de layout) requiere más impulso de rotación que uno agrupado [8]. Esto se debe a que el momento de inercia es mayor cuando se está estirado. Con el mismo momento angular, la rotación es más lenta, por lo que se necesita un momento angular mayor para completar una vuelta.

4. De dónde surge el giro lateral (twist) que se hace en el aire

En los ejercicios que combinan saltos mortales con giros laterales (twists), el giro también es una rotación y debe generarse en algún momento. Cuando el momento angular del giro se crea durante el contacto con el suelo, se llama «contact twist». Un estudio tridimensional de un salto mortal hacia atrás con doble giro lateral, realizado en la Universidad de Educación Física de Japón, encontró que en ese ejercicio el contact twist se genera al despegar, y en el aire los movimientos de los brazos ajustan el giro de todo el cuerpo [4]. La forma de usar los brazos variaba entre los atletas [4].

¿Por qué mover los brazos en el aire permite ajustar el giro? Según el análisis matemático, al cambiar la forma del cuerpo en el aire, el eje del cuerpo se inclina respecto a la dirección de rotación, lo que puede provocar un giro aunque el momento angular total no cambie [5]. Se atribuye a Frohlich, en un artículo de 1979, la primera explicación física correcta de los saltos mortales con giro [5]. Es importante notar que cuando un gato cambia su orientación en el aire, su momento angular es cero. Los gimnastas que hacen saltos con giro tienen momento angular, por lo que es un caso diferente.

5. El salto lunar (Moonsault): dos mortales hacia atrás con un giro lateral

El salto lunar (Moonsault) es un ejercicio que consiste en dos saltos mortales hacia atrás con un giro lateral. Fue presentado por Mitsuo Tsukahara como ejercicio de salida de la barra fija en el ejercicio libre por equipos de los Juegos Olímpicos de Múnich de 1972 [6]. Se cuenta que Tsukahara se inspiró en una técnica de trampolín llamada «half-in half-out» [6].

Para ejercicios como este, donde el atleta sale al aire con momento angular, se explica que es crucial sincronizar la rotación con el movimiento parabólico del centro de masa para aterrizar sobre los pies [7]. Se puede decir que es una técnica que aprovecha la cantidad definida en el despegue mediante el encogimiento, el estiramiento y el giro.

6. Cómo comprobar en casa que el giro se acelera al recoger los brazos

El principio de girar más rápido al encogerse se puede experimentar en casa. Si tienes una silla giratoria, siéntate, extiende los brazos y levanta ligeramente los pies del suelo mientras alguien te hace girar lentamente. Luego, lleva los brazos hacia el pecho y observa cómo cambia la velocidad de giro. Si no tienes una silla, hazlo en un espacio amplio, girando lentamente de pie mientras recoges los brazos. Ten en cuenta que la fricción entre las plantas de los pies y el suelo puede impedir que la aceleración sea perfecta. Asegúrate de que no haya objetos alrededor, hazlo lentamente y detente inmediatamente si te marea, sentándote. Hazlo siempre bajo la supervisión de un adulto.

La próxima vez que veas un video de gimnasia, observa en qué momento el atleta se encoge y en qué momento se estira para controlar la rotación definida en el despegue.

Fuentes

  1. Stefanon, «Diving: Simple laws of biomechanics» (registro bibliográfico de sport-iat) https://lida.sport-iat.de/svd/Record/4000576?lng=en (Que el momento angular se fija en el impulso, la comparación de velocidades en la postura recogida y cómo se inicia el giro.)
  2. Yeadon, «Aerial movement» (Universidad de Loughborough) https://www.lboro.ac.uk/microsites/ssehs/biomechanics/papers/aerial00.pdf (Que en gimnasia el momento angular en el aire se mantiene constante.)
  3. Explicación del profesor Yoshiki Watanabe (Recruit, 5 de diciembre de 2012) (en japonés) https://digitalpr.jp/r/2938 (La explicación de por qué se gira más rápido al reducir el radio.)
  4. «Análisis tridimensional del movimiento de un mortal atrás extendido con dos tirabuzones», Boletín de la Universidad de Educación Física de Japón (en japonés) https://nittaidai.repo.nii.ac.jp/record/1788/files/NJSS-10-1-13.pdf (El tirabuzón por contacto y los giros sobre el eje longitudinal en el aire.)
  5. Dullin y Tong, «Twisting Somersault» (arXiv 1510.08046) https://ar5iv.labs.arxiv.org/html/1510.08046 (Que los cambios de forma producen el giro sobre el eje longitudinal.)
  6. «Moonsault», Wikipedia (en japonés) https://ja.wikipedia.org/wiki/月面宙返り (Cómo se presentó el moonsault. Al ser una única fuente, se usó solo como una anécdota breve.)
  7. Repositorio de la Universidad de Nagasaki, «La mecánica del gato y el moonsault» (en japonés) https://nagasaki-u.repo.nii.ac.jp/record/22912/files/KJ00004438130.pdf (El contraste entre el moonsault, que tiene momento angular, y la caída del gato, con momento angular cero.)
  8. Wikipedia, «Flip (acrobatic)» https://en.wikipedia.org/wiki/Flip_(acrobatic) (La idea de que la postura extendida exige más impulso de giro que la recogida.)