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Introducción

    Las carreras de los 100 metros realizadas en los Campeonatos Nacionales de Jamaica por Usain Bolt con 9.94 (-1.2) y en los Estados Unidos por Tyson Gay con 9.75 (1.1) durante el fin de semana (21-23 de junio 2013) nos provee una oportunidad de aplicar el análisis de los conceptos para la medición de la velocidad, la zancada y la potencia. Estos tres conceptos comprenden los fundamentos para el análisis de la prueba de los 100 metros que debe utilizarse por los entrenadores de atletismo como parámetros de rendimiento. El análisis de estos parámetros, con sus resultados alcanzados, podemos identificar las orientaciones de los atletas en cuanto a la zancada y la potencia. Pero más importante, es que podamos utilizar este ejercicio con dos atletas elite, como modelo para ser aplicable en el análisis de la prueba de los 100 metros y determinar los valores de la mejora en los parámetros de rendimiento de la zancada y la potencia.

    Discutamos las premisas conceptuales sobre la velocidad, la zancada y potencia que utilizaremos en este trabajo.

• La velocidad (V) implica la rapidez con la que un cuerpo hace un desplazamiento. Depende por lo tanto, de las variables: del espacio (e) y del tiempo (t) en que tarda en realizarlo. La ecuación de la velocidad (V) es: V = Espacio (m)/ Tiempo (segundos).

• La velocidad medida en metros/segundo es la base para el cálculo de los análisis de parámetros de la zancada y la potencia en los 100 metros.

• La velocidad (m/s) en la carrera de los 100 metros es producto de la zancada. Esto significa determinar el ratio de la longitud (m) y la frecuencia del paso (pasos/segundo) constituye el aspecto fundamental del análisis de cada atleta (Donatti, 1995; Vitorri, 1996).

• Los resultados en el análisis de la zancada de la carrera por atleta orientan la tendencia más favorable hacia la mejora entre la longitud o la frecuencia del paso. Este ratio es único para cada atleta (Schiffer, 2009).

• Una mejora en la velocidad (m/s) por cada atleta implica un aumento de la potencia (vatios) en la carrera de los 100 metros. Resultado del aumento del cociente de trabajo de la fuerza en el tiempo.

• La medición de la potencia (vatios) en la carrera completa el análisis de la zancada por atleta con las variables de la potencia por paso (vatios/paso) y la potencia por tiempo (vatio/segundo).

• Si la orientación del atleta con la zancada por la longitud del paso (m) está relacionada más con la potencia por paso (vatios/paso).

• Si la orientación del atleta con la zancada por la frecuencia del paso (paso/segundo) está relacionada más con la potencia por tiempo (vatios/segundo).

• Determinar los valores concretos de los parámetros de rendimiento con la zancada y potencia por atleta para la mejoría de la carrera de los 100 metros constituyen una orientación valiosa y práctica en la dirección del entrenamiento.

• Una dirección del entrenamiento para la velocidad supone que el aspecto técnico de la zancada de la carrera sea completado con el desarrollo de la potencia.

Metodología

    En el análisis de las carreras hemos utilizado los videos disponibles de las pruebas en Internet en el canal de Youtube.com de los respectivos Campeonatos de Estados Unidos y Jamaica, los resultados oficiales con el cronometraje electrónico del ganador de la prueba e información de los perfiles de los atletas sobre el peso (kg) y la talla (m).

    Se requiere de un ordenador con acceso a la red, una calculadora de mano o una hoja de cálculo en formato de Microsoft Excel para que se utilicen las diferentes ecuaciones como los instrumentos necesarios en el análisis de la velocidad, la zancada y la potencia en la prueba de los 100 metros. En cada parámetro de análisis se expone la ecuación y el procedimiento de cálculo con los resultados por cada atleta.

    Los parámetros que analizaremos serán la velocidad (metros/segundo), la zancada con las variables de longitud, la frecuencia, el tiempo por paso y la potencia en los 100 metros, potencia por paso y potencia por tiempo. En este trabajo nos planteamos la pregunta: ¿qué parámetros con sus valores concretos necesitarían de la zancada y la potencia por los atletas Usain Bolt y Tyson Gay para lograr record de 9.6 en los 100 metros?

Resultados

Velocidad (m/s)

    Debemos reconocer que tenemos cierta dificultad los entrenadores de atletismo por utilizar con frecuencia el tiempo o record de la distancia como sinónimo de la velocidad. El record de la prueba no es más que una medida del tiempo. Mientras que la velocidad es una magnitud derivada¹ de las unidades fundamentales del espacio (metros) y el tiempo (segundos).

    El parámetro de la velocidad se expresa en metros por segundo (m/s). La velocidad es un indicador biomecánico que se consigue con la ecuación de la distancia (metros) / tiempo (segundos) =metros/segundo. Para su cálculo necesitamos el tiempo oficial realizado en la prueba de los 100 metros. Esto significa que la distancia medida en metros se recorre por el tiempo en segundos. Por ejemplo, un atleta con tiempo de 10 segundos en los 100 metros recorre la distancia promedio de 10 metros por segundo.

    En la carrera de Usain Bolt con tiempo de 9.94 sería la velocidad alcanzada de 10.06 metros /segundo. Mientras que con Tyson Gay con record de 9.75 la velocidad lograda es de 10.26 metros/segundo.

• Usain Bolt (Jamaica) 100 metros/9.94= 10.06 m/s

• Tyson Gay (EE.UU.) 100 metros/9.75=10.26 m/s

    Si quisiéramos saber para efectos de una referencia comparada con el recorrido en automóvil cuánto sería velocidad de metros/segundo con kilómetros /hora tendríamos que hacer la siguiente conversión: velocidad (m/s) * 3.6 = km/hora. Dicho de otro modo si mantuviéramos esa velocidad cuantos kilómetros recorrerían Bolt y Gay en una hora (3,600 segundos).

• Usain Bolt: 10.06 * 3.6= 36.2 km/hora

• Tyson Gay: 10.26 *3.6= 36.9 km/hora

    En el caso que se le haga más fácil una referencia con la medición de la velocidad, como límites de infracciones de la zona escolar (20 MPH), en vez de kilómetro /hora, sino con millas se divide para su conversión con 1.6 (1600m).

• Usain Bolt: 36.2 km/hora / 1.6 =22.6 millas/hora

• Tyson Gay: 36.9 km/hora / 1.6 = 23.1 millas/hora

    Lo importante es que la medición de la velocidad (m/s) y sus referentes de comparación sea e que utilicemos son la base para el análisis de las carreras con los parámetros de la zancada y potencia.

La zancada (longitud y frecuencia)

    Cuando hablamos de zancada estamos haciendo referencia simplemente a los pasos en la carrera. Y es que la velocidad es el producto de la longitud y la frecuencia del paso en la carrera. Gary Winckler (1991) define la velocidad: “En términos simples la frecuencia y longitud del paso determina la velocidad”. Reitera que incrementar uno o ambos de esos parámetros ocurre dentro de un contexto de la técnica de la carrera. Donati (1995) expresa que los atletas sólo pueden realizar su velocidad máxima, si adopta una proporción óptima entre la frecuencia y longitud del paso. Una modificación importante de uno de esos factores producirá una reducción de la velocidad. Por lo tanto, resulta importante en el análisis, que podamos determinar en la carrera de los 100 metros el patrón de la zancada del atleta.

    En el contexto del trabajo que realizamos se hace necesaria la contabilidad de los pasos de la carrera en los 100 metros. El video de la carrera para análisis debe ir a cámara lenta y en la mayoría de las veces, cuatro ojos o más ven mejor que un par². Es importante que se identifique la pierna del primer paso de la carrera porque con ella se hace más fácil la contabilidad de los pasos subsiguientes. Por ejemplo, si el primer paso es con la derecha, debemos contar cada paso de la pierna derecha hasta la meta. Si con esa pierna derecha termina la meta se multiplica por dos y obtenemos el total de pasos. Si termina con la pierna izquierda le sumamos uno y alcanzamos el total³.

• Usain Bolt recorre los 100 metros con 42 pasos y Tyson Gay con 46.

    Al obtener la cantidad de pasos en la carrera podemos entonces calcular el promedio de la zancada por atleta. La longitud de la zancada significa medir el largo del paso (promedio) en la carrera⁴. Esto se consigue con la ecuación: distancia (metros) / número de pasos = longitud de la zancada.

• Usain Bolt: 100 metros/42 = 2.38m

• Tyson Gay: 100 metros/46 =2.17m

    En la zancada de la carrera de Bolt con 2.38m tiene una longitud mayor que Gay con 2.17 m. Por la razón que en el recorrido de la distancia por paso es 0.21cm más largo y por ende con cuatro pasos menos. Cuando comparamos proporcionalmente la longitud del paso y la talla de cada atleta en Bolt con 2.38 m es 1.21 con respecto a su talla de 1.96m, mientras que en Gay con 2.17m frente a su talla de 1.82m es 1.19. Estos resultados se ubican entre los parámetros óptimos de la longitud de la zancada⁵ con relación a la talla que es de 1.18-1.25⁶.

    En ambos atletas se encuentran los valores entre esos parámetros, resultando Bolt con una mayor proporción de la longitud de la zancada con respecto a la talla. Aunque más adelante expondremos un método de corroboración de la longitud de la zancada utilizando la velocidad (m/s) y la frecuencia (pasos/segundo).

    La frecuencia de la zancada mide la cantidad de pasos que realizaremos por unidad de tiempo (segundo). En este caso, ya al tener la contabilidad total de los pasos en la carrera, se incluye el tiempo en segundos en la ecuación con: el número de pasos/ tiempo (segundos)= frecuencia de las zancadas.

• Usain Bolt: 42/9.93 = 4.2 pasos por segundo

• Tyson Gay: 46/9.75 =4.7 pasos por segundo

    En estos resultados, Tyson Gay cuenta con más frecuencia de la zancada que Usain Bolt. Una diferencia de 0.5 de la frecuencia de paso por segundo de Gay sobre Bolt y con cuatro pasos más en su recorrido de los 100 metros. Sin embargo, los resultados de la frecuencia de 4.2 y 4.7 por segundo, se encuentran entre los parámetros de rendimiento de los atletas por debajo de los 10 segundos⁷. Aunque en términos generales, una frecuencia de la zancada óptima estaría en 4.5 o más como es el caso de Gay con 4.7 entre los mejores de los atletas elite⁸.

    Otra variable del análisis de la carrera que nos provee una información sumamente valiosa es determinar el tiempo de cada zancada promedio. El cálculo se hace invertido con la ecuación anterior: Tiempo (segundos)/ número de pasos= tiempo por paso.

• Usain Bolt: 9.93/42=0.24

• Tyson Gay: 9.75/46=0.21

    Esto resultados significan que Bolt por cada paso de la carrera el tiempo promedio de duración es de 0.24 centésimas de segundo y en Gay con unas 0.21 para una diferencia a su favor con menos de 0.03 de tiempo por cada paso. Este es uno de los asuntos medulares en el análisis de la zancada de la carrera⁹; ya que se infiere que una mayor frecuencia es menor el tiempo de vuelo o contacto. Y por consiguiente, de que una mayor longitud de la zancada es más tiempo de duración por paso. Es este el verdadero dilema o reto sobre la mejora de la velocidad con respecto a la zancada, es si aumentamos la longitud del paso o incrementamos la frecuencia del paso. Debemos entender que el incremento de la longitud del paso es directamente proporcional con la disminución de la frecuencia del paso (Mackala, 2007).

    Este asunto se conoce como la zancada óptima¹⁰ de cada atleta mediante el balance entre la longitud y frecuencia del paso que concretamente es lograr el ratio de estos parámetros (Vitorri, 1996). Un método (Zaparozhanov et al, 1992) que se utiliza para calcular la longitud óptima de la zancada promedio es la de aplicar la ecuación de: velocidad (m/s) / frecuencia (pasos/segundo). En este caso es Bolt el que tiene más potencial de aumentar su longitud de la zancada en 0.02 cm que la de Gay que requiere el mínimo de 0.01 cm.

• Usain Bolt: 10.06/ 4.2= 2.40m

• Tyson Gay: 10.26/ 4.7=2.18m

    Para facilitar el cálculo de los entrenadores de la zancada de sus atletas en 100 metros hemos diseñado una tabla 1 de referencia con el número de pasos en la carrera, donde se determina la longitud (m) y por el tiempo (segundos), la correspondiente frecuencia de pasos por segundo. La tabla 1 tiene otra posibilidad como el delimitar la base para el cálculo de los incrementos de la mejora de la velocidad con valores de los parámetros de longitud y frecuencia de la carrera de los 100 metros.

Tabla 1. Pasos, longitud y frecuencia por tiempo en los 100 metros

¿Cuánto necesitarían mejorar en longitud y frecuencia de la zancada, Bolt y Gay para lograr el record de 9.6?

    Bolt tendría que ampliar la longitud de la zancada con un paso menos en los 100 metros para 2.44 metros y 4.27 de frecuencia. Si mantuviera la misma longitud de la zancada con 2.38 metros para 42 pasos tendría entonces que aumentar la frecuencia en 4.38 y el tiempo por paso sería de 0.23 (véase el gráfico 1).

Gráfico 1. Mejoras en las variables de la zancada en Usain Bolt

    Gay tendría que ampliar a longitud de la zancada con un paso menos para 2.22m pero reduciría la frecuencia por paso a 4.69. Si mantuviera los 46 pasos con 2.17m de longitud de la zancada tendría entonces que incrementar la frecuencia en 4.79 pasos/segundo. El incrementar la frecuencia supone reducir el tiempo por paso en la carrera en menos de 0.21. En este caso tendríamos que ir de los valores de las décimas de segundo a las centésimas para precisar los valores de la mejora en tiempo por paso con 0.209 (véase el gráfico 2).

Gráfico 2. Mejoras en las variables de la zancada de Tyson Gay

    Bolt y Gay son dos atletas que resultan ser modelos que representan una de las ventajas biomecánicas de los velocistas en la optimización del rendimiento en la prueba en cuanto a la zancada. Bolt con la longitud media de la zancada y más tiempo por paso, mientras que Gay con la frecuencia por paso y con menos tiempo por paso. Pero el análisis no se puede completar solo con la zancada sin considerar el parámetro de la potencia en la carrera.

Potencia

    Uno de los parámetros que menos utilizamos en el análisis del rendimiento de la prueba de los 100 metros como en las carreras en general, es la medición de la potencia en la velocidad lineal. La potencia es el cociente entre la fuerza y el tiempo (P=F/T). La potencia es un parámetro biomecánico que ofrece un análisis que complementa la medición de la velocidad y la zancada. Para ello es necesario contar con la masa (kg) de los atletas con el fin de completar su cálculo¹¹ en la unidad con medidas de vatios.

    La masa en Bolt es de 86 kg y en Gay es de 75kg. Aunque podría pensarse que por el fenotipo de Gay podría ser más pesado que Bolt, pero esa no es la realidad. Sin embargo, con el uso del índice de masa corporal (IMC) se constata esa percepción. Bolt posee un IMC de 0.22 kg/m, y en Gay es de 0.24 kg/m. Esto significa que Gay posee mayor índice de masa corporal, pero menos peso corporal que Bolt.

    La ecuación del cálculo de la potencia es de: distancia (m) x masa (kg) / tiempo (segundos)= vatios. Veamos cuál es la potencia que se genera cada uno de los atletas en la carrera realizada.

• Usain Bolt: 100 metros x 86 kg / 9.94= 865.2 vatios

• Tyson Gay: 100 metros x 75kg/ 9.75 = 769.2 vatios

    Si estos resultados en la potencia de la prueba se aplican con el número de pasos en la carrera podemos tener una medida de vatios por zancada.

• Usain Bolt: 865.2 vatios / 42 pasos = 20.6 vatios/paso

• Tyson Gay: 769.2 vatios/ 46 pasos= 16.7 vatios/paso

    Estos parámetros de vatios por paso están dentro de los valorados para velocistas del alto rendimiento entre 18-20¹² vatios/paso (Lecour, 1996). Al comparar la potencia generada hay una diferencia significativa de 3.9 vatios por zancada a favor de Bolt sobre Gay.

    Es en este punto que podemos relacionar el análisis de la zancada, por sus parámetros de longitud y frecuencia, con la potencia por paso.

    Otra variable a considerar es sobre la relación de la potencia por segundo. Esta se obtiene de la ecuación de: cantidad de vatios 100 metros/ tiempo (segundos)=vatios/segundo.

• Usain Bolt: 865.2 vatios/ 9.94= 87 vatios/segundo

• Tyson Gay: 769.2 vatios/9.75=78.9 vatios/segundo

    Los atletas con mayor longitud de la zancada requieren de mayor potencia por paso, mientras los de mayor frecuencia de pasos por segundo, cuentan con menos tiempo por paso, demandan una mayor potencia por segundo, es decir con más capacidad reactiva¹³. Esto supone consecuencias con respecto al entrenamiento en particular con el desarrollo de las distintas manifestaciones de la fuerza¹⁴ y las destrezas técnicas de la carrera.

    En este caso, utilicé la tabla 2 de referencia para el cálculo de la potencia a partir del record de los 100 metros y con el peso (kg) de los atletas. Esta potencia de los 100 metros la divide por el número de pasos y así obtiene los vatios por paso. La ecuación es de: potencia 100 metros/número de pasos= potencia/paso.

Tabla 2. Potencia en vatios por record (segundos) y peso (kg) en 100 metros

¿Cuánta potencia (vatios) deberá desarrollar Bolt (86kg) y Gay (75 kg) para lograr la marca de 9.6 en los 100 metros?

    En Bolt la potencia a desarrollar en el trabajo sería de 885.4 vatios y en Gay unos 781.3 vatios.

¿Con cuántos vatios por paso deberá generarse para lograr los 9.6 en 1os 100 metros?

    Si Bolt desea ampliar su longitud con un paso menos esto representaría una potencia por paso de 21.6 vatios. Deberá entonces generar un vatio más por paso para lograr los 9.6 en 100 metros.

• Bolt:885.4/ 9.6= 92.2 vatios/segundo

Gráfico 3. Mejoras en las variables de la potencia en Bolt

    Mientras que Gay con la misma cantidad de pasos (46) deberá alcanzar por paso unos 16.97 vatios. En cuanto a la potencia por segundo sería necesario en Bolt unos 92.2 vatios por segundo y en Gay unos 81.4 vatios por segundo.

• Gay: 781.3 / 9.6= 81.4 vatios/segundo.

Gráfico 4. Mejoras en las variables de la potencia en Gay

Conclusión

    Al examinar los parámetros de rendimiento de la prueba de los 100 metros podemos identificar los hallazgos por cada atleta y delimitar las variables de mejora con sus valores en la zancada y potencia. Usain Bolt con 42 pasos en el recorrido de los 100 metros en 9.94 posee una mayor longitud de la zancada media con 2.38m y genera mayor potencia con 865.2 vatios, pero tarda más tiempo por paso con 0.23. Mientras Gay con 46 pasos para record de 9.75 con una mayor frecuencia de los pasos con 4.7, pero menor potencia con 769.2 vatios y con menos tiempo por paso con 0.21.

Tabla 3. Resumen de resultados de parámetros Bolt y Gay (21-23de junio 2013)

 

Gráfico 5. Resumen de resultados en Bolt y Gay. Comparación de parámetros de potencia y zancada

    Bolt se orienta hacia la mejora de los 100 metros con el aumento de la longitud de la zancada y menos pasos de carrera. Gay se orienta hacia la mejora con la frecuencia del paso por segundo con menos duración por paso. Sin embargo, la diferencia de la potencia generada en la carrera, y luego expresada por paso y tiempo (segundos), resulta ser en un parámetro decisivo que completa el análisis de la zancada de la carrera. La longitud de la zancada está relacionada con las mejoras de la potencia por paso, mientras que la frecuencia del paso con la potencia por segundo.

Implicaciones Prácticas

    El modelo de análisis de los parámetros de rendimiento en la prueba de los 100 metros le provee al entrenador métodos y procedimientos para:

• Calcular la velocidad (m/s) de las pruebas de 100 metros

• Determinar el ratio de la zancada por atleta en cuanto a la longitud y frecuencia del paso (véase la tabla 1)

• Identificar la orientación del atleta para la mejora por la zancada en cuanto a la longitud y frecuencia del paso con las aplicaciones de los casos de los atletas elite de Usain Bolt y Tyson Gay

• Completar el análisis de la zancada con la potencia para precisar los valores de mejoramiento de la velocidad en los 100 metros (véase la tabla 2)

Futuras investigaciones

    Entendemos que este estudio sobre los parámetros de rendimiento de la velocidad, la zancada y la potencia debe ampliarse su muestra con atletas elite de 9.8 o menos para realizar un análisis estadístico.

Notas

1. Una buena lectura sobre las magnitudes fundamentales y derivadas, la puede encontrar en Gutiérrez (2006:44-45) “Biomecánica Deportiva: Bases para el Análisis”.

2. En este sentido le agradezco al amigo Manuel Alcaraz por la corrección de la contabilidad de los pasos en la Carrera de Tyson Gay con 46 como el de proveer un excelente video en Youtube sobre los mejores diez atletas de los 100 metros.

3. Sin embargo, con programas de informática de biomecánica podemos fraccionar con precisión los pasos y expresarlo como con el de Bolt con 40.92 en Graubner & Nixdorf (2011).

4. Queremos aclarar que medimos la longitud media ya que durante la Carrera se registran distintos valores de la zancada. Ya que por lo general se incrementa hasta unos 40 cm de la longitud media (2.45m) como el registrado por Bolt con 2.85 metros en el 2009 por Graubner & Nixdorf (2011). Saunders (2011) plantea que el patrón de la zancada puede incrementarse en al menos 15 cm hasta alcanzar en atletas elite en los 2.50 metros ó más.

5. Queremos aclarar que el criterio más citado es el de la medición de la longitud de la pierna con el cálculo de 2.3 para ser la longitud de la zancada (Seagrave, 1996). Para Vittori (1996) considera que la propuesta de Tabatschinik de 2.6 como excesiva y experimenta sobre un cálculo basado en el tiempo de vuelo.

6. Estos valores de 1.18-1.25 de la proporción de la longitud media de la zancada con la talla la obtuvimos el análisis de los mejores veinte (20) atletas de todos los tiempos en la prueba de los 100 metros, hasta la fecha de junio 30 de 2013. Esperamos pronto publicar este artículo para ampliar los temas de velocidad, zancada y potencia.

7. Zaparozhnov, Sirenko & Yushko (1992) en “La Carrera Atlética” nos ofrecían los datos en hombres para 43-51 pasos con una frecuencia de 4.4 a 5.3.

8. La media de la frecuencia por Segundo de los mejores corredores de 100 metros es de 4.63 ± 0.14 (datos del autor) y el valor máximo de la frecuencia por segundo es de 4.8.

9. Conviene citar a Alessandro Donati (1995) cuando afirma que: “las carreras de velocidad es el producto de la longitud y frecuencia de la zancada. Y que los atletas alcanzan su máxima velocidad únicamente adoptando el ratio específico de longitud y frecuencia del paso. Así como que cualquier alteración significativa dentro la longitud o frecuencia podría causar una reducción de la velocidad. En fin, afectar la estructura rítmica de la Carrera con una desaceleración.

10. Este es el objetivo principal del entrenamiento de los velocistas conseguir ese balance de la longitud y frecuencia del paso, (Vitorri, 1996; Donati, 1995) determinar ese ratio es el gran reto como el entender que es único para cada atleta (Schffer, 2009).

11. La media del IMC para los mejores 20 atletas con mejor tiempo es de 24.16± 1.59 (datos del autor).

12. Lecour, 1996:37-59 discute los aspectos fisiológicos, biomecánicos y de control motor requeridos para el desarrollo de la velocidad.

13. Sobre este asunto me parece importante señalar a Jürgen Schiffer (2009) que establece como factor para el incremento de la longitud de la zancada cuando se produce una gran potencia aplicada en la superficie. Mientras que la mejora de la frecuencia es un asunto de control motor y neuromuscular.

14. En este asunto sobre las manifestaciones de la fuerza parece necesario remontarnos al concepto desarrollado por Kuznetsov (1983) sobre velocidad-fuerza para lo que se conoce como fuerza explosiva. “La velocidad es siempre máxima para cada ejercicio y la fuerza es mayor que la magnitud de la resistencia”.

Referencias

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