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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M3 - Locomoción Impulsiva (Salto, Aterrizaje, Hopping)
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3313
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Impulso mecánico concentrado
¿Cómo genera un intervalo breve de fuerza el impulso que desplaza el centro de masa?
Grupo 2: Grupo 2: Contramovimiento y precarga elástica
¿Cómo aumenta el contramovimiento la energía disponible y la potencia de despegue?
Grupo 3: Grupo 3: Recuperación elástica en hopping
¿Cómo cambia la eficiencia del salto repetido con la velocidad en el canguro rojo?
Grupo 4: Grupo 4: Vuelo balístico y alcance
¿Cómo determinan gravedad y ángulo de despegue la trayectoria y el alcance durante la fase aérea?
Grupo 5: Grupo 5: Impacto y absorción del aterrizaje
¿Cómo se absorbe y distribuye la gran fuerza de impacto al aterrizar?
Grupo 6: Grupo 6: Amplificación de potencia tipo catapulta
¿Cómo puede la potencia de despegue superar la potencia máxima del músculo aislado?
Grupo 7: Grupo 7: Periodicidad y resonancia del hopping
¿Cómo minimiza la resonancia la energía activa necesaria para mantener saltos repetidos?
ID:1128
Grupo 1: Grupo 1: Impulso mecánico concentrado
Descripción
¿Cómo genera un intervalo breve de fuerza el impulso que desplaza el centro de masa?
Pregunta clave: ¿Cómo genera un intervalo breve de fuerza el impulso que desplaza el centro de masa?
La locomoción impulsiva genera un impulso mecánico concentrado en un intervalo de tiempo muy corto para desplazar el centro de masa, ya sea verticalmente, como en el salto, u horizontalmente, como en ciertas formas de desplazamiento a saltos. Una vez que el animal despega, el centro de masa recorre una trayectoria balística durante la fase aérea del salto, sometido únicamente a la gravedad: para un salto en el vacío, sin resistencia del aire, la distancia horizontal alcanzada es máxima cuando el ángulo de despegue es de cuarenta y cinco grados respecto del suelo. Antes de generar ese impulso, muchos saltadores realizan un ciclo de contramovimiento: el cuerpo desciende primero, precargando los tendones de forma excéntrica, es decir, estirándolos mientras el músculo se contrae para frenar ese descenso, y esa precarga almacena energía elástica adicional que después se suma a la energía que el músculo genera al contraerse concéntricamente durante el despegue, elevando la potencia máxima que el animal alcanza justo antes de despegar. En algunos saltadores especializados, como el gálago o la rana, la potencia de despegue por unidad de masa muscular supera la potencia máxima que ese mismo músculo, aislado, es capaz de generar por su propia contracción: esto solo es posible porque el músculo no libera toda esa potencia directamente, sino que primero carga de energía elástica un tendón durante una fase más lenta, y luego ese tendón libera esa energía de golpe, mucho más rápido de lo que el músculo podría contraerse por sí solo, funcionando como una catapulta que libera en un instante la energía elástica que antes almacenó. Los saltos repetidos del hopping, mencionados al comienzo como una de las formas de esta locomoción impulsiva, son periódicos y se repiten de forma auto-similar de un salto a otro: el sistema entero oscila a su propia frecuencia de resonancia, la frecuencia a la que se necesita el mínimo de energía activa para mantener el salto.
ID:5926
Grupo 2: Grupo 2: Contramovimiento y precarga elástica
Descripción
¿Cómo aumenta el contramovimiento la energía disponible y la potencia de despegue?
Pregunta clave: ¿Cómo aumenta el contramovimiento la energía disponible y la potencia de despegue?
Antes de generar ese impulso, muchos saltadores realizan un ciclo de contramovimiento: el cuerpo desciende primero, precargando los tendones de forma excéntrica, es decir, estirándolos mientras el músculo se contrae para frenar ese descenso, y esa precarga almacena energía elástica adicional que después se suma a la energía que el músculo genera al contraerse concéntricamente durante el despegue, elevando la potencia máxima que el animal alcanza justo antes de despegar. En algunos saltadores especializados, como el gálago o la rana, la potencia de despegue por unidad de masa muscular supera la potencia máxima que ese mismo músculo, aislado, es capaz de generar por su propia contracción: esto solo es posible porque el músculo no libera toda esa potencia directamente, sino que primero carga de energía elástica un tendón durante una fase más lenta, y luego ese tendón libera esa energía de golpe, mucho más rápido de lo que el músculo podría contraerse por sí solo, funcionando como una catapulta que libera en un instante la energía elástica que antes almacenó. Esa misma trayectoria balística termina en el aterrizaje, donde el cuerpo debe absorber una fuerza de impacto que puede llegar a ser de entre cinco y veinte veces el peso corporal del animal: esa fuerza se disipa mediante trabajo muscular excéntrico distribuido entre el tobillo, la rodilla y la cadera, cada articulación absorbiendo una parte de la energía del impacto en vez de dejar que esa energía se concentre en una sola estructura. En el canguro rojo, la eficiencia del salto repetido aumenta con la velocidad de desplazamiento, precisamente porque a mayor velocidad una fracción mayor de la energía total se recupera de forma elástica en vez de tener que generarla activamente el músculo. Los saltos repetidos del hopping, mencionados al comienzo como una de las formas de esta locomoción impulsiva, son periódicos y se repiten de forma auto-similar de un salto a otro: el sistema entero oscila a su propia frecuencia de resonancia, la frecuencia a la que se necesita el mínimo de energía activa para mantener el salto.
ID:5927
Grupo 3: Grupo 3: Recuperación elástica en hopping
Descripción
¿Cómo cambia la eficiencia del salto repetido con la velocidad en el canguro rojo?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la eficiencia del salto repetido con la velocidad en el canguro rojo?
En el canguro rojo, la eficiencia del salto repetido aumenta con la velocidad de desplazamiento, precisamente porque a mayor velocidad una fracción mayor de la energía total se recupera de forma elástica en vez de tener que generarla activamente el músculo. Los saltos repetidos del hopping, mencionados al comienzo como una de las formas de esta locomoción impulsiva, son periódicos y se repiten de forma auto-similar de un salto a otro: el sistema entero oscila a su propia frecuencia de resonancia, la frecuencia a la que se necesita el mínimo de energía activa para mantener el salto.
ID:5928
Grupo 4: Grupo 4: Vuelo balístico y alcance
Descripción
¿Cómo determinan gravedad y ángulo de despegue la trayectoria y el alcance durante la fase aérea?
Pregunta clave: ¿Cómo determinan gravedad y ángulo de despegue la trayectoria y el alcance durante la fase aérea?
Una vez que el animal despega, el centro de masa recorre una trayectoria balística durante la fase aérea del salto, sometido únicamente a la gravedad: para un salto en el vacío, sin resistencia del aire, la distancia horizontal alcanzada es máxima cuando el ángulo de despegue es de cuarenta y cinco grados respecto del suelo. Esa misma trayectoria balística termina en el aterrizaje, donde el cuerpo debe absorber una fuerza de impacto que puede llegar a ser de entre cinco y veinte veces el peso corporal del animal: esa fuerza se disipa mediante trabajo muscular excéntrico distribuido entre el tobillo, la rodilla y la cadera, cada articulación absorbiendo una parte de la energía del impacto en vez de dejar que esa energía se concentre en una sola estructura. En algunos saltadores especializados, como el gálago o la rana, la potencia de despegue por unidad de masa muscular supera la potencia máxima que ese mismo músculo, aislado, es capaz de generar por su propia contracción: esto solo es posible porque el músculo no libera toda esa potencia directamente, sino que primero carga de energía elástica un tendón durante una fase más lenta, y luego ese tendón libera esa energía de golpe, mucho más rápido de lo que el músculo podría contraerse por sí solo, funcionando como una catapulta que libera en un instante la energía elástica que antes almacenó.
ID:5929
Grupo 5: Grupo 5: Impacto y absorción del aterrizaje
Descripción
¿Cómo se absorbe y distribuye la gran fuerza de impacto al aterrizar?
Pregunta clave: ¿Cómo se absorbe y distribuye la gran fuerza de impacto al aterrizar?
Esa misma trayectoria balística termina en el aterrizaje, donde el cuerpo debe absorber una fuerza de impacto que puede llegar a ser de entre cinco y veinte veces el peso corporal del animal: esa fuerza se disipa mediante trabajo muscular excéntrico distribuido entre el tobillo, la rodilla y la cadera, cada articulación absorbiendo una parte de la energía del impacto en vez de dejar que esa energía se concentre en una sola estructura.
ID:5930
Grupo 6: Grupo 6: Amplificación de potencia tipo catapulta
Descripción
¿Cómo puede la potencia de despegue superar la potencia máxima del músculo aislado?
Pregunta clave: ¿Cómo puede la potencia de despegue superar la potencia máxima del músculo aislado?
En algunos saltadores especializados, como el gálago o la rana, la potencia de despegue por unidad de masa muscular supera la potencia máxima que ese mismo músculo, aislado, es capaz de generar por su propia contracción: esto solo es posible porque el músculo no libera toda esa potencia directamente, sino que primero carga de energía elástica un tendón durante una fase más lenta, y luego ese tendón libera esa energía de golpe, mucho más rápido de lo que el músculo podría contraerse por sí solo, funcionando como una catapulta que libera en un instante la energía elástica que antes almacenó. Antes de generar ese impulso, muchos saltadores realizan un ciclo de contramovimiento: el cuerpo desciende primero, precargando los tendones de forma excéntrica, es decir, estirándolos mientras el músculo se contrae para frenar ese descenso, y esa precarga almacena energía elástica adicional que después se suma a la energía que el músculo genera al contraerse concéntricamente durante el despegue, elevando la potencia máxima que el animal alcanza justo antes de despegar. Una vez que el animal despega, el centro de masa recorre una trayectoria balística durante la fase aérea del salto, sometido únicamente a la gravedad: para un salto en el vacío, sin resistencia del aire, la distancia horizontal alcanzada es máxima cuando el ángulo de despegue es de cuarenta y cinco grados respecto del suelo. En el canguro rojo, la eficiencia del salto repetido aumenta con la velocidad de desplazamiento, precisamente porque a mayor velocidad una fracción mayor de la energía total se recupera de forma elástica en vez de tener que generarla activamente el músculo. Esa misma trayectoria balística termina en el aterrizaje, donde el cuerpo debe absorber una fuerza de impacto que puede llegar a ser de entre cinco y veinte veces el peso corporal del animal: esa fuerza se disipa mediante trabajo muscular excéntrico distribuido entre el tobillo, la rodilla y la cadera, cada articulación absorbiendo una parte de la energía del impacto en vez de dejar que esa energía se concentre en una sola estructura.
ID:5931
Grupo 7: Grupo 7: Periodicidad y resonancia del hopping
Descripción
¿Cómo minimiza la resonancia la energía activa necesaria para mantener saltos repetidos?
Pregunta clave: ¿Cómo minimiza la resonancia la energía activa necesaria para mantener saltos repetidos?
Los saltos repetidos del hopping, mencionados al comienzo como una de las formas de esta locomoción impulsiva, son periódicos y se repiten de forma auto-similar de un salto a otro: el sistema entero oscila a su propia frecuencia de resonancia, la frecuencia a la que se necesita el mínimo de energía activa para mantener el salto. En los canguros, la frecuencia de salto que el animal prefiere de forma natural coincide precisamente con la frecuencia de resonancia del sistema resorte-masa que forman los tendones elásticos de sus extremidades posteriores. La locomoción impulsiva genera un impulso mecánico concentrado en un intervalo de tiempo muy corto para desplazar el centro de masa, ya sea verticalmente, como en el salto, u horizontalmente, como en ciertas formas de desplazamiento a saltos. En el canguro rojo, la eficiencia del salto repetido aumenta con la velocidad de desplazamiento, precisamente porque a mayor velocidad una fracción mayor de la energía total se recupera de forma elástica en vez de tener que generarla activamente el músculo. Una vez que el animal despega, el centro de masa recorre una trayectoria balística durante la fase aérea del salto, sometido únicamente a la gravedad: para un salto en el vacío, sin resistencia del aire, la distancia horizontal alcanzada es máxima cuando el ángulo de despegue es de cuarenta y cinco grados respecto del suelo.
ID:5932