Posiblemente son los propios factores mecánicos (p. ej., mayor tamaño del pie y mayor separación de los pies en posición de bipedestación en personas de mayor talla) y otros factores (ej. control neuromuscular, etc.) los que enmascaran este hecho, que parecería evidente desde un punto de vista mecánico si se analizaran dos objetos inertes con la misma BDS y diferentes alturas de su CG.
Figura 7. Fuerza necesaria para desequilibrar al cuerpo humano (momento de fuerza) en función de la altura (h) del CG (?) respecto a la BDS (A). Situaciones donde la proyección del CG cae fuera de la BDS y arista de caída (B).
2.1.3. Proyección del centro de gravedad en la base de sustentación
En este punto es importante destacar que, para que un objeto se encuentre en equilibrio sin tener en cuenta más fuerzas externas que la gravedad, la proyección de su CG debe estar dentro del polígono determinado por la BDS (figura 7B). A veces, en las actividades físico-deportivas (p. ej., surf) puede observarse que esta condición no se cumple (figura 7B), lo que es debido a la existencia de más fuerzas que la gravedad, algunas de las cuales comentaremos en el siguiente apartado. Sin tener en cuenta estas circunstancias excepcionales, un humano que tenga similares BDS y altura del CG que otro puede tener peor estabilidad, en función de la proyección vertical del CG en la BDS, y de la dirección de la fuerza que potencialmente puede provocar el desequilibrio. En principio, en posición de bipedestación, donde no existen más fuerzas desequilibrantes que la gravedad, la posición más estable es aquella en la que el CG se encuentra proyectado en el centro de la BDS. Sin embargo, cuando sobre el cuerpo humano se aplican más fuerzas que la gravedad (p. ej., una fuerza externa como el empujón de un contrario), instintivamente las personas proyectamos el CG cerca de las aristas de la BDS (figura 7B), para conseguir que el CG pueda tener más recorrido antes de salir de la BDS. A la arista más cercana a la proyección del CG se le llama “arista de caída”. Ejemplo de lo anterior sería la proyección del CG en la BDS que se observa durante las actividades de lucha (figura 8A). En otra serie de situaciones que se han explicado anteriormente se utiliza la misma estrategia (acercar la proyección del CG a la “arista de caída”) con un objetivo diferente, que pretende que una pequeña fuerza (p. ej., posición defensiva en voleibol) o una variación en las dimensiones de la BDS (p. ej., salidas de velocidad) puedan provocar el desequilibrio (figura 5A). Además de la “arista de caída” como concepto importante en la estabilidad del equilibrio, algunos autores han definido el concepto “ángulo de caída”, que no será desarrollado en el presente apartado, por depender indirectamente de la altura del CG y la proyección de éste en la BDS.
En un intento de desafiar las leyes de la mecánica y la estabilidad del cuerpo humano en situación de bipedestación, el recientemente fallecido Michael Jackson desarrolló una patente (“Method and means for creating anti-gravity illusion”, United States Patent n° 5.255.452, 26-10-1993) que consistía en unos zapatos que le permitían a él y a sus bailarines inclinarse 45° hacia delante sin caerse durante la representación del tema musical “Smooth Criminal” (figura 8B). Este mecanismo consistía en fijar el talón de los zapatos a unos anclajes que había en el suelo mientras el público se distraía con la actuación de un bailarín que entraba en escena. De esta forma, se creaba una ilusión “imposible” muy atractiva para el espectador.
Figura 8. Posición de la proyección del centro de gravedad (CG) en la base de sustentación (BDS) en actividades de lucha (A). Inclinación e ilusión creada por Michael Jackson durante la coreografía de la canción “Smooth Criminal” (B).
2.1.4. Otros factores mecánicos
Además de los tres factores que se han explicado anteriormente (BDS, altura del CG y su proyección en la BDS), existen otra serie de factores mecánicos que pueden explicar una serie de situaciones donde bien la proyección del CG no está en la BDS y sí existe equilibrio (figura 7B), o bien la estabilidad del equilibrio es mejor por otras causas. El primero de estos factores es la existencia de otras fuerzas externas distintas a la gravedad, como la fuerza centrípeta que aparece durante las competiciones de ciclismo en pista (figura 9), permitiendo que exista situación de equilibrio al hacer que la fuerza resultante caiga dentro del polígono delimitado por la BDS. Esta situación es similar a la que ocurre al surfear una ola (figura 7B). El segundo factor es el aprovechamiento de la inercia y la cantidad de movimiento lineal y angular, y tiene que ver tanto con la 1ª Ley de Newton, a partir de la cual sabemos que mover o modificar la trayectoria de un objeto es más difícil cuanta más inercia tiene, como con la cantidad de movimiento, que es producto de la inercia por la velocidad del objeto. Específicamente, cuando se aprovecha la cantidad de movimiento angular para ganar estabilidad del equilibrio se hace referencia a un fenómeno conocido como “efecto giroscópico”. Son ejemplos de este segundo factor: a) La utilización de grandes barras sujetadas en sus brazos por los equilibristas y/o funambulistas, haciendo más fácil el hecho de caminar por cuerdas y/o superficies que reducen al máximo la BDS, porque las inercias lineal y angular del sistema son mayores (figura 10A). b) La conducción de una bicicleta en línea recta, sabiendo que la estabilidad es mayor a medida que la velocidad de conducción aumenta, porque tanto la velocidad angular de las ruedas como la velocidad lineal del CG del ciclista más la bicicleta hacen aumentar las inercias angular y lineal del sistema, respectivamente (figura 10B). Esto puede observarse al reducir mucho la velocidad de la bicicleta (< 5 km · h-1), donde mantener el equilibrio es más difícil si no se realizan cambios bruscos en la posición del manillar para aumentar la BDS (figura 6A); y también puede observarse durante la conducción de la bicicleta sin manos, ya que sólo puede realizarse cuando la velocidad oscila entre 16-20 km · h-1.c) Hacer que un objeto (p. ej., balón de baloncesto, peonza, plato de cocina, etc.) permanezcan en equilibrio apoyándose en una BDS minúscula (p. ej., dedo índice de la mano, etc.) es posible gracias al “efecto giroscópico” (figura 10C), y permanecerán en esta situación mientras tengan suficiente cantidad de movimiento angular. Este efecto es el mismo, pero con un objetivo diferente, al observado al girar las ruedas de una bicicleta, en el que muchas veces los ciclistas no utilizan ruedas delanteras lenticulares en sus bicicletas porque tienen mayor masa y más inercia angular que otro tipo de ruedas (p. ej., 4 bastones, radios convencionales, etc.), lo que dificulta su conducción.
Figura 9. Fuerzas encargadas de mantener el equilibrio durante la conducción en curvas y/o peraltes: ac = aceleración centrífuga; g= aceleración de la gravedad; P0,1 .... = aceleración centrípeta debida a la descomposición del peso del sistema ciclista-bicicleta; Fr = fuerza resultante de ac y g; r1,2.... = radios de giro de la curva.
Figura 10. Ejemplos de aprovechamiento