Aunque es ampliamente aceptado que la fuerza es la capacidad para desarrollar un esfuerzo, existe una considerable discrepancia respecto a cómo se debe medir la fuerza. El peso que una persona puede levantar probablemente sea la medida cuantitativa más antigua de la fuerza. Avances tecnológicos han popularizado el uso de la prueba de la fuerza isométrica y también la prueba de la fuerza isocinética. Todos los deportes implican aceleración (cambio en la velocidad por unidad de tiempo) del cuerpo y, en algunos deportes, también de un implemento (p. ej., bate de béisbol, jabalina, raqueta de tenis). La aceleración se asocia con la fuerza de resistencia según la segunda ley de Isaac Newton:
Debido a las diferencias individuales en la capacidad para ejercer fuerza a distintas velocidades (43), los valores de la fuerza obtenidos en pruebas con ejercicios resistidos a velocidad baja e isométricos tal vez varíen en su capacidad predictiva cuando se requiera a la vez fuerza y gran velocidad. Por tanto, poner a prueba la capacidad de un atleta para generar fuerza con distintas cargas tal vez nos proporcione más información sobre sus capacidades y debilidades para un deporte específico (6). Aunque controlar y monitorizar la velocidad durante una prueba de fuerza requiera un equipamiento sofisticado, los valores resultantes de la fuerza tal vez sean más significativos respecto a la capacidad para un deporte que las mediciones estáticas de la fuerza o el levantamiento de cargas máximas.
Potencia y trabajo positivos
La curiosidad mostrada ante el hecho de poder generar fuerza con velocidades concretas de movimiento o a gran velocidad ha derivado en un gran interés por la potencia como medida de la capacidad para ejercer fuerza a velocidades superiores. Fuera del ámbito científico, la potencia se define grosso modo como «fuerza explosiva» (42). Sin embargo, en física, potencia se define con precisión como la cantidad de trabajo por unidad de tiempo, donde el trabajo es el producto de la fuerza ejercida sobre un objeto por la distancia que se desplaza el objeto en la dirección en la que se ejerce la fuerza. Cuantitativamente, trabajo y potencia se definen como sigue:
La potencia también se considera el producto de la fuerza ejercida sobre un objeto por la velocidad del objeto en la dirección en la que se ejerce la fuerza, o bien como el producto de la velocidad del objeto por la fuerza ejercida sobre ese objeto en la dirección en la que se desplaza.
FIGURA 2.9 Principales movimientos del cuerpo. Los planos de movimiento se refieren al cuerpo en la postura anatómica a menos que se afirme lo contrario. Se enumeran los ejercicios habituales que oponen resistencia a los movimientos, así como las actividades deportivas relacionadas con ellos.
Fuente: Reproducido, con autorización, de Harman, Johnson y Frykman, 1992 (16).
TABLA 2.1 Factores para la conversión de medidas anglosajonas en unidades del SI
| Para obtener | Se multiplica | Por |
| newtons (N) | libras (lb) | 4,448 |
| newtons (N) | kilogramos masa (kg) | aceleración de la gravedad |
| newtons (N) | kilogramos fuerza (kg) | 9,807 |
| metros (m) | pies (ft) | 0,3048 |
| metros (m) | pulgadas (in) | 0,02540 |
| radianes (rad) | grados (°) | 0,01745 |
Para que cumplan su función todas las ecuaciones de este capítulo, hay que usar unidades coherentes. En el Sistema Internacional de Unidades (SI), que es la norma mundial, la fuerza se mide en newtons (N), la distancia en metros (m), el trabajo en julios (J, es decir, newtons-metros o N · m), el tiempo en segundos (s) y la potencia en vatios (W, eso es, J/s). Las unidades apropiadas del SI para las ecuaciones se pueden obtener de otras unidades usuales aplicando los factores enumerados en la tabla 2.1.
A modo de ejemplo de aplicación de la ecuación 2.2, el trabajo neto realizado cuando se levanta un peso equivale a la magnitud del peso (F1) por la fuerza (F2) requerida para obtener la tasa deseada de aceleración, multiplicada por el desplazamiento (D) en que el peso se eleva verticalmente. Hay que reparar en que el peso y la dirección de la fuerza deben coincidir con la dirección del desplazamiento. La determinación de esta relación se define por el ángulo entre el vector de fuerza y el vector del desplazamiento (theta, θ). Por ejemplo, el trabajo realizado al levantar 2 m una haltera de 100 kg y completar 10 repeticiones se calcula del siguiente modo:
1.Se determina el peso (F1) en unidades SI (newtons) multiplicando la masa de la barra en kilogramos por la aceleración de la gravedad en metros por segundo al cuadrado. Si no se dispone de la aceleración local de la gravedad, una buena aproximación son 9,8 m/ s2. Como se dijo con anterioridad, theta (θ) es el ángulo entre el vector de la fuerza y el vector del desplazamiento, que en este caso es cero:
F1↑ F2↑ D↑ θ = 0 grados
Fuerza para contrarrestar el peso de la barra (F1) = 9,8 m/s2 · 100 kg · cos 0° = 980 N
2.Se calcula la fuerza adicional (F2) necesaria para acelerar verticalmente la masa de la barra a un ritmo dado. (La fuerza necesaria para bajar la barra de forma controlada se calcula más adelante). Por ejemplo, si el ritmo deseado de aceleración vertical ascendente es 2 m/s2, la fuerza necesaria sería:
Fuerza aplicada para acelerar el ascenso de la barra (F2) = 2 m/s2 · 100 kg · cos 0° = 200 N
3.Se aplica la ecuación 2.2 para calcular (en julios) el trabajo de 10 repeticiones:
Trabajo (positivo) = (980 N + 200 N) · 2 m · 10 reps = 23.600 J
Este método para calcular el trabajo resulta muy útil a la hora de cuantificar el volumen de una sesión de entrenamiento. El trabajo de cada serie se calcula como se acaba de mostrar y el trabajo total durante toda la sesión de entrenamiento se determina por adición. Para ejercicios con pesas libres, el desplazamiento vertical de la barra durante una repetición de cada ejercicio se mide, en el caso de cada persona, restando la altura de la barra hasta el suelo en su posición más baja a la altura de la barra en su posición más alta. En el caso de ejercicios en máquina de pesas, se mide el desplazamiento vertical del peso, ya que la distancia vertical recorrida por el peso durante un ejercicio debe ser el mismo, con independencia del peso que se use. En el ejemplo previo, en donde se determinó el trabajo, si se necesitan 40 segundos para practicar 10 repeticiones, la producción media de potencia en vatios para la serie se calcula usando la ecuación 2.3:
Potencia (positiva) = 23.600 J / 40 segundos = 590 W
Potencia y trabajo negativos
Como la potencia equivale al producto de la fuerza y la velocidad, cuando se ejerce fuerza sobre un peso en dirección opuesta a la que se desplaza el peso (como cuando se baja un peso de forma controlada), la potencia es negativa, al igual que el