Física para Medicina
TALLER PRESENCIAL 03 FÍSICA PARA MEDICINA (MA209) 1. Hallar la fuerza total aplicada a la cabeza del paciente por el dispositivo de tracción de la figura para que el sistema se encuentre en equilibrio.
3
1,30×10 N 37,0°
Rótula 21,5°
3
1,46×10 N
T
2. La figura representa un aparato de tracción de Russell para fijación femoral. Halle la magnitud de la fuerza total F A , aplicada a la pierna por este aparato cuando se cuelga de él un bloque de 40,0 N . Observe que la pierna se encuentra en equilibrio.
4. El antebrazo de la figura es perpendicular al brazo y sostiene en la mano un peso de 70,0 N. Considere que el antebrazo está representado por el modelo mostrado en líneas punteadas, siendo F m = 640 N la fuerza ejercida por el bíceps sobre el antebrazo y F c = 535 N la fuerza que ejerce el húmero sobre el antebrazo (en el punto O). Calcule (a) el valor del peso del antebrazo-mano W y (b) la posición x donde se aplica este peso, medido desde O. Húmero Bíce s Fm
O x Fc
W
3,80
70,0 N
30,0
3. La figura muestra a la rótula bajo acción de tres fuerzas. Calcule ( a) módulo y (b) la dirección θ de fuerza T para que la rótula encuentre en equilibrio.
F. Amaya; Amaya; O. Castañeda; Castañeda; E.Huamaní
la el la se
1
Física para Medicina 5. En la figura se muestra a un atleta preparado para dar una salto hacia arriba. Pesa 180 lb y su centro de gravedad esta localizado por encima de un punto P que hay en el suelo a 3,00 pies de la punta de sus pies y a 2,00 pies de sus hombros. ¿Cuáles son las fuerzas ejercidas por el suelo sobre las manos y pies del atleta?
Determine: a. La magnitud de la tensión T en el músculo de la espalda. b. Las componentes R x y R y de la fuerza de comprensión que se ejerce sobre la espina.
7. Al caminar una persona de 700 N , carga momentáneamente todo su peso en un pie, de peso 90,0 N . En la figura se muestra una extremidad inferior y las fuerzas que actúan sobre ella. Calcule la magnitud de la fuerza que ejerce el músculo aductor mediano, F M , y las componentes 6. Una persona se inclina y levanta un bloque de 200 N, como se muestra en la figura. Con la espalda en posición horizontal (una forma muy mala para levantar un objeto). La longitud de la espina dorsal es L y el músculo que mantiene a la espalda en posición horizontal está unida a la espina a 2 L /3 del punto pívot (O).
horizontal y vertical de la fuerza F A que actúa en la articulación.
Músculo de la espalda
Pivote
El ángulo entre la espina dorsal y el músculo es de 12,0º . Usando el modelo mecánico y tomando el peso de la parte superior del cuerpo como 350 N y aplicada en el punto medio de la espina dorsal.
R y R x
T
O
°
12,0
200 N 350 N
F. Amaya; O. Castañeda; E.Huamaní
2
Física para Medicina 8. En la figura mostrada, el coche se mueve por la superficie sin fricción de una montaña rusa. En el punto A su energía potencial es máxima y la energía cinética es nula. Tomando como referencia la parte inferior de la montaña, analice las siguientes proposiciones indicando cuál es falsa: A C
B
10. Se arrastra una caja de 1,00 kg por un piso áspero aplicando una fuerza constante de 50,0 N. La fuerza forma un ángulo de = 37,0° arriba de la horizontal. Una fuerza de rozamiento de 10,0 N retarda el movimiento y la caja se desplaza una distancia de 3,00 m hacia arriba del plano. Calcule el trabajo: (a) realizado por F , (b) realizado por la fricción y (c) neto realizado por todas las fuerzas que actúan sobre la caja.
D
h
d
F
a. La energía mecánica del coche en el punto B y es igual a la energía mecánica en el punto D. b. Cuando el coche se mueve entre los puntos B y C , su energía potencial aumenta. c. Cuando el coche se mueve entre los puntos C y D, su energía cinética aumenta. d. Si la energía mecánica del coche es de 4
4,00 10 J en el punto D, entonces la energía potencial en el punto A es de 4
4,00 10 J . e. La rapidez en el punto C es mayor que la rapidez en el punto B.
11. Una muchacha lanza una pelota de 0,200 kg a una altura de 6,00 m (a) ¿Cuál es la energía cinética de la pelota cuando sale de la mano de la chica ? (b) ¿Qué trabajo realiza la fuerza de gravedad hasta que llega a su altura máxima?
12. Una esfera de 5,00 kg es lanzada con una velocidad de 20,0 m/s como se muestra en la figura. Calcule la altura máxima alcanzada, si la superficie es lisa.
o
9. Formando un ángulo de 35,0 con la horizontal se aplica una fuerza de 10,0 N al bloque de 5,00 kg tal como se nuestra en la figura. Además hay una fuerza de rozamiento de 7,00 N que actua sobre el bloque. (a) Calcule el trabajo realizado por cada una de las cuatro fuerzas que actuan sobre el bloque al desplazarlo 12,0 m . ( b) ¿Cuál es el trabajo total realizado sobre el bloque ?
37,0°
13. Una niña de masa m se deja deslizar sobre una resbaladilla curvada de manera irregular y cuya altura es de 6,00 m. La niña parte del reposo desde la parte superior. Determine la rapidez de la niña al llegar al extremo inferior, suponiendo que no existe fricción.
10,0 N
7,00 N
5,00 kg
35,0
F. Amaya; O. Castañeda; E.Huamaní
6,00 m
3
Física para Medicina
14. Una aleación de oro para coronas (sección de 6,00 mm 3,00 mm ) cubre completamente la porción coronal del segundo molar inferior derecho. Calcular la magnitud de la fuerza masticatoria necesaria para producir una deformación elástica de 0,001 00 (esto es 0,100% ). Considere E Au
N
10
8,10 10
m2
.
15. Un alambre de acero de 3,00 m de longitud inicial no debe estirarse más de 0,200 cm cuando se aplica una tensión de 400 N de magnitud a cada extremo. ¿Qué diámetro mínimo debe tener el alambre, si éste tiene una sección transversal circular? Considere E acero
11
2,00 10
N m2
16. Un bíceps relajado requiere una fuerza de 25,0 N de magnitud para alargarse 3,00 cm ; el mismo músculo sometido a máxima tensión requiere de una fuerza de 500 N de magnitud para el mismo alargamiento. Calcule el módulo de Young para el tejido muscular en ambas condiciones si lo consideramos como un cilindro uniforme de 0,200 m de largo y sección de radio 3,99 cm .
17. La resistencia a la compresión de nuestros huesos es importante para la vida diaria. El módulo de Young de los 10
huesos es de cerca de 1,40 10
N m2
.
Los huesos sólo pueden sufrir un cambio de longitud del 1,00% antes de romperse. Determine la magnitud de la fuerza máxima que puede aplicarse a un hueso con un área transversal mínima 2
3,00 cm ? Esto corresponde aproximadamente al área de la tibia en su punto más estrecho. de
F. Amaya; O. Castañeda; E.Huamaní
4
