FISICA BIOLÓGICA BIOMECÁNICA CLASE N° 1 SEGUNDA PARTE
MOVIMIENTO El movimiento es el cambio de posición de un cuerpo con respecto a otro que se supone fijo Clases de movimiento
Rectilíneo
Uniforme
Circular
Parabólico
Acelerado
Caída libre
Tiro Vertical
Uniformemente variado
Pendular
MOVIMIENTO El movimiento es el cambio de posición de un cuerpo con respecto a otro que se supone fijo Clases de movimiento
Rectilíneo
Uniforme
Circular
Parabólico
Acelerado
Caída libre
Tiro Vertical
Uniformemente variado
Pendular
MOVIMIENTO MOVIMIENT O RECTILÍNEO UNIFORME Es aquel cuya trayectoria es una recta, puede ser uniforme o acelerado. En el MRU (movimiento rectilíneo uniforme) la trayectoria es una línea recta y la velocidad es constante, su aceleración es cero.
MOVIMIENTO RECTILÍNEO VARIADO
En el MRV (movimiento rectilíneo variado), la trayectoria es una línea recta y la velocidad es variable. La aceleración es distinta de cero. Si disminuye o aumenta aum enta de manera uniforme, se denomina uniformemente variado.
CAÍDA LIBRE
Un cuerpo en caída libre es aquel que está sometido a la acción de la gravedad.
v = v - g t y-yo = ½(v + vo )t o
y-yo = vo t - ½g t2
v2 = vo 2 - 2g (y-yo )
Se usa el signo ( - ) cuando el cuerpo sube
Se usa el signo ( + ) cuando el cuerpo baja
MOVIMIENTO CIRCULAR Es aquel movimiento cuya trayectoria del móvil es una circunferencia, puede ser uniforme o variado. En el movimiento circular uniforme (MCU), el móvil se desplaza alrededor de un punto central, siguiendo la trayectoria de una circunferencia, por ejemplo las agujas de un reloj, el plato de un microondas. El módulo de la velocidad está representado por la longitud de la flecha simboliza a la velocidad.
MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME Un movimiento circular uniforme se caracteriza porque: Su velocidad angular (ω) es constante. El móvil gira ángulos iguales en tiempos iguales. El ángulo recorrido es igual a la velocidad angular por el tiempo.
φ=ω·t La ley anterior es muy parecida a la ley del movimiento para el MRU: X = v · t. El movimiento circular uniforme es periódico. De forma regular, el cuerpo vuelve a ocupar la misma posición.
MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME
Al tiempo que tarda en concluir una vuelta se le llama período (T)
T=2πRv=2πω
La frecuencia (f) es el número de vueltas que da el cuerpo que se mueve en un segundo. Teniendo en cuenta que el cuerpo recorre v metros en 1 s, la frecuencia es igual a:
f=v2πR=1T=ω2π
Las unidades que le corresponden a esta magnitud son las de s -1 o hercios (Hz)
LEYES DE NEWTON
Primera ley o ley de inercia: Todo cuerpo continúa en estado de
reposo o de movimiento rectilíneo con velocidad constante, a menos que sobre él actúen fuerzas que modifiquen dicho estado. Segunda ley o ley de la fuerza: Un objeto sobre el que actúa una fuerza F tiene una aceleración a en dirección de F.
F=ma
Tercera ley o ley de acción y reacción: Cuando un cuerpo
ejerce una fuerza sobre otro, éste responde con una fuerza de igual magnitud y sentido contrario sobre el primero.
FA = -FR
CLASES DE FUERZAS Fuerza de Gravedad Es la fuerza con que la tierra atrae a todos los objetos P = mg
Fuerzas paralelas
CLASES DE FUERZAS Fuerzas concurrentes
Fuerzas no concurrentes
CLASES DE FUERZAS Fuerza elástica
Fuerza de rozamiento
CLASES DE FUERZAS Fuerza de compresión
Fuerza de tensión
CLASES DE FUERZAS Fuerza normal Es aquella que actúa paralelamente a la superficie o plano de interés (Ft)
Fuerza “G” Generadas por aceleraciones o desaceleraciones súbitas
Fuerza centrífuga Fc= m v2/r
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA ACELERACIÓN
Desplazamiento vertical:
Aceleración hacia arriba Wef = m(a+g)
Se define como la fuerza ejercida por una balanza Aumenta el peso del sujeto y en consecuencia el peso específico de los fluidos corporales.
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA ACELERACIÓN La sangre se colapsa en la parte inferior del cuerpo y la presión arterial aumenta Disminuye el gasto cardiaco Las aceleraciones hasta 4g son tolerables en períodos que no superen los 15 minutos sin molestias apreciables.
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA ACELERACIÓN
Desplazamiento vertical: aceleración hacia abajo Pi = Po + γ(1 - a/g)hi Ps = Po – γ(1 - a/g)hs
Sobreviene sensación de desconcierto psíquica y fisiológica Al perder peso la sangre o quedarse sin peso el esfuerzo que hace el corazón es inferior al normal, y su ritmo se hace más lento El esqueleto deja de ser el sostén necesario del cuerpo humano y puede ocurrir descalcificación
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA ACELERACIÓN
Desplazamiento horizontal en línea recta
A velocidad constante no se producen efectos fisiológicos. Al principio del viaje hay una aceleración lineal y el piloto sufre la acción de una fuerza Al final del viaje habrá una fuerza impulsora hacia delante que sacaría al piloto del asiento. Los efectos fisiológicos no son violentos porque la aceleración es perpendicular al flujo sanguíneo
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA ACELERACIÓN
Desplazamiento circular
En plano horizontal
La fuerza efectiva presiona contra la pared de la jaula. La inclinación del avión indica la forma oblicua que adopta el aparato para alinear su eje vertical con la dirección tomada por el peso
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA ACELERACIÓN
Desplazamiento circular en un plano vertical
Cuando se realiza un movimiento circular, en la salida se experimenta una fuerza G positiva, la presión sanguínea aumenta en la parte inferior del cuerpo, disminuye el retorno venoso y el gasto cardiaco. Disminuye la presión de la sangre en la cabeza y no se irriga completamente el cerebro. Cuando entra en el circulo, experimenta fuerza G negativa, aumenta la presión de sangre en el cerebro, el corazón late lentamente y puede dejar de hacerlo durante 5 a 10 segundos. Se distienden los tejidos elásticos como el corazón lleno se sangre. La aceleración transversal provoca desplazamiento del corazón de unos 25 mm .
BIOMECÁNICA DEL ESQUELETO Los huesos son los órganos pasivos del movimiento y articulados entre sí constituyen verdaderas palancas, donde los órganos de acción son los músculos. El estudio de estas palancas óseas constituye la biomecánica del esqueleto. El cuerpo humano puede considerarse constituido por cadenas óseas en las que cada eslabón es un cuerpo esencialmente rígido.
SISTEMA LOCOMOTOR Sistema Esquelético
Sistema Muscular
Articulaciones
EL ESQUELETO El esqueleto esta formado por órganos denominados huesos que cumplen funciones: Sostén mecánico De diversas partes del organismo
Palanca En conjunto con las articulaciones y músculos son los responsables de los movimientos del cuerpo
Cavidades Limitadas por varios huesos, en las cuales se alojan órganos importantes o delicados
Cabeza Cintura escapular Tórax
Cintura pélvica
Columna vertebral Miembro superior
Miembro inferior
ARTICULACIONES Las articulaciones son el conjunto de elementos que permiten la unión de los huesos entre si. Son el punto donde los huesos contactan y permiten el movimiento. Constituyen junto con los huesos la parte estática del sistema locomotor, son las palancas y engranajes, cuya parte dinámica está constituida por los músculos.
TIPOS DE ARTICULACIONES Fibrosas • No tienen cavidad sinovial y los huesos se mantienen unidos gracias a la
presencia de tejido conectivo fibroso o cartilaginoso. • Pueden ser suturas (cráneo), sindesmosis (entre tibia y peroné), gonfosis (raíces de los dientes)
Cartilaginosas • No tienen cavidad sinovial ,los huesos se mantienen unidos por cartílago.
Sinoviales • Tienen una cavidad sinovial y están unidos por tejido conectivo denso
irregular formando una cápsula y ligamentos.
TIPOS DE ARTICULACIONES Sinartrosis • Carecen de movimiento y están formadas por superficies o placas óseas
unidas por tejido fibroso o cartilaginoso. • Su función está relacionada con el desarrollo.
Anfiartrosis o Sínfisis • Son de escasa movilidad. La unión ósea se realiza a través de un disco o
fibrocartílago y carecen de cavidad articular. • Su función es permitir elasticidad en las junturas óseas o soportar pesos y choques.
Diartrosis • Permiten una mayor movilidad y en general están situadas entre huesos
largos. Son las más complejas y tienen dos caras articulares. • Su función es el movimiento.
ARTICULACIONES Sinartrosis (cráneo)
Anfiartrosis (cadera)
ARTICULACIONES DIARTROSIS
Cartílago articular Línea de la epífisis
Cavidad articular Cartílago articular
Articulación sinovial
TIPOS DE MOVIMIENTOS EN LAS ARTICULACIONES SINOVIALES Movimientos deslizantes
Rotación
• Desplazamiento de superficies
planas hacia adelante y atrás, o una junto a otra en sentido lateral. • Escápula y clavícula
• Como en la hombro o la cadera
TIPOS DE MOVIMIENTOS EN LAS ARTICULACIONES SINOVIALES Movimientos angulares Flexión Extensión
• Movimientos de flexión y extensión,
también hiperextensión
• A partir de la posición de firmes las
extremidades se dirigen hacia adelante o hacia atrás
• A partir de la posición de firme las
extremidades se dirigen, sin doblarse, hacia delante o hacia atrás
TIPOS DE MOVIMIENTOS EN LAS ARTICULACIONES SINOVIALES Abducción Aducción Circunducción
• Desde la alinea media ambas
extremidades se mueven lateralmente
• Las extremidades pasan de la posición de
abducción a la posición de firme
• Combina la flexión, abducción, extensión y
aducción y como resultado se da un movimiento circular en las extremidades.
TIPOS DE MOVIMIENTOS EN LAS ARTICULACIONES Abducción Aducción Circunducción
• Desde la alinea media ambas
extremidades se mueven lateralmente
• Las extremidades pasan de la posición de
abducción a la posición de firme
• Combina la flexión, abducción, extensión y
aducción y como resultado se da un movimiento circular en las extremidades.
MOVIMIENTOS DE LAS ARTICULACIONES
Radio
Cúbito
Escafoides Semi lunar
Condilea en la muñeca
Radio Trapecio Metacarpo del pulgar
En silla entre la muñeca y el pulgar.
Cúbito
Húmero
Tróclea Cúbito Escotadura de la tróclea
En bisagra entre el húmero y el cúbito.
Cabeza del radio
Escot radial Ligamento Anular
Radio
Cúbito Pivot entre el radio y el cúbito
Planar en los huesos del pie
Navicular Segundo cuneiforme Tercer cuneiforme
Enartrosis entre la cabeza del fémur y el hueso de la cadera
Cabeza del fémur
TIPOS DE MOVIMIENTOS EN LAS ARTICULACIONES • La palma de la mano se
Supinación
coloca hacia delante. Los huesos radio y cubito se orientan en forma paralela al eje de la extremidad superior.
• La palma de la mano se lleva
Pronación
hacia atrás, En este movimiento el hueso radio cruza por delante el cubito.
MÚSCULOS
-
Son materiales viscoelásticos. La fuerza muscular depende de los siguientes factores: Número de fibras musculares (n) Fuerza de cada fibra (f) Disposición geométrica de las fibras dentro del músculo Forma y tamaño del músculo Modalidad de la contracción
F = nf
MÚSCULOS
En el organismo hay tres tipos de músculos: Liso : se encuentra en los vasos
sanguíneos, intestino, folículos pilosos Cardíaco: Se encuentra en el corazón Esquelético: Los músculos están compuestos por miofibrillas entrelazadas que hacen que el músculo se contraiga y se distiendan
MOMENTO DE UNA FUERZA
Se denomina momento de una fuerza respecto de un punto, al producto vectorial del vector posición r de la fuerza por el vector fuerza F
M=r xF
M = r F sen θ
MOMENTO DE UNA FUERZA
Mm = - W a sen θ
Mc = - W (a + b) sen θ
Mh = - W (a + b + c) sen
PAR DE FUERZAS
Se determina multiplicando la intensidad de la fuerza por el brazo del par
M=Fxd
Rota el cuerpo sobre si mismo
PAR DE FUERZAS Contracción del bíceps. Rotación de la cabeza. Movimiento bascular del omóplato. Las fuerzas de gravedad producen pares de fuerzas.
POLEAS
Polea es una rueda acanalada en la periferia (para que se mantenga adaptada una cuerda) que puede girar libremente alrededor de un eje perpendicular a la rueda pasando por su centro P = R (polea fija) P = ½ R (polea móvil)
POLEAS ÓSEAS Existen estructuras óseas que colocan al músculo en una situación análoga a la de una polea, de ahí el nombre de poleas óseas que se les da a estas estructuras. El maléolo interno del pie La rótula El músculo deltoides
CENTROS DE GRAVEDAD DEL CUERPO HUMANO No es un punto fijo, depende de la posición relativa de los distintos segmentos. En un sujeto normal en posición de pie con los brazos colgando paralelamente al tronco, el C.G. se encuentra en la línea media del cuerpo, a unos 4cm por encima de las articulaciones coxofemorales y a un centímetro detrás de la línea que los une.
CENTROS DE GRAVEDAD DEL CUERPO HUMANO
Cabeza: en la línea media que une los puntos de adhesión de
ambas orejas.
Tronco+cabeza: en el plano que pasa por el apéndice xifoides y la
undécima vértebra dorsal.
Brazo, muslo, pierna y pie: a los 5/9 de la longitud del segmento,
medido a partir de la extremidad distal. Mano, antebrazo: a 1/3 de la longitud del segmento medido a partir del codo. Miembro superior: en el codo. Miembro inferior: un poco por encima de la rodilla.
PALANCA
Palanca es una barra rígida que puede girar alrededor de un punto o eje fijo.
Momento de potencia = momento de resistencia Pa = Rb
PALANCA
En una palanca podemos distinguir los siguientes elementos:
El punto de apoyo
Potencia: la fuerza que se aplica
Resistencia: el peso que se mueve
El brazo de potencia: es la distancia entre el fulcro y el punto de la barra donde se aplica la potencia.
El brazo de resistencia: es la distancia entre el fulcro y el punto de la barra donde se encuentra la resistencia o carga.
PALANCAS ÓSEAS
Palancas de primer género: El punto de apoyo se encuentra entre
la fuerza y la resistencia. Como sucede en la articulación de la cabeza con el tronco, huesillos del oído, articulación coxofemoral cuando una persona está parada en un solo pie, quinta vértebra lumbar cuando una persona está en posición erguida. Palancas de segundo género: La resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza. Como en el pie al empinarnos, flexión del tronco al inclinarnos, mandíbula inferior durante la masticación con molares. Palancas de tercer género: La fuerza se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia. Como en la extensión de la pierna, flexión del brazo, abducción del brazo, mandíbula inferior durante la masticación con los incisivos.
