CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN BIOMECNICA

REPASO CLASE ANTERIOR...

FSICA

FUERZAS VECTORES MASA ACELERACIN RESIST. MATERIALES

S.N.C CONTRACCIN MUSCULAR TASA DE DISPARO FATIGA MUSC.

CS. BIOLGICASFISIOLOGA AP.LOCOMOTOR

MECNICA

CORRER SALTAR CAMINAR

BIOMECNICACOMPENSACIONES

MOV. HUMANOS BSICOSEMPUJAR TRACCIONAR GOLPEAR

MOV. HUMANOS ADAPTADOSPRTESIS ORTESIS

MOV. ORIENTADOS A UNA ACCIN MBITO RECREACIONAL A.V.D DEPORTES

MBITO LABORAL

CINEMATICALos movimientos sujetos a estudio podran ser clasificados de acuerdo a :

T r a y e c t o r i a

Rectilnea * Circular * Parablico Helicoidal

A c e l e r a c i n

Velocidad constante (MUR) Velocidad uniformemente variable (MUA) Velocidad variable (MAS)*

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NOMENCLATURA Y CONCEPTOS CINEMTICOS BSICOS

Trayectoria o itinerario = s Desplazamiento = r Rapidez media = v = s / t Velocidad media = v = r / t aceleracin media = a = v / t Velocidad instantnea = v = r / t aceleracin instantnea = a = v / tSlo cuando t tiende a 0

CINETICARama de la mecnica que estudia la relacin entre las fuerzas que actan en uno o ms cuerpos y los cambios que stas producen en el movimiento o la forma de ellos. (Panjabi)

FUERZA

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FUERZA

Es una magnitud vectorial que se define como una accin que produce (o tiende a producir) un cambio en el movimiento y/o en la forma de un objeto.

LAS 4 PROPIEDADES DE UNA FUERZA SON:PUNTO DE APLICACIN LNEA DE ACCIN DIRECCIN (ngulo de aplicacin) MAGNITUD (cantidad de fuerza aplicada)

SE REPRESENTA POR UN VECTOR

MATEMTICAMENTE: F = m x a

UNIDADES...

F (N) = m(Kg) x a(m/s )2

Aceleracin: Cambio de velocidad de un cuerpo en un intervalo de tiempo. Es una entidad vectorial. Velocidad: Cambio de posicin de un cuerpo en un intervalo de tiempo. Tambin es una entidad vectorial.

V E C T O R

Biomechanics: A qualitative aproach for studying human movement E. Kreighbaum K. Bartherls

Accin de una fuerza neta sobre un cuerpo traslacin movimiento rotacin elstica deformacin permanente

Fuerza

Cuerpo

En el cuerpo humano Internas externas

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FUERZAS INTERNAS:Se caracterizan por la interaccin entre los segmentos internos constituyentes de una cadena cintica. Pueden ser:

ACTIVAS:

Fuerzas de traccin muscular.

PASIVAS:

Fuerzas de reaccin articular, tensin ligamentosa, friccin, inercia.

FUERZAS EXTERNAS:Derivan de la interaccin entre una cadena cintica (o el cuerpo completo) y el medio externo.

Fuerza de Gravedad. Peso. Inercia. Fuerzas de Resistencia del medio. Friccin por rodadura, Deslizamiento y Torsin. Impactos externos. Etc.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA BIOMECNICA.

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PRINCIPIOSR. C. Miralles Biomecnica clnica de los tejidos y las articulaciones del aparato locomotor 2 a edicin 2005

Principio de economa de esfuerzos. Economa de materialesForma y estructura del S.M.E. estn relacionadas con la exigencia de cada etapa de la vida

En las estructuras sanas la energa gastada ha de ser la mnima.

Principio de La deformacin en un determinado nivel se ve compensada siempre por los segmentos vecinos

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Principio de los movimientos integradosLas funciones de los segmentos corporales no se deben estudiar de forma aislada, pero sus movimientos si.

Principio del equilibrioEn condiciones normales existe un equilibrio entre las estructuras con conservacin de una situacin estticodinmica

Factores de relevancia Estado de tensin previa (pretensado) Sistemas cerrados Mecnica pasiva de Putti Referencias anatmicas

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CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA MECNICA.CUERPO:Cualquier objeto con masa y dimensiones determinadas. Representa el cambio de posicin de un cuerpo en el espacio (producto de una fuerza). Puede ser de tipo:

MOVIMIENTO: ANGULARROTACIN

LINEAL

EJE FIJO DE MOVIMIENTO

TRASLACIN

CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA MECNICA.SISTEMAS DE REFERENCIA:Se utilizan para describir el movimiento de los cuerpos.

Muy tiles en biomecnica. Intentan responder preguntas como: -Cun rpido se desplaza un objeto? -Como es el movimiento del objeto? -El objeto acelera o desacelera? -Etc

Coordenadas Interv. de tiempo Cuerpo de referencia

CONDICIONES PARA QUE EXISTA MOVIMIENTO...UN OBJETO

UN MEDIO

UN SISTEMA DE REFERENCIA

UNA FUERZA

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CADENAS CINTICASSon uniones mviles entre dos o ms cuerpos que se encuentran en contacto mediante uniones articuladas.Los elementos integrantes de estas cadenas cinticas de denominan, en el contexto de la Biomecnica, miembros. (Par cintico: Dos segmentos mviles unidos por una articulacin).

CONCEPTO TIL EN REHABILITACIN:CC ABIERTA CC CERRADA

CADENAS CINTICASABIERTA : El segmento final de la cadena est libre.En general se dan en las EESS. Se puede dar en las EEII si no estn en contacto con el suelo.

CERRADA:

CADENAS CINTICAS

El (o los) segmento o miembro final de la cadena se encuentra fijo. En general se dan en las EEII con el pie fijo en el suelo. Se puede dar en las EESS con las manos fijas en el suelo.

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LA ESTTICA DE LAS CADENAS CINTICAS TIENE COMO TAREA FUNDAMENTAL EL ESTUDIO DE SUS CONDICIONES DE EQUILIBRIO.

SE ENTIENDE POR ESTADO DE EQUILIBRIO DE UNA CADENA CINTICA QUE SE ENCUENTRA BAJO LA ACCION DE FUERZAS, UNA POSICION TAL, EN LA CUAL LA CADENA PUEDE PERMANECER UN TIEMPO INDETERMINADO EN REPOSO RESPECTO AL SISTEMA DADO DE REFERENCIA.

En la DINMICA de las cadenas cinticas, desempean una funcin esencial las magnitudes que caracterizan la DISTRIBUCIN (GEOMETRICA) DE LAS MASAS.

En la Biomecnica se ha establecido analizar el CENTRO DE GRAVEDAD (CENTRO DE MASAS) como el punto de aplicacin de la fuerza de gravedad resultante de todos los miembros de las cadenas cinticas.

CENTRO DE GRAVEDAD (CG)Corresponde a un punto imaginario en un cuerpo, en donde se encuentra concentrada la accin de la fuerza de gravedad.

Tambin se puede entender como el punto de balance en un sistema. El CG tambin se puede encontrar eventualmente en un pto. imaginario fuera del cuerpo.

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CENTRO DE GRAVEDAD (CG) Un cuerpo es una distribucin continua de masa. En cada partcula de masa acta la fuerza de gravedad. La posicin donde la Fuerza de gravedad acta de manera neta, se conoce como centro de gravedad (CG). Es el punto ubicado en la posicin promedio donde se concentra el peso total del cuerpo.m1CG

m2

F1

F2

CENTRO DE MASAS Llamamos centro de masas (CM) al punto ponderado donde se supone que se ubica concentrada toda la masa de un cuerpo. El centro de masas se encontrar siempre donde mayor cantidad de masa se localice.

X CM

m1 x1 m2 x2 ... mn xn mi xi m1 m2 ... mn M

Y

Y2

2 CM 1 3

YCM

Y1

Y3

X1

XCM

X2

X3

X

mg

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TORQUE

Cuando un cuerpo posee un punto de apoyo, puede suceder que producto de una fuerza aplicada, este cuerpo tienda a desplazarse en torno al apoyo. Este movimiento se conoce como Torque (T), es una magnitud vectorial y se mide en Newton metros (Nm).

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TORQUEDefinicin:-Torque se podra definir como la tendencia de una fuerza a producir la rotacin de un objeto alrededor de un eje especfico. -Es la expresin rotacional de una fuerza -Tambin se denomina Momento de fuerza -Matemticamente:BRAZO DE PALANCA

T= F x BpT: Torque (Nm) F: Fuerza (Newton) Bp: Brazo de palanca (mt.)BRAZO DE PALANCA

RELACIN FUERZA-BRAZO DE PALANCABrazo de palanca: Es la distancia ms corta (perpendicular, 90) entre lalnea de accin de la fuerza y el eje de rotacin.

PARA UNA MISMA FUERZA DADA:

A > Brazo palanca, > torque A < Brazo palanca, < torquePARA UN MISMO BRAZO DE PALANCA DADO:

A > Fuerza, > torque A < Fuerza, < torqueUNA FUERZA APLICADA EN EL EJE DE ROTACIN (Bp=0) NO GENERA TORQUE

Cuando se aplica una fuerza en algn punto de un cuerpo rgido, el cuerpo tiende a rotar en torno a algn eje de Rotacin. El producto vectorial entre la posicin r y la Fuerza F aplicada se llama TORQUE T=FXr /T/ = /F/ / r/ sen (N m)/

r/ = BF o brazo de fuerza

T = (+) si la rotacin es sentido antihorario T = (-) si la rotacin es sentido horario

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MAQUINAS SIMPLES4 FUNCIONES BSICAS1. Proveer Ventaja Mecnica. 2. Trasladar o Acelerar una carga. 3. Cambiar la direccin efectiva de una fuerza. 4. Equilibrar o balancear fuerzas.

PALANCASSE PUEDEN CONSIDERAR COMO LOS ELEMENTOS MECNICOS MS SIMPLES...

PALANCAUn sistema de palancas consiste en: -Una barra rgida (Palanca) (1) -Eje, Fulcro o pto. de Apoyo (2) + -Una Fuerza (Potencia) (3) -Una Resistencia (4)(4) (2) (1) (3)

Corresponden a los sistemas mecnicos ms simples que existen

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3 TIPOS DE PALANCA

TIPOS DE PALANCAPALANCA DE 1 CLASE INTERAPOYOEl punto de apoyo (fulcro) se encuentra entre la Potencia (Fza) y la Resistencia.

EJEMPLOS PALANCA DE 1 CLASE I N T E R A P O Y O

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TIPOS DE PALANCAPALANCA DE 2 CLASE INTERRESISTENCIALa Potencia (Fza) y la Resistencia se encuentran a un lado del punto de Apoyo (fulcro). La Resistencia a vencer se encuentra entre el punto de Apoyo y la Potencia.

I N T E R R E S I S T E N C I A

EJEMPLOS PALANCA DE 2 CLASE

3 TIPOS DE PALANCAPALANCA DE 3 CLASE INTERPOTENCIALa Potencia (Fza) se encuentra entre la Resistencia a vencer y el punto de Apoyo (fulcro). Este tipo de palanca es la que se encuentra en mayor proporcin en el cuerpo humano.

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I N T E R P O T E N C I A

EJEMPLOS PALANCA DE 3 CLASE

VENTAJA MECNICARepresenta la eficacia de una fuerza con relacin a una palanca (la relacin del peso al esfuerzo)-Brazo de esfuerzo o de Fuerza (BP BF):

V. M. =

BP BR

Es la distancia perpendicular desde el fulcro al punto de potencia (P) o fuerza (F). -Brazo de resistencia o peso (BR): Es la distancia desde el fulcro al punto de peso (P) se considera como brazo de peso. Al calcular la VM se cumple: Si VM > 1; la palanca es mecnicamente efectiva. Si VM < 1; la palanca es mecnicamente no efectiva. Si VM = 1; si ambas fuerzas son iguales, el cuerpo permanece en equilibrio.

BP

F

BR

EN EL CUERPO HUMANO:HUESOS LARGOS PALANCAS

ARTICULACIONES

EJES DE ROTACIN

MSCULOS

FUERZA MOTRIZ

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EQUILIBRIO

F x BF x sen = R x BR x sen F = Fuerza BF = Brazo de Fuerza R = Resistencia BR = Brazo de Resistencia

UN EJEMPLOTbrazo-mano= 45N x 0.15 mt. = 6.75 Nm Tpesa= 420N x 0.4 mt. = 168 Nm

Tbiceps= (6.75 + 168) = 174.75 Nm (en equilibrio)

Debe ser un valor mayor para que pueda levantar el peso

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GRADOS DE LIBERTAD

Se refieren a la posibilidad de movimientos (puros) que tiene una articulacin en un sistema de referencia de tres dimensiones.

El nmero mximo de posibles grados de libertad en una articulacin es de tres:

1. Flexin Extensin 2. Abduccin Aduccin 3. Pronacin - Supinacin

OPCIONES DE MOVIMIENTO EN EL ESPACIO DE UN OBJETO SIN PUNTOS FIJOS.

UN OBJETO SIN PUNTOS FIJOS TIENE 6 G.L (a) UN OBJETO CON 1 PUNTO FIJO, TIENE 3 G.L (b) UN OBJETO CON 2 PUNTOS FIJOS, TIENE 1 G.L (c)

(a)

(b)

(c)

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GRADOS DE LIBERTADDe qu dependen los grados de libertad? Configuracin anatmica articular...

Serpientes del mar IV (detalle). Gustav Klimt

FINE

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