ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD DE MECÁNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

ASIGNATURA: DINÁMICA

TEMA: CINEMÁTICA DEL CUERPO HUMANO

INTEGRANTES: VALERIA CALLES VERÓNICA HIDALGO

DIEGO MONTERO ELIECER CHUTO

SEMESTRE: SEXTO

DOCENTE: ING. WASHINGTON ZABALA

CINEMÁTICA DEL CUERPO HUMANO

INTRODUCCIÓN:El estudio del movimiento humano puede ser descrito como una ciencia interdisciplinaria que describe, analiza y evalúa el movimiento humano. Existen disciplinas que tradicionalmente han tenido interés por el movimiento humano, como la biomecánica, que tiene como objetivo el desarrollo de modelos del cuerpo humano que expliquen cómo se comporta este mecánicamente y como se puede incrementar el rendimiento o disminuir las probabilidades de sufrir una lesión musculo esquelética.

ÁMBITOS DONDE SE APLICA LA BIOMECANICA • BIOMECÁNICA MÉDICA:• Aplicada a la traumatología.• Aplicada a la rehabilitación.• Aplicada a la fisiología.• Aplicada a la ortopédica.• BIOMECÁNICA OCUPACIONAL:• Aplicada a la Ergonomía, la cual tiene como objetivo la

adaptación y mejora y mejora de las condiciones de trabajo del hombre, tanto en su aspecto físico como psíquico y social.

-  BIOMECÁNICA DE LA ACTIVIDAD FÍSICA Y DEPORTIVA- Aplicada al deportista:Describir las técnicas deportivas.Ofrecer nuevos aparatos y metodologías de registro.Corregir defectos en las técnicas y ayudar en el entrenamiento.Evitar lesiones.Proponer técnicas más eficaces.- Aplicada en relación al medio:Minimizar las fuerzas de resistencia.Optimizar la propulsión en diferentes medios.Estudiar las fuerzas de acción-reacción y sustentación para optimizar el rendimiento deportivo.Definir la eficacia de diferentes técnicas deportivas en función de las fuerzas de reacción del suelo.Estudiar las fuerzas de reacción del suelo en relación con las lesiones deportivas.- Aplicada en relación al material deportivo:Reducir el peso del material deportivo sin detrimento de otras características.Aumentar en algunos casos la rigidez, flexibilidad o elasticidad del material.Aumentar la durabilidad del material.Conseguir materiales más seguros.Conseguir materiales que permitan lograr mejorar marcas. 

EL CUERPO HUMANO Y SUS MOVIMIENTO

MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS EN UN SISTEMA DE REFERENCIAA la hora de observar y describir el movimiento será necesario identificar el (sistema de referencia). Un sistema de referencia será el lugar desde el que se llevara a cabo la medición (observación). El sistema de referencia será necesario para especificar la posición del cuerpo, de un segmento o de un objeto, así como para describir si ocurren cambios en su posición, este puede ser fijo o hallarse en movimiento. Al primero se le denomina sistema de referencia fijo y al otro sistema de referencia relativo. En los casos del sistema de referencia absoluto, los tres ejes de orientación espacial(x,y,z) se cruzan en el eje articular de movimiento y los cambios de posición del segmento se describe respecto a este eje articular. En los casos de los sistemas de referencia relativos podemos tener sistemas que se mueven a una velocidad constante (sistemas de inercia) o los que cambian de posición con variación en la velocidad (sistemas acelerados). En estos ambos casos el movimiento se puede encontrar dentro o fuera del cuerpo.Ejemplo de un sistema de referencia absoluto y relativo aplicado a la extremidad superior.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL CUERPO HUMANO

Uno de los primeros pasos en el análisis del movimiento es conocer las características físicas del cuerpo humano la información relativa a la estructura y el crecimiento de los huesos, articulaciones y músculos es de gran utilidad para determinar si un determinado tipo de actividad es apropiada o por el contrario es de gran riesgo para determinados grupos poblaciones a diferentes edades o con riesgo de padecer enfermedades.En este contexto, los niños, las personas mayores o los grupos con necesidades especiales se pueden beneficiar en gran medida del análisis biomecánica del movimiento humano.

ORIENTACIÓN DEL CUERPO EN EL  ESPACIO

Anteriormente se ha comento que un sistema de referencia era definido como el lugar desde que se lleva acabo la medición (observación) y era necesario para especificar la posición del cuerpo, un segmento o un objeto, así para describir si ocurren cambios en su posición.El sistema de coordenadas es la forma empleada para orientar y situar los cambios de posición de un cuerpo en movimiento. Las 3 direcciones que podrán tomar los cuerpos en movimiento serán la dirección X, la Y o la Z. Cualquier dirección paralela al suelo se identificará como dirección horizontal y cualquier dirección perpendicular al eje horizontal corresponderá con la dirección vertical. La dirección X es paralela al suelo y normalmente indica el avance de los cuerpos en movimiento hacia adelante o hacia atrás.

TIPOS DE MOVIMIENTO SEGÚN LA TRAYECTORIA:

El cambio de posición de un cuerpo puede ser clasificado según la trayectoria que describa un movimiento de traslación, de rotación y combinados. Una traslación de un cuerpo supone un cambio de posición de un sitio a otro dentro de un sistema de referencia. Si el camino que recorre es lineal, se denomina “trayectoria curvilínea”. En las traslaciones (rectilíneas y curvilíneas) cada uno de los puntos del cuerpo recorre el mismo espacio en el mismo tiempo por ejemplo, un esquiador de fondo desplazándose en la nieve en la misma posición estaría describiendo una trayectoria rectilínea, mientras que un nadador tirándose desde un trampolín en la posición de ángel, describiría una trayectoria curvilínea como se muestra en la fig.

En el movimiento rotatorio o angular, cada parte del cuerpo describe el mismo ángulo en el mismo tiempo. En este tipo de movimiento el cuerpo de dice que gira o rota sobre un eje de movimiento. En el cuerpo humano cada segmento está unido a su adyacente formando las articulaciones, que son puntos fijos sobre los que tiene lugar los cambios de posición (rotación) de los segmentos. Por ejemplo, cuando realizamos una flexión de antebrazo

PLANOS Y EJES DEL MOVIMIENTO

Todos los movimientos posibles que puede realizar un cuerpo o sus segmentos se producen sobre tres planos imaginario que se interseccionan de manera perpendicular en el centro de masa del cuerpo. Los tres planos cardinales que tienen su origen en el centro de gravedad del cuerpo son el plano sagital, que divide el cuerpo en la parte derecha e izquierda, el plano frontal, que lo divide en delante y detrás, y el plano transversal, que lo divide en arriba y abajo.

DINÁMICA

Esta ciencia se subdivide posteriormente en las áreas de “Cinemática”, el estudio de las características del movimiento y “Cinética” el estudio de las fuerzas que efectúan el movimiento.

CINEMÁTICA: La cinemática nos permite describir con precisión las características del movimiento, como posición, velocidad, aceleración. Por ejemplo en los análisis de los patrones de marcha, nos interesa el cambio en la posición del centro de masa del cuerpo, el arco de movilidad de los diferentes segmentos y la velocidad y dirección de su movimiento.

Traslación

Cuando un punto se mueve de una posición S1 a otra posición S2se presenta el desplazamiento de la figura siguiente: la distancia en línea recta (medida en unidades de longitud) entre estos dos puntos es la magnitud del desplazamiento.

. La distancia de S1 a S2 se desconoce, pero podemos originar un triangulo rectángulo, con la magnitud del desplazamiento como la hipotenusa, y los desplazamientos X y Y como sus catetos. La magnitud de los los lados del triangulo puede determinarse mediante sustracción. Para la magnitud X: X2-X1=X; Para la magnitud Y: Y2-Y1=Y .El desplazamiento resultante (S) puede encontrarse ahora por el teorema de Pitágoras:

El desplazamiento multiplicado por la unidad de tiempo nos da el grado de desplazamiento o velocidad; similarmente, rapidez es la distancia por unidad de tiempo. Por tanto, la velocidad es una cantidad vectorial y la rapidez, o magnitud de la velocidad, es una cantidad escalar.

Con frecuencia la letra griega delta (Δ) se utiliza para representar un cambio. Así, en un lugar de escribir S2 –S1 podemos escribir ΔS, que significa cambio de posición. En lugar de t2-t1, Δt significa cambio en el tiempo. La ecuación para velocidad promedio será entonces:

La desaceleración es esencialmente una aceleración negativa; por tonto matemáticamente, solo necesita tratarse con el término de aceleración. La aceleración se presenta cuando hay un cambio en la velocidad; como este cambio en la velocidad se produce durante un cierto lapso podemos decir que la aceleración es el grado de variación en la velocidad. Matemáticamente, la aceleración promedio (a) es la variación en la velocidad, desde los valores iníciales al final (vf -vi) dividida entre el tiempo transcurrido para que ocurrido para que ocurriera el cambio (tf-ti), o de otra forma:

ROTACIÒN

El movimiento rotacional también llamado movimiento angular, se efectúa alrededor de un eje fijo.Cada partícula sobre el cuerpo viaja en un arco con el mismo desplazamiento angular, por tanto en lugar de medirse en términos de longitud, el desplazamiento rotacional se mide como una variación angular en términos de grados o radianes.

Ө1 - Ө2 = ∆Ө

LA VELOCIDAD ANGULAR O GRADO DE VARIACIÓN

desplazamiento angular es otro importante factor en el estudio del movimiento humano. Esta se determina en forma similar a la que se utiliza para encontrar la velocidad lineal. La variación del desplazamiento angular (Өf – Өi) dividida entre la variación del tiempo (tf – ti) durante la cual se presenta el desplazamiento, revela la velocidad angula promedio (ω).

Un cambio en la magnitud de la velocidad angular promedio (α) corresponde al cambio en la magnitud de la velocidad durante el movimiento lineal y se determina mediante la ecuación general:

Para calcular la distancia lineal recorrida por un punto que gira alrededor de un eje usamos la formula: s=r Ө. Algebraicamente podemos determinar la ecuación que relaciona la velocidad lineal con la angular:

Entonces:

V= ωr Aunque una partícula sobre un cuerpo en rotación sigue una trayectoria curva en, un momento determinado su velocidad es tangente a la trayectoria y tiene una velocidad lineal.La aceleración lineal, relacionada con la magnitud de la aceleración angular, en este caso es tangencial al círculo: 

Otro componente de la aceleración angular es el cambio constante de dirección. Como la velocidad lineal de una partícula en movimiento rotacional es tangente al circulo, la dirección de la velocidad (V) siempre esta cambiando; por tanto, siempre existe aceleración. El cambio de dirección apunta hacia el centro del circulo a lo largo de su radio, y a esto se le llama aceleración radial (ar)

El componente de aceleración tangencial y el componente de la aceleración radial de la partícula son perpendiculares entre si. Por tanto, la aceleración resultante (a) de la partícula que gira alrededor de un eje puede calcularse mediante el teorema de Pitágoras:

CONCLUSIÓN -  La Biomecánica deportiva, nos aporta una percepción de los mecanismos por los que se producen los accidentes deportivos, y con ella aclaramos en todo lo posible dos puntos: 1.- Prevenir la lesión. 2.- Restituir la integridad del deportista.-    La Biomecánica nos sirve para poder optimizar el rendimiento de las personas, para desarrollar un sistema de entrenamiento adecuado y evitar el riesgo de las lesiones.