Física Aplicada a la Biomecánica:Física Aplicada a la Biomecánica:MecánicaMecánica

La mecánica: rama de la Física que trata del La mecánica: rama de la Física que trata del movimiento de los cuerpos y las causas que lo movimiento de los cuerpos y las causas que lo producen.producen.

Para la biomecánica, la Mecánica Clásica o Para la biomecánica, la Mecánica Clásica o Newtoniana, es la más importante, la cual se Newtoniana, es la más importante, la cual se subdivide en: subdivide en: Estática, Cinemática y DinámicaEstática, Cinemática y Dinámica

Estática:Estática: rama de la Mecánica que trata de las rama de la Mecánica que trata de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos en fuerzas que actúan sobre los cuerpos en equilibrio y donde no existe movimiento equilibrio y donde no existe movimiento aparente.aparente.

CinemáticaCinemática: rama de la Mecánica que estudia : rama de la Mecánica que estudia el movimiento de una partícula sin considerar el movimiento de una partícula sin considerar ni hacer referencia a las fuerzas que los ni hacer referencia a las fuerzas que los producen. Se asemeja a la técnica deportiva.producen. Se asemeja a la técnica deportiva.

Dinámica:Dinámica: rama de la Mecánica que estudia rama de la Mecánica que estudia las causas físicas del movimiento, es decir la las causas físicas del movimiento, es decir la FuerzaFuerza

MASA: MASA: La materia se distribuye en cuerpos que tienen La materia se distribuye en cuerpos que tienen cada uno una magnitud física llamada masa (M)cada uno una magnitud física llamada masa (M)

La unidad práctica de medida de la masa La unidad práctica de medida de la masa es el kilogramo (Kg)es el kilogramo (Kg)

Centro de Masa (CM)Centro de Masa (CM)

El cuerpo humano o sus segmentos El cuerpo humano o sus segmentos pueden considerarse desprovistos de pueden considerarse desprovistos de dimensiones lineales y el centro de masa (CM) dimensiones lineales y el centro de masa (CM) actúa como un punto simple en el espacio que actúa como un punto simple en el espacio que representa la masa del cuerpo o el segmento representa la masa del cuerpo o el segmento considerado.considerado.

MovimientoMovimiento

Es el cambio en la posición del cuerpo, Es el cambio en la posición del cuerpo, segmento corporal o centro de masa…..en segmento corporal o centro de masa…..en relación al sistema de referenciarelación al sistema de referencia

FuerzaFuerza

La tensión mecánica sobre la masa se La tensión mecánica sobre la masa se caracteriza por la Fuerza (F).caracteriza por la Fuerza (F).

En biomecánica: la fuerza puede ser de origen En biomecánica: la fuerza puede ser de origen externo (gravedad), o interno (esfuerzo externo (gravedad), o interno (esfuerzo muscular).muscular).se expresa en Newton.se expresa en Newton.

GravedadGravedad

Los cuerpos situados sobre la tierra están Los cuerpos situados sobre la tierra están influídos por una fuerza que es proporcional a influídos por una fuerza que es proporcional a su masa = su masa = Aceleración gravitacional (g)Aceleración gravitacional (g)

es efectivamente constante y tiene pequeñas es efectivamente constante y tiene pequeñas variaciones geográficas.variaciones geográficas.

Al igual que el centro de masa concentra la Al igual que el centro de masa concentra la masa o segmento del cuerpo. La gravedad masa o segmento del cuerpo. La gravedad concentra el peso del cuerpo o de un segmento concentra el peso del cuerpo o de un segmento hasta dar hasta dar EL CENTRO DE GRAVEDADEL CENTRO DE GRAVEDAD

La Fuerza en BiomecánicaLa Fuerza en Biomecánica

La fuerza aplicada a un cuerpo es un La fuerza aplicada a un cuerpo es un VectorVector

Cómo tal posee magnitud, dirección y un punto Cómo tal posee magnitud, dirección y un punto de aplicación.Puede representarse de aplicación.Puede representarse gráficamentegráficamente

En la representación gráfica se utiliza una En la representación gráfica se utiliza una escala estandar para la magnitud de la fuerza y escala estandar para la magnitud de la fuerza y la longitud de la flecha que la representala longitud de la flecha que la representa

F1 = 2N : F1 = 2N :

Las leyes fundamentales de la biomecánicaLas leyes fundamentales de la biomecánica

La Biomecánica aplica las leyes básicas formuladas por La Biomecánica aplica las leyes básicas formuladas por Isaac Newton al estudio del movimiento mecánico del Isaac Newton al estudio del movimiento mecánico del cuerpo humano y los animales.cuerpo humano y los animales.

Los problemas fundamentales en Biomecánica son:Los problemas fundamentales en Biomecánica son: 1.-Explicación de la forma en que el cuerpo humano o 1.-Explicación de la forma en que el cuerpo humano o alguno de sus segmentos varían sus movimientos.alguno de sus segmentos varían sus movimientos.

2.-Establecimiento de la relación cuantitativa entre 2.-Establecimiento de la relación cuantitativa entre tales acciones.tales acciones.

Para el cuerpo Humano el movimiento biomecánico es idéntico alPara el cuerpo Humano el movimiento biomecánico es idéntico al al movimiento mecánico de los sistemas que funcionan de al movimiento mecánico de los sistemas que funcionan de

acuerdo con las 3 Leyes fundamentales de Newton. acuerdo con las 3 Leyes fundamentales de Newton.

PRIMERA LEY DE NEWTON: ley de la inerciaPRIMERA LEY DE NEWTON: ley de la inercia

““Un cuerpo permanecerá en estado de reposo o de Un cuerpo permanecerá en estado de reposo o de movimiento uniforme rectilíneo a menos que esté movimiento uniforme rectilíneo a menos que esté obligado a alterar dichos estados por una fuerza o obligado a alterar dichos estados por una fuerza o fuerzas externas que actúen sobre él.”fuerzas externas que actúen sobre él.”

De acuerdo a la ley: los objetos materiales son inertes en reposo y De acuerdo a la ley: los objetos materiales son inertes en reposo y en movimiento uniforme en línea recta……hasta que actúa sobre en movimiento uniforme en línea recta……hasta que actúa sobre ellos una fuerza(F).ellos una fuerza(F).

Cuando la fuerza actúa, aplica la aceleración a=F/MCuando la fuerza actúa, aplica la aceleración a=F/M

Si la fuerza externa es = 0. La ecuación fundamentalSi la fuerza externa es = 0. La ecuación fundamentalF=M x a , se convierte en 0=M x a …. y no se produce ninguna F=M x a , se convierte en 0=M x a …. y no se produce ninguna aceleración : El cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento aceleración : El cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme. rectilíneo uniforme.

Ej: El lanzador de bala actúa con Ej: El lanzador de bala actúa con una fuerza muscular(F) sobre la una fuerza muscular(F) sobre la

bala, que altera su velocidad desde bala, que altera su velocidad desde el reposo a 14 m/seg.el reposo a 14 m/seg.

Igualmente,la bala está sujeta a la Igualmente,la bala está sujeta a la fuerza de gravedad (G), que tiende fuerza de gravedad (G), que tiende

a cambiar su movimiento.a cambiar su movimiento.

Efectivamente ninguna de las Efectivamente ninguna de las fuerzas está actuando fuerzas está actuando directamente sobre el centro de directamente sobre el centro de masa(gravedad),….pero,didac-masa(gravedad),….pero,didac-

ticamente,suponemos que lo hacen ticamente,suponemos que lo hacen …obedeciendo así a la ecuación …obedeciendo así a la ecuación fundamental de Newton fundamental de Newton

Segunda Ley de Newton: ley de la proporcionalidadSegunda Ley de Newton: ley de la proporcionalidad

En la primera ley se estableció que un cuerpo permanece en En la primera ley se estableció que un cuerpo permanece en reposo o en mov. rectilíneo uniforme, si no actúa sobre él una reposo o en mov. rectilíneo uniforme, si no actúa sobre él una fuerza externa …..fuerza externa …..

La segunda ley, amplía el concepto y establece que:La segunda ley, amplía el concepto y establece que:

cuando tal fuerza opera:” El cambio resultante en la cuando tal fuerza opera:” El cambio resultante en la velocidad será directamente proporcional a la velocidad será directamente proporcional a la magnitud de la fuerza que origina el cambio e magnitud de la fuerza que origina el cambio e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.”inversamente proporcional a la masa del cuerpo.”

EJ: EJ: Si una fuerza (F2) se aplica a una masa (M) en reposo (es decir, V1 = 0), la Si una fuerza (F2) se aplica a una masa (M) en reposo (es decir, V1 = 0), la masa adquiere la velocidad V2. Si la fuerza aplicada es dos veces mayor masa adquiere la velocidad V2. Si la fuerza aplicada es dos veces mayor (F3), la velocidad resultante será también dos veces mayor(F3), la velocidad resultante será también dos veces mayor

Tercera Ley de Newton: ley de la interacción (reacción)Tercera Ley de Newton: ley de la interacción (reacción)

““Para cada acción hay una reacción igual y de Para cada acción hay una reacción igual y de sentido contrario”sentido contrario”

En la naturaleza los diversos cuerpos actúan entre si En la naturaleza los diversos cuerpos actúan entre si reciprocamente.reciprocamente.

• La inercia se manifiesta como una reacción igual y contraria a la acción La inercia se manifiesta como una reacción igual y contraria a la acción que produjo la aceleración (es decir: M x a)que produjo la aceleración (es decir: M x a)

La reacción M x a, se llama fuerza de inercia. No actúa sobre el CM La reacción M x a, se llama fuerza de inercia. No actúa sobre el CM mismo, sino que resiste al agente que ejerce su acción sobre el CM.mismo, sino que resiste al agente que ejerce su acción sobre el CM.

La fuerza de la inercia se manifiesta siempre que una fuerza externa La fuerza de la inercia se manifiesta siempre que una fuerza externa

hace que el cuerpo se mueva en la dirección de estahace que el cuerpo se mueva en la dirección de esta