¿Qué es una palanca?

Una palanca no es más que una barra rígida que gira sobre un punto fijo que la física suele llamar eje o punto de apoyo, la porción de la palanca se encuentra entre el punto de apoyo y el peso o resistencia, denominada brazo de palanca (o brazo de potencia) Cuando hablamos de eficiencia mecánica hablamos de la relación entre el brazo de resistencia y el brazo de palanca

Las palancas sirven para lograr una ventaja mecánica al aplicar una fuerza pequeña sobre una gran resistencia

La fuerza generalmente se logra con un brazo de potencia corto y un brazo de resistencia largo, ejemplos sería los bates de béisbol, los palos de hockey, las raquetas de tenis etc., son óptimas para logra velocidad dado su amplitud de movimiento

Los instrumentos tales como carretillas, tenazas y palancas de hierro tienen por objeto disminuir los brazos de resistencia y aumentar los brazos de potencia logrando una ventaja mecánica al permitir un mayor rendimiento con una menor fuerza muscular, en este caso con un detrimento de la velocidad

El cuerpo como un sistema de palanca podemos decir que está más predispuesto a la velocidad que a la fuerza

Palancas de Primer Genero

Tienen el punto de apoyo situado entra la fuerza y la resistencia, (las tijeras, el sube y baja), estas palancas sacrifican la fuerza en función de la velocidad, el ejemplo típico en el cuerpo humano sería el psoas-ilíaco

Palancas de Segundo Genero

La resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la potencia, en este caso se sacrifica velocidad para ganar fuerza (ejemplo la carretilla, los rompenueces), en el cuerpo humano casi no se encuentran este tipo de palancas, pero un ejemplo sería la apertura de la boca contra una resistencia

Palancas de Tercer Genero

En este caso la Potencia se aplica entre el punto de apoyo y la resistencia, (ejemplo el resorte que cierra la puerta de vaivén), este es el tipo de palanca más frecuente en el cuerpo humano ya que permite que los músculos se inserte cerca de las articulaciones y generen movimientos amplios y rápidos, pero con un detrimento de la fuerza

Por ello decimos que el cuerpo humano está más preparado para desarrollar velocidad que fuerza

Biomecánica de las palancas musculares

Texto: Felipe IsidroInformación: ANEF Formación de Técnicos del Fitness

Artículo cedido por Cosmowellness

A la hora de aumentar la dificultad de un ejercicio, normalmente los entrenadores utilizan el recurso de la carga (sobrecarga) o la velocidad de ejecución. Ambos estímulos en relación inversamente proporcional, es decir, a mayor carga menor velocidad y viceversa.

Si bien esto es acertado desde un punto de vista neurofisiológico, si se cuenta solamente con estas variables, no se tardará en llegar a un límite en la posibilidad de incrementar la intensidad de un ejercicio.

Para no llegar a esta última instancia, es importante conocer que existen otras alternativas que también posibilitan aumentar o disminuir la intensidad de un estímulo, sin la necesidad de recurrir a la sobrecarga o a la velocidad. Me refiero a una serie de variables enfocadas desde una perspectiva eminentemente biomecánica.

Al hablar de perspectiva biomecánica, es necesario recordar algunos conceptos pertinentes como palancas del cuerpo humano, momentos de fuerza, punto crítico y ventaja mecánica, entre otros.

Palancas del cuerpo humanoEn el cuerpo humano la Biomecánica está representada por un "sistema de palancas", que consta de los segmentos óseos (como palancas), las articulaciones (como apoyos), los músculos agonistas (como las fuerzas de potencia), y la sobrecarga (como las fuerzas de resistencias). Según la ubicación de estos elementos, se pueden distinguir tres tipos de géneros de palancas:

Primer Género o Interapoyo, considerada palanca de equilibrio, donde el apoyo se encuentra entre las fuerzas potencia y resistencia.

Segundo Género o Interresistencia, como palanca de fuerza, donde la fuerza resistencia se sitúa entre la fuerza potencia y el apoyo.

Tercer Género o Interpotencia, considerada palanca de velocidad, donde la fuerza potencia se encuentra entre la fuerza resistencia y el apoyo.

En el cuerpo humano abundan las palancas de tercer género, pues favorecen la resistencia y, por consiguiente, la velocidad de los movimientos. Como ejemplos de los tres géneros de palancas en el cuerpo humano encontramos:

1º Género: articulación occipitoatloidea (apoyo); músculos extensores del cuello (potencia); y peso de la cabeza (resistencia).

2º Género: articulación tibiotarsiana (apoyo); músculos extensores del tobillo (potencia); y peso del cuerpo (resistencia).

3º Género: articulación del codo (apoyo); músculos flexores del codo

(potencia); y peso del antebrazo y la mano (resistencia).

Gráfico. Palanca de 1º género: Articulación occipitoatloidea en donde F: Apoyo, E: Potencia, y R: Resistencia. Palanca de 2º Género: Articulación tibiotarsiana en donde F: Apoyo, E: Potencia, y R: Resistencia. Palanca de 3º Género: Articulación del Codo en donde F: Apoyo, E: Potencia, y R: Resistencia.

Cabe aclarar que, según la posición en el espacio del sistema involucrado en el movimiento, una misma articulación puede presentar más de un género. Por ejemplo, el codo: flexión (2° género) y extensión (1° género).

Sobre la palanca del sistema conviene destacar dos elementos muy importantes para el análisis biomecánico. Encontramos el Brazo de potencia, como la distancia perpendicular entre el apoyo y la línea de acción muscular, determinada entre sus tendones. Y, por otro lado, el Brazo de resistencia, como la distancia horizontal entre el apoyo y el punto de aplicación de la resistencia.

PALANCAS EN EL CUERPO HUMANO

 La palanca, una de las cinco grandes máquinas simples de la Antigüedad, ha sido y continúa siendo un componente básico en nuestros ingenios mecánicos, permitiéndonos ahorrar multitud de esfuerzo en tareas cotidianas. Las palancas nos permiten obtener lo que llamamos una ventaja mecánica, bien sea multiplicando nuestra fuerza, ampliando la velocidad del movimiento o aumentando nuestra precisión.

Una palanca es una barra, que en el caso ideal es de masa despreciable, y que se sostiene sobre un punto de apoyo (también denominado fulcro). Al ejercer una fuerza en un punto de la palanca, ésta se transmite a través de ella, recibiéndose modificada en otro punto. Esta fuerza transmitida y modificada por la palanca se utiliza para vencer una resistencia. En función de la situación del punto de apoyo, del punto de aplicación de la fuerza ejercida y del punto en el que la resistencia es vencida, existen tres tipos de palancas. 

Pero las palancas no están sólo en los artefactos construidos por el hombre, podemos encontrarlas por doquier en la naturaleza. Y como no, no podían faltar en una de las máquinas más perfectas que existen: el cuerpo humano. De hecho, gran parte del movimiento de nuestro cuerpo puede explicarse a través del trabajo conjunto de huesos, músculos y articulaciones, que actúan como simples palancas. 

1. PALANCAS DE PRIMER GÉNEROEn el movimiento de la cabeza cuando asentimos, encontramos una palanca de primer grado.Al desplazar la cabeza hacia atrás, el cráneo pivota sobre la vértebra atlas (el punto de apoyo).Los músculos trapecio y esternocleidomastoideo, realizan la fuerza necesaria para mover el peso de la cabeza.

Otro ejemplo lo encontramos al realizar algo tan cotidiano como llamar a una puerta. El músculo que trabaja es el triceps que como puedes ver arriba se inserta en el antebrazo por detrás del codo. Así el triceps se contrae, haciendo que el antebrazo pivote sobre el codo, moviendo el peso del antebrazo y alejándolo de nuestro cuerpo. Es el mismo movimiento que cuando se lanza un tiro libre en baloncesto.

2. PALANCAS DE SEGUNDO GÉNEROLas encontramos al caminar, un movimiento tan genuinamente humano. Al andar, se ponen en juego distintos músculos que accionan palancas de 2º grado, que multiplican la fuerza para que podamos desplazar el peso de nuestro cuerpo. En este gif animado se muestran en dos fases los músculos implicados al andar. En la primera fase observamos cómo nos impulsamos para elevar el pie, jugando un papel primordial, los gemelos. Éstos al contraerse, transmiten su fuerza al talón de Aquiles, que vence el peso del cuerpo, haciendo pivotar el pie cerca del nacimiento de las falanges. En la segunda fase, el pie se deposita en el suelo suavemente. Al apoyar el pie en el suelo, éste pivota sobre el talón (su punto de apoyo). La fuerza la realizan ahora los músculos tibiales que permiten que el peso se deposite suavemente en el suelo.

3. PALANCAS DE TERCER GÉNEROSon unas palancas muy utilizadas en el cuerpo humano. Su ventaja mecánica es que aumentan el movimiento, sacrificando así la fuerza, con el fin de conseguir una mayor velocidad y un mayor desplazamiento.Podemos sujetar y elevar pesos en nuestras manos gracias a la acción de los biceps, que ejercen la fuerza necesaria sobre el antebrazo. Éste pivota sobre el codo levantando así el brazo y acercando el objeto a nuestro cuerpo.

También los cuadriceps trabajan accionando una palanca de tercer género, cuando por ejemplo, damos una patada al balón en un partido de fútbol. Así los cuadriceps, hacen pivotar a la pierna hacia arriba, venciendo su peso. Fíjate que en este caso el punto de apoyo es la rodilla.

Como puedes observar nos hemos focalizado en algunas etapas de un movimiento concreto. En nuestros movimientos cotidianos el cuerpo utiliza multitud de músculos que concatenan diferentes palancas, combinándose la acción de muchas de ellas a la vez.

4TABIOMECÁNICAPALANCAS DEL CUERPO HUMANO1ª PARTECONCEPTO MECÁNICO DEL CUERPO HUMANO:

El aparato locomotor del atleta considerado bajo el perfil mecánico, no es más que una máquina a cuyo funcionamiento óptimo es confiada la tarea de efectuar la prestación deportiva. Los componentes anatómicos pueden ser considerados como elementos mecánicos de ésta máquina.Así podemos equiparar, y tenemos que los HUESOS se pueden asimilar a PALANCAS; las ARTICULACIONES a JUNTAS o BISAGRAS; los MÚSCULOS a elementos MOTORES; los TENDONES como CABLES; y, los LIGAMENTOS a CIERRES o REFUERZOS.

Los huesos pues son elementos que pueden ser considerados como verdaderas palancas. Las articulaciones o elementos de conjunción entre los huesos, cumplen la función de bisagras, permitiendo la movilización de unos sobre otros, facilitando a cada segmento óseo movilizarse en relación con el contiguo. Para esa movilización se necesita energía, la que es conferida por el motor, es decir el transformador de energía química en mecánica; esto es el músculo. Los tendones se pueden asimilar los cables, cuya función es la de transportar la fuerza generada por el motor. Los ligamentos de estructura similar a la de los tendones, se sitúan entre dos elementos óseos contiguos, salvando alguna articulación, de forma que mantienen unidos dichos elementos óseos, mantienen el movimiento de los segmentos dentro de límites fisiológicos bien precisos. Su función es asimilable a la de refuerzos o cierres de seguridad.Esto es un complejo mecánico que obedece las leyes comunes de las palancas, reposa en el suelo por medio de apoyos variables, y está sometido a la acción de la gravedad, y a las leyes del equilibrio.Los huesos forman entre sí sistemas de palancas, análogas a barras rígidas, destinadas a moverse alrededor de un eje fijo, el PUNTO DE APOYO o Fulcro; los músculos constituyen la POTENCIA que mueve la palanca, siendo sus inserciones los puntos de aplicación de ésa potencia; la RESISTENCIA está constituida por el peso del segmento a movilizar

incrementado por pesos o resistencias sobreagregados. Su punto de aplicación coincide con el centro de gravedad del segmento, o en el caso de resistencia adicional, con el centro de gravedad del sistema segmento peso.Las articulaciones como hemos dicho son las bisagras, y la contracción de los músculos conduce a la movilización de las uniones alrededor de su centro de rotación.

Concepto y definición de palanca :

¿Qué es una palanca?

En esencia, una palanca es una máquina simple.Podemos decir que es una barra rígida que gira sobre un punto fijo denominado eje o punto de apoyo. La porción de palanca que se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia o peso, se llama brazo de palanca o brazo de resistencia; y la porción de palanca que se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada se llama brazo de fuerza o de potencia.La eficiencia mecánica de una palanca, depende de la relación entre la longitud del brazo de fuerza y del de resistencia. La función habitual de una palanca es lograr una ventaja mecánica, al aplicar una fuerza pequeña sobre una gran distancia , lo cual produce una fuerza mayor sobre una distancia menor, en el otro extremo; o bien aumentar apreciablemente en un extremo la velocidad del movimiento aplicado en otro

Ley fundamental de la palanca (proposición 6ª de Arquímedes) :“Dos pesos se equilibran a distancias recíprocamente (inversamente) proporcionales a dichos pesos”P. bp = R. br

O sea que en un sistema en equilibrio, la longitud del brazo de palanca y la fuerza aplicada sobre ella, se halla en relación inversa.En el cuerpo humano, la acción de los músculos que se contraen es lo que normalmente brinda la fuerza. La resistencia actúa en el centro de gravedad del segmento que se mueve (más el peso adicional).El eje reside en la articulación .La mayor parte de las veces, el brazo de potencia es menor que el brazo de resistencia, lo que supone una desventaja mecánica, pero de acuerdo a la “ley de conservación de la energía”, lo que se pierde en fuerza, se gana en distancia (y viceversa). Cuando una palanca gira sobre su eje, todos los puntos de la misma recorren un arco de circunferencia; y la distancia recorrida por cada punto es proporcional a su distancia del eje.Como estas distintas distancias son recorridas en un mismo tiempo, se deduce que los puntos más alejados del eje se mueven más rápidamente que los más cercanos, pues en el mismo tiempo recorren más distancia; por lo tanto, al aumentar la distancia se gana en velocidadLa disposición radiada de los músculos, permite un aumento relativamente grande de la fuerza; y la disposición de las palancas óseas, brinda distancia de movimiento y velocidad. Como generalmente la fuerza se aplica con un brazo de potencia corto, y un brazo de resistencia largo, los músculos se aplican íntimamente a los huesos y forman una estructura compacta. En el cuerpo humano, la mayor parte de las palancas óseas, se disponen en esta forma; pues la capacidad de contracción muscular es de 20 a 25% de la longitud del músculo, en tanto que debe hacer un movimiento mucho mayor. Por lo tanto, la palanca ósea actúa como “amplificador” del movimiento.Los bates de béisbol, raquetas de tenis, palos de hockey, y otros instrumentos similares, representan extensiones artificiales de los brazos de resistencia, lo que aumenta la velocidad del punto impulsor, al tiempo que requiere aumento de la fuerza muscular.Por otra parte, instrumentos tales como carretillas, tenazas, palancas de hierro, tienen como fin disminuir el brazo de resistencia, y aumentar el brazo de potencia, lo que sí genera un ventaja mecánica, al permitir mayor rendimiento con menor fuerza muscular, si bien a costa de una pérdida de velocidad.

CLASIFICACIÓN DE LAS PALANCAS

Las palancas se clasifican en 3 géneros según la posición relativa de Potencia, Apoyo y

Resistencia:

Palancas de 1er Género :Es conocida como palanca ínter apoyo o interfija.Es una palanca de equilibrio en que el F está colocado entre P y R (tijeras).Ejemplos en el cuerpo humano:

*Extensión de la cabeza:F............punto de apoyo de la cabeza (Art. entre atlas y axis).P............contracción de los músculos de nucaR............peso de la cabeza localizado en (G), anterior a F.

*Extensión del antebrazo con relación al brazo:F............articulación del codoP............contracción del tríceps braquial que se insertaposteriormente la Art.R............depende del peso de la extremidad, localizado en(G), en situación anterior a la articulación.Palancas de 2° género:También llamada ínter resistente, o palanca de fuerza, como por ejemplo el cascanueces; la R está entre la P y el F; el brazo de potencia es mayor que el brazo de resistencia. Por ello, los desplazamientos del punto de aplicación de la R, son siempre menores que los de la P.

Ejemplos en el cuerpo humano:*Extensión plantar del pié: (pararse en puntas de pié)F............punto de apoyo del piéP............T. de Aquiles (inserción muscular en el calcáneo)R............peso del cuerpo a levantar, que carga sobre laArt. tibio peroneo astragalina

Palancas de 3er género:También llamada inter potente, o palanca de velocidad. Su característica es ser siempre desfavorable a la fuerza, pero favorable a la producción de movimiento. La P está entre el F y la R.

Ejemplos en el cuerpo humano:

*Flexión del antebrazo sobre el brazoF............articulación del codoP............inserción del bíceps braquialR............peso de la extremidad localizado en (G)

*Abedución del brazo:F............articulación escápulo humeralP............inserción del deltoidesR............peso de la extremidad

Como una curiosidad, vamos a mencionar lo siguiente, si observamos detenidamente, en el pié se hallan los tres tipos de palancas. Ya lo hemos visto en las de segundo género (extensión plantar del pié).Las de primer género se ven por Ej. al pisar el acelerador de un coche:F............articulación tibio peroneo astragalinaP............musculatura de posterior de piernaR............fuerza que opone el acelerador.En tanto que las de tercer género, se ven en la flexión dorsal del pié:F............articulación tibio peroneo astragalinaP............musculatura que se inserta por delante del FR............el peso del propio piéLas palancas de tercer género, es decir las que tienen la potencia entre el apoyo y la resistencia son los casos más frecuentes en los movimientos humanos. Flexión de antebrazo sobre brazo, de pierna sobre muslo, de muslo sobre pelvis. Son palancas de velocidad porque el brazo de resistencia es más largo que el de potencia, lo que permite que los músculos se inserten cerca de la articulación, y produzcan movimientos amplios y rápidos, aunque con sacrificio de la fuerza.