Tema 6: Anatomía funcional y Tema 6: Anatomía funcional y biomecánica del aparato biomecánica del aparato

locomotorlocomotor

Anatomía aplicadaAnatomía aplicada

Curso 2013-14Curso 2013-14

Profesor: Daniel FerrerProfesor: Daniel Ferrer

La Biomecánica: conceptoLa Biomecánica: concepto

La La biomecánicabiomecánica es la disciplina que es la disciplina que estudia los modelos, fenómenos y leyes estudia los modelos, fenómenos y leyes que sean relevantes en el movimiento que sean relevantes en el movimiento (incluyendo el estático) de los seres (incluyendo el estático) de los seres vivos. Es una disciplina científica que vivos. Es una disciplina científica que tiene por objeto el estudio de las tiene por objeto el estudio de las estructuras de carácter mecánico que estructuras de carácter mecánico que existen en los seres vivos, existen en los seres vivos, fundamentalmente del cuerpo humanofundamentalmente del cuerpo humano..

¿Qué es la Biomecánica?¿Qué es la Biomecánica? Esta área de conocimiento se apoya en Esta área de conocimiento se apoya en

diversas ciencias biomédicas, utilizando diversas ciencias biomédicas, utilizando los conocimientos de:los conocimientos de:– AnatomíaAnatomía– FisiologíaFisiología– FísicaFísica– IngenieríaIngeniería

El objeto de estudio es el movimiento El objeto de estudio es el movimiento humano.humano.

CIENCIA INTERDISCIPLINARCIENCIA INTERDISCIPLINAR

Utilidades de la BiomecánicaUtilidades de la Biomecánica

Comprensión de actividades y Comprensión de actividades y ejercicios.ejercicios.

Prevención de lesiones.Prevención de lesiones. Mejora del rendimiento.Mejora del rendimiento. Descripción y mejora de las técnicas Descripción y mejora de las técnicas

de ejecución. de ejecución. Desarrollo de nuevos materiales.Desarrollo de nuevos materiales. Rehabilitación.Rehabilitación.

Clasificación de la Biomecánica Clasificación de la Biomecánica

(según Aguado-Jodar, Izquierdo Redin 1995)(según Aguado-Jodar, Izquierdo Redin 1995)ClasificaciónClasificación CaracterísticaCaracterística IndicadorIndicador Sub-Sub-

indicadoresindicadores

INTERNAINTERNA BiológicaBiológica FisiológicaFisiológica

BioquímicaBioquímica

FcFc

VO2 máx.VO2 máx.

OtrosOtros

LactatoLactato

GlucosaGlucosa

HemoglobinaHemoglobina

OtrosOtros

EXTERNAEXTERNA MecánicaMecánica CinemáticaCinemática

DinámicaDinámicaFotometríaFotometría

EstáticaEstática

CinéticaCinética

La Biomecánica externaLa Biomecánica externa

CinemáticaCinemática: Estudia el movimiento de los : Estudia el movimiento de los cuerpos en función de su recorrido, cuerpos en función de su recorrido, velocidad, aceleración,..., sin considerar velocidad, aceleración,..., sin considerar las causas que lo originan.las causas que lo originan.

DinámicaDinámica: Estudia la relación entre las : Estudia la relación entre las fuerzas y los movimientos que producen.fuerzas y los movimientos que producen.– CinéticaCinética: Estudia las fuerzas que provocan el : Estudia las fuerzas que provocan el

movimiento.movimiento.– EstáticaEstática: Estudia las fuerzas que determinan : Estudia las fuerzas que determinan

que los cuerpos se mantengan en equilibrio.que los cuerpos se mantengan en equilibrio.

Las fuerzasLas fuerzas

Se entiende como fuerza a cualquier Se entiende como fuerza a cualquier acción o influencia que es capaz de acción o influencia que es capaz de modificar el estado de movimiento o de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración a ese cuerpo.imprimirle una aceleración a ese cuerpo.

Existen dos tipos de magnitudes:Existen dos tipos de magnitudes:– Escalares: se refiere a un valor numérico Escalares: se refiere a un valor numérico

(masa, temperatura, volumen,...)(masa, temperatura, volumen,...)– Vectoriales: es la forma de representar una Vectoriales: es la forma de representar una

fuerza (velocidad, aceleración, peso,...)fuerza (velocidad, aceleración, peso,...)

Las Leyes de NewtonLas Leyes de Newton Ley de InerciaLey de Inercia :Un cuerpo en descanso permanecerá :Un cuerpo en descanso permanecerá

en descanso y un cuerpo  en movimiento continuará en descanso y un cuerpo  en movimiento continuará moviéndose a una velocidad constante y en la misma moviéndose a una velocidad constante y en la misma dirección a menos que actúe sobre  él mismo una dirección a menos que actúe sobre  él mismo una fuerza externa. fuerza externa.

Ley de AceleraciónLey de Aceleración :La aceleración de un cuerpo es :La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que causa la directamente proporcional a la fuerza que causa la aceleración y es  inversamente proporcional a la masa aceleración y es  inversamente proporcional a la masa de ese cuerpo y en la  misma dirección de la fuerza. de ese cuerpo y en la  misma dirección de la fuerza. Ecuación fundamental de la dinámica: Ecuación fundamental de la dinámica: F = m . AF = m . AEl peso de un objeto no es la masa del mismo sino el El peso de un objeto no es la masa del mismo sino el efecto de la aceleración por la gravedad en una masa. efecto de la aceleración por la gravedad en una masa. Por lo tanto, el peso es una fuerza. Por lo tanto, el peso es una fuerza.

Ley de Acción-ReacciónLey de Acción-Reacción : : Para cada acción siempre Para cada acción siempre hay una reacción igual y opuesta.hay una reacción igual y opuesta.

Los vectoresLos vectores

Un vector es la representación gráfica de Un vector es la representación gráfica de una fuerza. Se hace por medio de una una fuerza. Se hace por medio de una flecha y queda definido por 4 flecha y queda definido por 4 componentes:componentes:– Dirección: Es la recta en la que está contenido Dirección: Es la recta en la que está contenido

el vector.el vector.– Sentido: Es hacia donde se aplica la fuerza, y Sentido: Es hacia donde se aplica la fuerza, y

se representa por la flecha del vector.se representa por la flecha del vector.– Punto de aplicación: Es el punto sobre el que Punto de aplicación: Es el punto sobre el que

se ejerce la fuerza.se ejerce la fuerza.– Intensidad o módulo: Es la cuantía de la fuerza Intensidad o módulo: Es la cuantía de la fuerza

y se corresponde con la longitud del vector.y se corresponde con la longitud del vector.

Los componentes de un Los componentes de un vectorvector

Los sistemas de fuerzasLos sistemas de fuerzas Cuando varias fuerzas actúan sobre puntos Cuando varias fuerzas actúan sobre puntos

invariablemente unidos, forman lo que se llama un invariablemente unidos, forman lo que se llama un sistema de fuerzas. sistema de fuerzas. Cuando un sistema de fuerzas Cuando un sistema de fuerzas puede sustituirse por una sola fuerza capaz de puede sustituirse por una sola fuerza capaz de realizar el mismo efecto, esta fuerza se denomina realizar el mismo efecto, esta fuerza se denomina resultante (R).resultante (R).

Cuando unas fuerzas actúan en la misma dirección o Cuando unas fuerzas actúan en la misma dirección o en direcciones paralelas, y en el mismo sentido, en direcciones paralelas, y en el mismo sentido, podemos sumar las fuerzas para encontrar la fuerza podemos sumar las fuerzas para encontrar la fuerza resultante.resultante.

Si las fuerzas actúan en la misma dirección, pero con Si las fuerzas actúan en la misma dirección, pero con sentido opuesto, las fuerzas se restan.sentido opuesto, las fuerzas se restan.

Si dos fuerzas actúan en ángulo: Regla del Si dos fuerzas actúan en ángulo: Regla del paralelogramo.paralelogramo.

Regla del paralelogramoRegla del paralelogramo

Si el ángulo entre Si el ángulo entre las fuerzas las fuerzas aumenta, la fuerza aumenta, la fuerza resultante resultante disminuye.disminuye.

Si el ángulo entre Si el ángulo entre las fuerzas las fuerzas disminuye, la fuerza disminuye, la fuerza resultante aumenta.resultante aumenta.

Algunos ejemplos...Algunos ejemplos...

Las Fuerzas internas Las Fuerzas internas

Son aquellas generadas por la musculatura y se Son aquellas generadas por la musculatura y se fundamentan en el proceso de contracción fundamentan en el proceso de contracción muscular.muscular.

Contracción muscular

Isométrica

Isotónica

Concéntrica

Excéntrica

Trabajoestático

Trabajodinámicopositivo

Trabajodinámiconegativo

Las Fuerzas externasLas Fuerzas externas

La gravedadLa gravedad: Es la fuerza con que la Tierra atrae : Es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos y depende de la masa de éstos a los cuerpos y depende de la masa de éstos (P=mxg).(P=mxg).

La fuerza normalLa fuerza normal: Es la fuerza ejercida por el : Es la fuerza ejercida por el suelo de forma perpendicular sobre un cuerpo suelo de forma perpendicular sobre un cuerpo apoyado en él (Ley de acción y reacción).apoyado en él (Ley de acción y reacción).

La fuerza de rozamientoLa fuerza de rozamiento: Es la resistencia al : Es la resistencia al movimiento de dos superficies en contacto.movimiento de dos superficies en contacto.

Resistencia del aireResistencia del aire: La resistencia que ofrece el : La resistencia que ofrece el aire (o el agua) al desplazamiento de un cuerpo aire (o el agua) al desplazamiento de un cuerpo depende de la forma del objeto, del área de la depende de la forma del objeto, del área de la sección frontal y de la velocidad a la que se sección frontal y de la velocidad a la que se desplaza.desplaza.

El momento de una fuerzaEl momento de una fuerza Se llama Se llama momentomomento de de

una fuerza a la una fuerza a la capacidad de dicha capacidad de dicha fuerza para producir un fuerza para producir un giro o rotación giro o rotación alrededor de un punto. alrededor de un punto. 

Matemáticamente es Matemáticamente es igual al producto de la igual al producto de la intensidad de la fuerza intensidad de la fuerza por la distancia desde por la distancia desde el punto de aplicación el punto de aplicación de la fuerza hasta el de la fuerza hasta el eje de giro: eje de giro: M = F • dM = F • d

En una palanca, la distancia entre el eje y el punto de aplicación de una fuerza se denomina "brazo de palanca". Así pues, el principio de la palanca afirma que una fuerza pequeña puede estar en equilibrio con una fuerza grande si la proporción entre los brazos de palanca de ambas fuerzas es la adecuada.

La palanca es una máquina simple compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo, o eje.  El ensamblaje del movimiento humano se realiza mediante sistemas de palancas músculo-hueso. La tensión de los músculos se aprovecha al actuar en la serie de palancas proporcionadas por los tejidos óseos rígidos. Los componentes óseos actúan como brazos de palanca y las articulaciones constituyen el eje de movimiento (fulcro); la fuerza depende de la contracción muscular.

Punto de apoyo: Representado por el eje de giro de la articulación.

Potencia o fuerza para realizar el movimiento: Fuerza desarrollada por los músculos.

Resistencia que hay que vencer: Es el segmento óseo que hay que desplazar, incluso con una carga externa (Pesa).

Brazo de potencia : Representa aquel trozo de la palanca que se encuentra entre el punto donde se aplica la fuerza y el eje de la articulación.

Brazo de resistencia: es el trozo de la palanca que se encuentra entre la resistencia y el punto o eje de rotación articular.

Las palancas pueden ser de tres géneros o tipos, dependiendo de la posición relativa del fulcro y los puntos de aplicación de las fuerzas de potencia y de resistencia. El principio de la palanca es válido indistintamente del tipo, pero el efecto y forma de uso de cada tipo de palanca cambia considerablemente.

El eje se encuentra entre la resistencia y la potencia. En este tipo de palanca no se puede predecir la  ventaja mecánica ya que dependera del lugar en que se encuentre el eje. Ejemplo: Articulacion atlanto-occipital. Su función principal es la de conseguir el equilibrio de los elementos corporales.

La resistencia se encuentra entre el eje y la potencia. El brazo de potencia es mayor que el largo del brazo de la resistencia. Ventaja mecánica: Esta palanca provee una ventaja de fuerza tal que con poco esfuerzo se pueden sostener resistencias grandes. Ejemplo: Articulación tibiotarsiana o del tobillo.

La potencia se encuentra entre el el eje y la resistencia. El brazo de la resistencia es mayor al brazo de potencia. Es la más común en el cuerpo y la encontramos en la mayoría de los movimientos en cadena cinética abierta. Este tipo de palanca no es recomendable si queremos mover una resistencia grande. Se utiliza para mover pesos pequeños, grandes distancias y con velocidad. Ejemplo: articulación del codo.

Una cadena cinética es la utilización coordinada de diferentes palancas con un objetivo común de movimiento. Este trabajo mediante cadenas es importante, puesto que , permitirá al ser humano moverse con gran coordinación y economía Existen dos tipos de cadena cinética:

El extremo final de la cadena es libre y por lo tanto al trabajar con ella conseguiremosmovimiento en este extremo final y en las cosas  en contacto con él. Para que el extremo de la cadena sea libre, se tiene que cumplir, que no exista resistencia al movimiento , o que la fuerza de resistencia sea menor , que la fuerza conseguida al activar la cadena.Un ejemplo de utilización de CCA sería al mover una mesa, al lanzar una pelota etc.

Se caracteriza porque el último segmento corporal está en contacto con el suelo y/o levanta una carga muy elevada. Ejemplo: Ejercicio de sentadilla.

Es el punto en el que se supone toda la masa concentrada del cuerpo. En dicho punto, se aplica la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre un cuerpo.

En posición anatómica de pie el centro de gravedad se encuentra un poco anterior a la segunda vértebra sacral.

Para que exista estabilidad y en consecuecia, equilibrio, el centro de gravedad de un cuerpo debe proyectarse dentro de la base de sustentación. El grado de estabilidad o movilidad de un cuerpo en términos  mecánicos va a depender de:

- El tamaño de la base de sustentación. - La altura del centro de gravedad sobre la

base de sustentación. - La localización de la línea de gravedad

dentro de la base de sustentación. - La masa del cuerpo.

Estable: Alteramos la posición del centro de gravedad levemente y el cuerpo puede hacer los ajustes necesarios para lograr que el centro de gravedad regrese a su posición original.

No estable: Alteramos la posición del centro de gravedad y el cuerpo no puede regresar a su posición original y asume una posición nueva.

Neutral: Cuando el centro de gravedad se desplaza pero permanece a un mismo nivel (el cuerpo ni se cae, ni regresa a la posición original, sino que se desplaza el centro de gravedad con su base de sustentación). Ej.: Patinaje.