seminario 4
Datos generales:
Asignatura: Biofísica Médica
Fecha de Evaluación y entrega: 24-06-21
Grupo: M611
Docente: Dra. Carmen Cajina
Alumna: Lizbeth
Ariana Payán
Carnet No: 21030624
¡A la libertad por la Universidad!
Objetivos
1.
Identificar los distintos tipos
de Palancas y sus
componentes en el ser humano y sus
ventajas
2.
Explicar como
funciona una Palanca
y una Polea
y su impacto en la fuerza
ejercida y la reducción de esfuerzos
y lesiones.
3.
Conocer los diferentes
métodos para descripción
e instrumentos de medición del movimiento del cuerpo
humano.
4.
Realizar análisis Biomecánico
postural y deportivo.
5.
Identificar los
principales problemas posturales y
aplicación de biomecánica en
medicina del deporte.
Introducción
“La biomecánica es el
conjunto de conocimientos interdisciplinares generados a partir de utilizar,
con el apoyo de otras ciencias biomédicas, los aportes de la mecánica y
distintas tecnologías en, primero, el estudio del comportamiento de los
sistemas biológicos, en particular del cuerpo humano, y segundo, en resolver
los problemas que le provocan las distintas condiciones a las que puede verse
sometido”
La biomecánica nos ayuda
analizar efectivamente las destrezas motoras, de manera que se evalúe
eficientemente e inteligentemente una técnica y que se corrija si existe alguna
falla. El análisis mecánico implica el proceso de separar el sistema estudiado en
sus partes y determinar las variables involucradas en el movimiento. Un sistema
representa un cuerpo o grupo de cuerpos u objetos cuyos movimientos han de ser
examinados. Por ejemplo, el sistema puede ser el cuerpo entero, así como algún
segmento de éste (ejemplo una pierna, una mano), un implemento deportivo
(ejemplo un bate de béisbol, las zapatillas de correr de un fondista, una bola,
entre otros). Inclusive, es posible que un sistema incluya dos o más
ejecutantes. El estudio biomecánico puede concentrarse en analizar las
variables que causan y modifican el movimiento (el análisis cinético) o
simplemente dedicarse a la observación y descripción de las características
biomecánicas en la destreza (el análisis cinemático).
Desarrollo
1-
¿Qué es carga? ,
Intensidad de Carga
y Potencia.
Carga: La fuerza (force, F) o carga (load,
P) es un vector con una magnitud, dirección y punto de aplicación, que cuando
actúa sobre un cuerpo cambia la velocidad o la forma del mismo.
Intensidad de carga: Aspecto cualitativo
de la carga de entrenamiento que se define como el trabajo efectuado en la
unidad de tiempo.
Potencia: Trabajo realizado en la unidad
de tiempo.
2-
¿Qué es Fuerza?. Tipos
de Fuerza.
La fuerza es una magnitud capaz de
modificar la cantidad de movimiento o la forma dada de un cuerpo o una partícula. No debe ser
confundida con los conceptos de esfuerzo o de energía.
Según la mecánica clásica, la fuerza que incide sobre un cuerpo es responsable de los cambios en su estado de movimiento, tales como su trayectoria rectilínea y su desplazamiento uniforme, y de imprimirle una aceleración (o desaceleración). Además, toda fuerza actuando sobre un cuerpo genera una fuerza idéntica, pero en sentido contrario.
3-
Características mecánicas de la contracción muscular.
• La relación
tensión-longitud de una fibra muscular
• Estudia el comportamiento de tensión de una fibra muscular bajo
contracción isométrica tetánica a diferentes longitudes de sarcomera.
• La tensión total generada en un musculo es un sumatorio de dos
componentes:
Tensión activa, la debida al elemento
contráctil.
Tensión pasiva, debido al elemento
elástico (tejido conectivo)
• En un sarcomero se observa que la máxima tensión se obtiene en el
punto donde se desarrolla el máximo números de puentes cruzados.
• Isometría - > no cambia longitud del musculo.
• No isométrica - > cambia longitud del musculo, se produce trabajo
externo.
La relación tensión-longitud del músculo
Estudia el comportamiento de tensión de un
músculo como un todo (elementos contráctiles y elásticos) bajo contracción
isométrica tetánica.
La curva de tensión activa, representa la
tensión desarrollada por los elementos contráctiles del músculo.
La curva denominada tensión pasiva refleja
la tensión desarrollada cuando un músculo sobrepasa su longitud de reposo y la
parte no contráctil del vientre muscular se estira.
Esta tensión pasiva se
desarrolla principalmente en los componentes elásticos en paralelo y en serie.
Cuando el vientre muscular se contrae, la combinación de las tensiones activas
y pasivas produce la tensión total ejercida.
La curva demuestra que a medida que un
músculo se estira progresivamente más allá de su longitud de reposo, la tensión
pasiva crece y la tensión activa decrece.
Un músculo mueve todas las articulaciones sobre las cuales pasa. Así, existen músculos cortos, mono articulares que mueven sólo una articulación, y músculos largos, poli articulares que movilizan varias articulaciones.
Figura 2. Curva entre la longitud del
sarcómero y la tensión
La relación carga–velocidad
Un músculo se contrae con mucha rapidez
cuando la carga es baja. No obstante, cuando se aplican cargas la velocidad de
contracción disminuye, siendo cada vez más lenta cuanto más grande sea la
carga.
Cuando la carga se iguala a la tensión que
el músculo puede soportar, la velocidad se hace cero, es decir, el músculo se
contrae isométricamente.
Cuando la carga se incrementa todavía más,
el músculo se alarga excéntricamente. Este alargamiento es más rápido con mayor
carga.
Figura 3. Esquema de la relación fuerza-velocidad de un músculo esquelético para contracciones concéntricas y excéntricas in vivo e in situ.
El periodo de latencia
Al aumentar la carga, se incrementa el periodo de latencia. Este periodo de tiempo está relacionado con el tiempo que se necesita para lograr distender los componentes elásticos hasta que la fuerza de la tracción sobrepase la magnitud de la resistencia.
Figura 4. Tiempo transcurrido en la
aplicación de un estímulo sobre el músculo
La relación tiempo–fuerza
La fuerza ejercida por un músculo es mayor
cuando el tiempo de contracción es más largo, debido a que se requiere tiempo
para que la tensión sea transferida desde los componentes elásticos paralelos
al tendón.
Figura 5. La curva tiempo-fuerza de dos programas
de entrenamiento de pesas diferentes (según Schmidbleicher, 1984).
4- Explique las Leyes de Newton
y de tres ejemplos
para cada ley
aplicados al ser humano.
Las leyes de Newton son tres principios
que sirven para describir el movimiento de los cuerpos.
La primera ley o ley de la inercia: postula que un cuerpo permanecerá en
reposo o en movimiento recto con una velocidad constante, a menos que se
aplique una fuerza externa.
Dicho de otro modo, no es posible que un
cuerpo cambie su estado inicial (sea de reposo o movimiento) a menos que
intervengan una o varias fuerzas.
La fórmula de la primera ley de Newton es:
Σ F = 0 ↔ dv/dt = 0 Ejemplos:
Un conductor de un automóvil frena de
manera brusca y, por inercia, sale disparado hacia adelante.
Un maratonista sigue corriendo varios
metros más allá de la línea de llegada aun cuando decide frenar, debido a la
inercia de su cuerpo.
Si un jugador de futbol viene corriendo a
gran velocidad por el campo, y es interceptado con rudeza por alguien del
equipo contrario, en realidad está interrumpiendo el movimiento rectilíneo que
éste llevaba, pero su cuerpo tenderá a continuar en esa misma dirección y a esa
velocidad. Por eso sucede la aparatosa caída.
Segunda ley de Newton o ley fundamental de la dinámica: postula que la fuerza neta que es aplicada sobre un cuerpo es
proporcional a la aceleración que adquiere en su trayectoria.
La fórmula de la segunda
ley de Newton es:
F= m.a
En donde F = fuerza neta m = masa, expresada en Kg. a = aceleración, expresada en m/s2 (metro
por segundo al cuadrado).
Ejemplos:
Una señora enseña a andar en bicicleta a
dos niños: uno de 4 años y otro de 10 años, para que lleguen al mismo lugar con
la misma aceleración. Deberá ejercer más fuerza al empujar al niño de 10 años
pues su peso (y por ende su masa), es mayor.
La fuerza que debe ejercer un golfista
para que su pelota llegue al hoyo.
En halterofilia o levantamiento de pesas,
cuando se hace el esfuerzo para llevar las pesas por encima de la cintura, se
les aplica una aceleración instantánea.
Tercera ley de Newton: principio de acción y reacción: el postulado de la tercera ley de Newton dice que toda acción
genera una reacción igual, pero en sentido opuesto.
La fórmula de ley de acción y reacción es:
F1-2 = -F2-1
La fuerza del cuerpo 1 sobre el cuerpo 2
(F1-2), o fuerza de acción, es igual a la fuerza del cuerpo 2 sobre el cuerpo 1
(-F2-1), o fuerza de reacción. La fuerza de reacción tendrá la misma dirección
y magnitud que la fuerza de acción, pero en sentido contrario a esta.
Ejemplos:
Un niño quiere dar un salto para treparse
a un árbol (reacción), debe empujar el suelo para impulsarse (acción).
Cuando intentamos empujar a alguien estando
dentro de una pileta. Lo que nos sucederá, aún sin la intención del otro,
nosotros retrocederemos.
Cuando un individuo empuja a otro que
tenga un cuerpo semejante, no solo se irá para atrás la persona empujada, sino
también la que lo empujó.
5- Que dice la Ley
de Hooke? Explique la
siguiente curva:
Esta ley afirma que la deformación
elástica que sufre un cuerpo es proporcional a la fuerza que produce tal
deformación, siempre y cuando no se sobrepase el límite de elasticidad.
El diagrama de esfuerzo-deformación
unitaria también indica la rigidez de un material. Considerando la porción
recta de la curva (tramo OP), se encuentra que la pendiente de la recta es
igual a la variación en el esfuerzo unitario dividido por la variación en la
deformación unitaria. La expresión para la pendiente puede escribirse como se
indica en la ecuación 1, y lo presentado, es también la definición del módulo
de elasticidad (E=σ/ϵ).
Una indicación del módulo de elasticidad
(o rigidez relativa) del material puede obtenerse observando la pendiente de la
porción inicial de la curva. Entre mayor es la pendiente de la curva, mayor es
el módulo de elasticidad (o rigidez relativa) del material.
6-¿De qué trata el Modulo
de Young? Explique la siguiente curva:
El módulo de Young o módulo de elasticidad es la constante que relaciona el esfuerzo de tracción o compresión con el respectivo aumento o disminución de longitud que tiene el objeto sometido a estas fuerzas.
Las fuerzas externas aplicadas a los objetos
no solamente pueden cambiar el estado de movimiento de estos, sino que también
son capaces de cambiar su forma o incluso romperlos o fracturarlos.
El esfuerzo es proporcional
a la deformación, mientras no se supere el límite elástico del material. Es
posible representar gráficamente el comportamiento de un material ante la
aplicación de un esfuerzo, como se aprecia en la figura siguiente.
Figura 2. Gráfica del esfuerzo
versus la deformación para un material. Fuente: elaboración propia.
Del origen hasta el punto A
En el primer tramo, que va desde el origen
hasta el punto A, la gráfica es una línea recta. Allí es válida la Ley
de Hooke:
F = kx
Donde F es la magnitud de la fuerza que
retorna al material a su estado original, x es la deformación experimentada por
éste y k es una constante que depende del objeto sometido al esfuerzo.
Desde A hasta B
Desde A hasta B el material también se
comporta de manera elástica, pero la relación entre esfuerzo y deformación ya
no es lineal.
Desde B hasta C
Entre los puntos B y C, el material experimenta
una deformación permanente, siendo incapaz de regresar a su estado original.
A partir de C
Si el material se sigue estirando a partir
del punto C, finalmente sufre una ruptura.
Matemáticamente, las observaciones de
Young pueden resumirse así:
EsfuerzoDeformación
Donde la constante de
proporcionalidad es precisamente el módulo de elasticidad del material:
Esfuerzo = Módulo de elasticidad x Deformación
Existen muchas maneras de deformar los
materiales. Los tres tipos de esfuerzo más comunes a los cuales someter un
objeto son:
– Tensión o estiramiento.
– Compresión.
– Corte o cizalla.
Un esfuerzo al que comúnmente están
sometidos los materiales, por ejemplo en la construcción civil o en las partes
automotrices, es la tracción.
7-
Diferencia entre compresión y tensión:
La tensión: es cuando las fuerzas van
hacia afuera, por ejemplo, el cable de una lámpara que cuelga, una fuerza es el
techo y la otra, el peso de la lámpara.
La compresión: es cuando las fuerzas
externas, se hacen desde afuera hacia el centro. Por ejemplo, la suela de una
zapatilla, está sometido a la fuerza del piso y del pie.
8- Mediante un diagrama de flujo compare los distintos tipos de palancas.
Un conductor
automovilístico sufre colisión
con otro vehículo
frontalmente y sufre
una fractura de
fémur, explique por cual
mecanismo se da la fractura?
Es una fractura por
mecanismo directo ya que es producida en el lugar del impacto de la fuerza
responsable. Estas Son las producidas en
el lugar del impacto de la fuerza responsible. La fuerza actúa en dirección
perpendicular al eje mayor del hueso y en uno de sus extremos, estando el otro
fijo.
10- ¿Una bailarina
de 60 kg,
se apoya sobre
la punta de
uno de sus
pies. Sabiendo que la
supercie de la punta es de
8 cm2, ¿Qué presión ejerce sobre
el suelo?
Datos
M = 60 kg
S1pie= 8 cm2 = 8 · 10-4 m2
G=9.8 m/s2
Resolución
Para calcular la presión que ejerce la bailarina, utilizaremos la expresión de la cuestión anterior:
11- La biomecánica es
fundamental para el
movimiento de un
atleta investigue la
biomecánica de los siguientes
deportes: Futbol, Baloncesto, natación
y vóleibol.
12- Ley de la Palanca. Formula
de la Palanca.
La ley de la palanca
establece que en cualquier palanca se cumple que el producto de la potencia P por la distancia de su brazo Bp es
equivalente al producto de la resistencia Rp
por la longitud de su brazo:
P. Bp = R. Br
13- De que
trata el Equilibrio de los Cuerpos Rígidos.
Consiste básicamente en conocer todas las
fuerzas, incluidos los pares que actúan sobre él para mantener ese estado.
Estas fuerzas son las fuerzas aplicadas por contacto, el peso y las reacciones
de los apoyos.
14- Que es Torque?
Es la acción que se realiza mediante la
aplicación de una fuerza a un objeto, el cual debido a esa fuerza adquiere o
puede adquirir un movimiento rotatorio alrededor de un eje especifico.
T=FxBp
El ‘torque’ determina qué tan eficaz es
una fuerza para provocar o modificar el movimiento rotacional. Esto quiere
decir que una misma fuerza podría generar más o menos rotación sobre una
palanca dependiendo de la relación que guarde con ésta. Por ejemplo, la fuerza
que genera la mancuerna (atraída por la gravedad) sobre nuestro sistema de
palancas oseo es la misma en la posición de flexión de 90º de hombro que en la
de 180º, ahora bien, es más “eficaz” generando rotación en la posición de 90º
de flexión de hombro. Dicho de otro modo, la misma fuerza (en este caso el peso
de la mancuerna) genera más ‘torque’ en la posición de 90º de flexión de
hombro.
15- Realice el análisis
Biomecánico (musculo, articulación,
leyes, tipos de
fuerza, posibles lesiones). De los
siguientes oficios: secretaria, estibador, sastre, carpintero.
|
Oficios |
Músculo |
Articulación |
Tipo de Fuerza |
Posibles Lesiones |
|
Secretaria |
Músculos de la región central (cortos) Músculos extensores de la columna vertebral |
Articulación Diartrosis |
Fuerza de presión: Puede ser el resultado de la gravedad o la
manipulación. |
Espondilitis o Tendinitis |
|
Estibador |
Músculos Apendiculares |
Articulación
Diartrosis |
Fuerza Aplicada |
• Contracturas musculares
• Hernia discal lumbar
•
Artrosis de columna |
|
Sastre |
Músculos de la región central (cortos) Músculos extensores de la columna vertebral |
Articulación
Diartrosis |
Fuerza de presión: Puede ser el resultado de la gravedad o
la manipulación. |
Espondilitis o Tendinitis |
|
Carpintero |
Musculo de la región del Brazo Músculos Extensores del Antebrazo
Músculos de la Región Central (cortos) |
Articulación
Diartrosis |
Fuerza Aplicada |
|
16- Gracias al desarrollo de la
tecnología, en la actualidad
se cuenta con métodos para descripción e instrumentos
de medición del movimiento del cuerpo
humano, el uso de estos depende
de que y como
se quiera medir, investigue la utilidad de los
siguientes instrumentos:
* Goniometros.
*Electromiografo * Acelerómetro * Plataformas de fuerza
* Dinamometros. *
Videografia.
• Goniómetros: es el instrumento utilizado para leer el ángulo entre dos puntos,
en las ciencias de la salud es usado para medir ángulos de flexión entre
articulaciones y su movimiento.
• Acelerómetro: sirve para controlar la aceleración y la velocidad de vibraciones.
Este tipo de acelerómetro se usa en diferentes aplicaciones de medición. Es un
monitor que mide la aceleración que lleva a cabo una persona cuando se mueve.
• Electro miógrafo: Equipo que se usa para activar, registrar, llevar a cabo y exponer
potenciales de acción nerviosos y musculares con el propósito de evaluar la
función nerviosa y muscular.
• Plataformas de fuerza: Está diseñada para medir las fuerzas y los momentos aplicados a su
superficie superior cuando un sujeto se para, pisa o salta sobre ella. Las
plataformas de fuerza generalmente se usan en estudios clínicos y de
investigación del equilibrio, la marcha y el desempeño deportivo.
• Dinamómetros: Un dinamómetro es un instrumento médico que se usa para medir la
fuerza de agarre. Sirve principalmente como herramienta de diagnóstico y
evaluación. Se usa cuando se sospecha que las raíces del nervio cervical o de
los nervios periféricos están comprometidas.
• Video grafía: Una videonistagmografía (VNG) es una prueba que mide un tipo de
movimientos oculares involuntarios llamado nistagmos. Estos movimientos pueden
ser lentos o rápidos, constantes o bruscos.
• Nistagmos: Es un término para describir movimientos rápidos e involuntarios
de los ojos que pueden ser: De un lado a otro (nistagmo horizontal) Arriba y
abajo (nistagmo vertical) Rotatorio (nistagmo rotatorio o de torsión)
Conclusión
El interés de la aplicación de la mecánica
a la marcha humana puede ir desde
profesionales en medicina rehabilitadora, protésica, quirúrgica o terapéutica, hasta deportistas profesionales o diseñadores de equipos deportivos de alto nivel. Ya sea para mejorar la calidad de vida de personas con dificultades motrices, para la reconstrucción de miembros amputados o para aumentar el rendimiento de deportistas profesionales, el estudio de esta disciplina resulta fundamental.
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