Conceptos biomecánicos básicos: Palancas Dpto. de Biofísica Facultad de Medicina

Transcripción

1 Conceptos biomecánicos básicos: Palancas Dpto. de Biofísica Facultad de Medicina UTI BCyT ESFUNO

2 Sistemas de Palancas y Componentes Los músculos y los huesos actúan juntos para formar palancas. Las palancas son barras rígidas (el largo de un hueso) que giran alrededor de un fulcro (usualmente una articulación). En las palancas la fuerza aplicada es utilizada para mover o vencer una resistencia. Las palancas presentan 3 partes: el fulcro la potencial la resistencia

3 Sistemas de Palancas y Componentes En nuestro cuerpo: los huesos actúan como los brazos de la palanca las articulaciones actúan como el fulcro los músculos proveen la fuerza para mover las cargas las resistencias son a menudo los pesos de las partes del cuerpo Las palancas son capaces de dar ventaja de fuerza o ventaja de movimiento, pero no ambas juntas. Las diferentes clases de palancas se identifican por la manera en que la articulación y los músculos se ligan al hueso.

4 Componentes de las Palancas Brazo de fuerza: la distancia perpendicular desde la línea de acción de la fuerza de potencia al fulcro. Brazo de resistencia: la distancia perpendicular desde la línea de acción de la fuerza de resistencia al fulcro.

5 Ventaja Mecánica Es la relación entre el brazo de fuerza y el brazo de resistencia. MA = brazo de fuerza (BF) brazo de resistencia MA se utiliza para medir la eficiencia de una palanca. Cuando BF se iguala a BR MA = 1 la función de la palanca es alterar la dirección de movimiento o el balance de la palanca y NO magnificar la fuerza.

6 Leyes de las Palancas Cuando BF es mayor que BR MA > 1 la función de la palanca es de magnificar la fuerza. Cuando BF es menor que BR MA < 1 la función de la palanca es de magnificar la velocidad del movimiento. Una palanca opera con ventaja mecánica cuando la fuerza está más lejos del fulcro que de la carga. Una palanca opera con desventaja mecánica cuando la fuerza se encuentra más cerca al fulcro que a la carga.

7 Ventaja Mecánica

8 Desventaja Mecánica

9 Clases de Palancas Se diferencias debido a la posición relativa de los tres elementos: Fuerza Fulcro Resistencia

10 Palanca de Primer Género La fuerza es aplicada en un extremo y la resistencia en el otro extremo, con el fulcro en algún lugar entre los dos. Ejemplos: sube y baja, tijeras, extensión del cuello.

11 Palanca de Primer Género En la mayoría de los casos, las palancas de primera clase en el cuerpo humano tienen una MA = 1. Así, las palancas actúan para balancear o cambiar la dirección de la fuerza. Un ejemplo de este tipo de palanca con MA igual a 1 es el músculo esplenio actuando en el balance de la cabeza en la articulación occípitoatloidea.

12 Palanca de Primer Género En esta palanca se observa la acción de los músculos agonistas y antagonistas en lados opuestos del eje de la articulación. Los agonistas proporcionan la fuerza aplicada y los antagonistas la fuerza de resistencia.

13 Palanca de Segundo Género La fuerza es aplicada en un extremo y el fulcro está en el otro extremo, con la resistencia en algún lugar entre los dos. No es común en el cuerpo. Ejemplos: carretilla, elevación del talón del pie.

14 Palanca de Segundo Género Funciona siempre en ventaja mecánica (MA > 1) ya que la inserción del músculo (fuerza) está más lejos del fulcro que de la resistencia. Proporciona una gran fuerza. No proporciona velocidad o amplitud de movimiento.

15 Palanca de Segundo Género Las articulaciones en el metatarso del pie son el fulcro. La resistencia es el peso total del cuerpo. Los músculos gastrocnemios y sóleo ejercen la fuerza, elevando el talón.

16 Palanca de Segundo Género Funciones: aumentar la fuerza conservar energía (ya que los músculos usan menos cantidad de fuerza con mínima energía para producir trabajo)

17 Palanca de Tercer Género La fuerza es aplicada entre el fulcro y la resistencia. Es común en el cuerpo (la mayoría de los músculos esqueléticos). Ejemplos: pinzas y bíceps braquial.

18 Palanca de Tercer Género En este ejemplo: El fulcro es la articulación del codo. La fuerza es ejercida en el extremo proximal del radio. La resistencia es la parte distal del antebrazo, además del peso que se lleva en la mano.

19 Palanca de Tercer Género Funciona siempre en desventaja mecánica (MA < 1) ya que la inserción del músculo (fuerza) está más cerca del fulcro que de la resistencia. Se aplica un gran esfuerzo (fuerza) para vencer una resistencia moderada. Proporciona mayor velocidad y amplitud de movimiento.

20 Palanca de Tercer Género La mayoría de los músculos esqueléticos se insertan cerca de las articulaciones alrededor de las cuales ocurre el movimiento. Esto les permite movimientos rápidos con relativamente poco acortamiento muscular (los humanos están construidos para la velocidad más que para la fuerza). Nos permite mover nuestros miembros rápidamente, como cuando corremos o lanzamos algo.

21 Diferencias entre Palancas? Las diferencias en los posicionamientos de los tres elementos de las palancas (fuerza, resistencia y fulcro), modifica la actividad de los músculos respecto a: velocidad de contracción rango de movimiento el peso de la carga que puede ser levantada

22 Diferencias entre Palancas? En los sistemas de palancas que opera la desventaja mecánica: Se pierde fuerza Se gana velocidad y rango de movimiento En los sistemas de palancas que opera la ventaja mecánica: Se utiliza cuando se necesita fuerza Tiende a ser más lenta y más estable