Prof. Matías Valverde Romera. Biomecánica y Física Aplicada. Grado en Fisioterapia. Universidad de Almería.
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BIOMECANICA Y FISICA APLICADA
GRADO EN FISIOTERAPIA - UNIVERSIDAD DE ALMERÍA
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Asignatura: Biomecánica, Profesor: , Carrera: Fisioterapia, Universidad: UAL
Tipo: Apuntes
2013/2014
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BIOMECANICA Y FISICA APLICADA
GRADO EN FISIOTERAPIA - UNIVERSIDAD DE ALMERÍA
TEMA 1: BIOMECÁNICA - GENERALIDADES.
1.A.- DEFINICION DE BIOMECÁNICA
La Mecánica es la parte de la Física que se ocupa del movimiento y deformación de los cuerpos materiales y de las fuerzas que lo provocan.
La Biomecánica es un área de conocimiento interdisciplinaria que estudia los modelos, fenómenos y leyes que sean relevantes en el movimiento y al equilibrio (incluyendo el estático) de los seres vivos. Es una disciplina científica que tiene por objeto el estudio de las estructuras de carácter mecánico que existen en los seres vivos, fundamentalmente del cuerpo humano. Esta área de conocimiento se apoya en diversas ciencias biosanitarias, utilizando los conocimientos de la mecánica, la ingeniería, la anatomía, la fisiología y otras disciplinas, para estudiar el comportamiento del cuerpo humano y resolver los problemas derivados de las diversas condiciones a las que puede verse sometido.
La Biomecánica está íntimamente ligada a la biónica y usa algunos de sus principios; ha tenido un gran desarrollo en relación con las aplicaciones de la ingeniería a la medicina, tanto a través de modelos matemáticos para el conocimiento de los sistemas biológicos como en lo que respecta a la realización de partes u órganos del cuerpo humano y también en la utilización de nuevos métodos diagnósticos. Ha proporcionado una gran variedad de aplicaciones incorporadas a la práctica rehabilitadora y fisioterapéutica; desde la clásica pata de palo, a las sofisticadas ortopedias con mando mioeléctrico y de las válvulas cardíacas a los modernos marcapasos existe toda una tradición e implantación de prótesis.
1.B.1.- CONCEPTO DE FUERZAS.
Definición de fuerzas: Toda causa capaz de provocar variaciones en el movimiento de los cuerpos o deformaciones en los mismos. Según esto, la modificación del estado de movimiento un cuerpo, es decir, su aceleración está producida por una fuerza; aunque existen fuerzas que no producen ninguna aceleración sobre el cuerpo que actúan. Tipos :
- Interna o externa.
- Gravitacional.
- Compresiva.
- De cizallamiento...
Existen unas magnitudes cuyo efecto no queda reflejado exactamente por un número real, estas magnitudes encuentran representación en los llamados vectores, y se llaman magnitudes vectoriales (fuerza, velocidad y/o aceleración). Su representación gráfica es un vector , y además de determinar su valor o magnitud hay que conocer su dirección, sentido, punto de aplicación e intensidad. (Su longitud se acostumbra a representar proporcional a la magnitud de la fuerza).
Para resolver los problemas biomecánicos se debe abordar la composición y descomposición de fuerzas.
Momento de una fuerza. El momento de una fuerza se define como:
El concepto mecánico de momento puede aplicarse a todas aquéllas articulaciones que por la contracción muscular tienden a girar.
Centro de gravedad: La combinación de las fuerzas actuantes sobre cada una de las partículas de un cuerpo hacia la tierra nos da una resultante, cuya dirección será vertical en sentido de arriba abajo y la intensidad la suma de todas esas fuerzas y el punto de aplicación de esa fuerza es el centro de gravedad. Así, es el punto fijo de un cuerpo material donde actúa la fuerza gravitatoria resultante.
1.B.2.- CONCEPTO DE PALANCA
Definición : Barra rígida que gira sobre un punto fijo llamado eje o punto de apoyo , sometida a la acción de dos fuerzas, la potencia o fuerza motora y la resistencia.
∑ Potencia - Fuerza muscular. ∑ Resistencia - Peso del cuerpo. ∑ Eje de rotación- la articulación.
Palanca de primer género o tipo 1. Músculos suboccipitales - potencia. Peso cabeza – resistencia. Fulcro (punto de apoyo) entre ambos – columna cervical.
Palanca de segundo género o tipo 2. Músculo Tríceps-potencia Peso cuerpo-resistencia Fulcro-el apoyo sobre las manos (hacer la carretilla )..
-detrás del conducto auditivo externo. -rozando la concavidad de la columna cervical. -cortará la parte post de C7. -corta la columna dorsal a nivel de D10. -pasa por detrás del borde posterior de L5. -ligeramente por detrás de la articulación coxofemoral. -ligeramente por delante de la rodilla. -en el pie cae en la articulación de Chopart (retropié con mediopié).
El centro gravedad varía según la morfología, el estado, los movimientos, el peso...
Equilibrio Un cuerpo está en equilibrio si no está sometido a ninguna fuerza, o cuando la suma de las fuerzas a que está sometido es nula. Este cuerpo estará en reposo o bien en movimiento con una velocidad constante. (1ª ley Newton). Base de sustentación : superficie tal que todos los puntos de apoyo estén en el interior o sobre el perímetro de esa superficie (silla, suelo) En el ser humano, para un equilibrio perfecto en bipedestación, está formada la base sustentación por los dos pies separados los talones unos 12 cm. y formando un ángulo con el plano transversal de unos 12º.
Estabilidad De un sólido es: la resistencia que opone cuando se le quiere separar de su posición de equilibrio.
Las variables implicadas en la estabilidad de un individuo son: n Peso corporal. n Base de sustentación (difiere en las puntas en ballet y un ataque de esgrima ). n Proyección de centro de gravedad sobre la base de sustentación. ( Torre de Pisa ) n Altura del centro de gravedad (varía en el jugador de baloncesto defendiendo ).
Tipos de equilibrio:
- inestable.
- indiferente.
- estable: - semiestable.
- hiperestable.
Cuerpo humano es relativamente inestable por que su base sustentación es pequeña y su centro gravedad es alto, el equilibrio se logra gracias a: ∑ acciones musculares. ∑ desplazamientos del centro de gravedad. ∑ ampliando la base de sustentación.
1.C.2.- DEFORMACIÓN
Si un objeto está sometido a fuerzas aplicadas externamente pero está en un equilibrio estático, es más probable que exista algún cambio de forma local dentro del objeto.
El cambio local bajo el efecto de las fuerzas aplicadas se conoce como deformación.
Módulo de Young: Es la relación entre la deformación que sufre un objeto y la fuerza que lo ha provocado. Cuanto mayor sea este módulo más fuerza tendremos que aplicar para deformar el objeto y presentará más rigidez.
Resistencia límite o fatiga: La deformidad es tan grande que el objeto se rompe. Tras repetidas sobrecargas se produce una rotura del material; dependerá de: ∑ intensidad de la carga. ∑ irregularidades/ imperfecciones en la superficie. ∑ solución de continuidad en el interior del material.
La característica que poseen algunos materiales cuando presentan deformación gradual y de recuperación de su forma cuando se someten a repetidas cargas y descargas, se denomina “viscoelástica” ; además, el punto de deformación depende del grado de aplicación de las cargas. E.g. núcleo pulposo del disco intervertebral.