domingo, 17 de diciembre de 2017
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Medicina de Rehabilitación BIOMECÁNICA


Leyes de Newton en biomecánica


Biomecánica:
Ciencia que investiga las fuerzas internas y externas que actúan sobre los cuerpos vivientes, considerando las propiedades y supuestos mecánicos del aparato locomotor, que a su vez depende funcionalmente de las condiciones biológicas del mismos. (Engels, Miller y Nelson).

Mecánica se divide en:

-Cinemática: estudio del movimiento lineal y angular sin tener en cuenta el origen de las fuerzas.

-Cinética: estudio de las fuerzas que generan el movimiento o postura. Se subdivide en estática (estudio de la fuerza en una posición determinada) y dinámica (estudio de la fuerza que produce el movimiento).

Movimientos de cambio de posición existen 2 tipos

- Linear (traslación): movimiento a lo largo de un trazado recto o curvo en el cual todos los puntos de un cuerpo recorren la misma distancia en el mismo tiempo.

- Angular: movimiento alrededor de un punto (eje de rotación) de manera que distintos puntos del mismo segmento del objeto no recorren la misma distancia en un tiempo determinado. Típico de las articulaciones. Se mide en radianes (rad).

[En biomecánica lo más frecuente es que se realice un análisis del movimiento linear característico de una actividad, para luego hacer un estudio angular]

Planos y ejes

- Plano frontal: definido por los ejes X-Y. Se realiza la abducción y addución. Divide el cuerpo en ventral y dorsal. El movimiento se produce perpendicular al plano anteroposterior.

- Plano sagital: definido por los ejes X-Z. Se realiza la flexión y extensión. Divide el cuerpo en izquierdo y derecho. El movimiento se produce sobre el eje laterolateral.

- Plano horizontal o transversal: definido por los ejes Y-Z. Se realizan rotaciones. Divide el cuerpo en craneal y caudal.

Velocidad (valorada en el movimiento linear): espacio recorrido en un tiempo determinado:

V =metros/seg (velocidad lineal) /=radianes/seg (velocidad angular)- aceleración:

a =metros/seg2 (aceleración lineal)/=radianes/seg2 (aceleración angular)

Momento cinético: resistencia a los cambios de una situación determinada de movimiento. Momento =masa x velocidad.

Fuerza: vector con una determinada magnitud, dirección y sentido que presenta un punto de origen y aplicación. Se llama origen a la inserción muscular y el punto de aplicación es el origen del músculo. El sentido va de origen a punto de aplicación.

Fuerza =masa x aceleración. [Se mide en Newtons (N); 1N =1Kg x (m/seg2)].

Existen dos tipos de fuerzas en biomecánica:

Se consideran a los músculos las fuerzas internas del cuerpo.

Fuerzas externas:

-Simples: verticales: compresión [por acción de G; aplasta y ensancha] y tracción [estira y estrecha] y horizontales: cizallamiento o corte [tiende a fracturar, el cuerpo no está preparado para resistirla].

-Compuestas o combinadas: flexión [combina compresión y tracción] y torsión combina cizallamiento y tracción].

2 fuerzas coplanares y concurrentes (actúan sobre el mismo punto) pueden ser sustituidas por una fuerza simple denominada resultante (composición de fuerzas): Ley del paralelogramo [ejemplos en el cuerpo humano: gemelo interno y externo, deltoides y cuádriceps]. La resultante de la acción conjunta de gemelos e isquiotibiales es la extensión pese a que son flexores de rodilla.

Teorema de Pitágoras:

c F

b a2 + b2 = c2 T F2 = T2 + K2

a K

coseno / x c = lado adyacente / lado opuesto seno / x c = lado opuesto tangente / =lado opuesto/lado adyacente

Equilibrio: situación que se produce cuando los momentos de fuerza y las fuerzas están balanceadas (=0).

El equilibrio depende de:

- Centro de gravedad: en el hombre se sitúa por delante de S2. Más estabilidad si está más cerca de la base de sustentación. Para la estabilidad también tiene que ver la posición del cuerpo (cuanto más nos alejemos de la bipedestación habrá más inestabilidad) y la aproximación al plano de soporte (sobre un pie o monopodal el centro de gravedad se aleja).

- Base de sustentación: espacio que estamos ocupando en la posición que adoptemos. A más base de sustentación hay más estabilidad. También influye la línea de equilibrio: línea perpendicular al plano de sustentación y que tiene que pasar por el centro de gravedad y si además pasa por el centro de la base de sustentación habrá más estabilidad. Dentro de la amplitud las posiciones de decúbito son más estables porque la amplitud es mayor y el centro de gravedad está más cerca del suelo (más estable supino que prono excepto en sujetos con hiperlordosis y delgadez). Con muletas y bastones aumentamos la amplitud y, por tanto, la estabilidad aunque no mejoran la marcha (mayor gasto energético).

Existen tres tipos de equilibrios

- Estable: aquel que en situación de equilibrio actúa una fuerza, lo modifica y que al ceder ésta el cuerpo vuelve a su posición inicial.

- Inestable: aquella situación en la que actúa una fuerza que modifica al cuerpo y que al ceder el cuerpo no vuelve a su posición inicial.

- Indiferente (no se da en el cuerpo humano): situación en la que cuando actúa una fuerza lo cambia de posición. En esta nueva posición la distancia entre el centro de gravedad y la base de sustentación es la misma que anteriormente.

Momento de fuerzas: representa el producto de una fuerza por la distancia sobre la que actúa [M = Fxd], siendo d la distancia perpendicular desde la línea de acción de la fuerza hasta el centro de giro articular.

Palancas: barra rígida que es aplicada o rotada alrededor de un punto fijo (fulcro) para vencer una resistencia (R) mediante una fuerza llamada potencia (P).

Ley de equilibrio de las palancas

P x bP = R x bR

- 1er género: fulcro entre R y P. Las articulaciones de estabilidad y resistencia son de este tipo (cadera en apoyo monopodal, columna en las articulaciones interapofisarias y occipito-atloidea). Para compensar la capacidad de movimiento, es más rápida en el extremo de resistencia (cadera y glúteo medio).

-  2do género: R entre P y fulcro. Poseen ventaja mecánica porque el esfuerzo de potencia es menor que la resistencia a vencer (bP>bR). Sólo la tenemos en la posición de puntillas del pie.

-  3er género: P entre R y fulcro. Las articulaciones de movimiento son de este tipo (extremidades). Pueden variar por la función. Poseen desventaja mecánica porque el esfuerzo de potencia siempre es mayor que la resistencia a vencer (bP

Poleas

- Fijas: cambian la dirección de una fuerza (ejemplo: el olécranon es polea fija del tríceps braquial). Mejoran la acción del músculo con el cambio de dirección.

- Móviles: tienen la ventaja mecánica de que la fuerza utilizada en ella puede doblar la magnitud final.

- Semimóviles: es el caso de la rótula.

Leyes de Newton

- Ley de la inercia: un cuerpo en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme (mru) mantiene su posición mientras no actúe sobre él ninguna fuerza.

- Ley de la aceleración: la aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa de dicho cuerpo. [F = mxa; a = F/m].

- Ley de acción-reacción: por cada acción existe una fuerza de reacción de igual magnitud y dirección pero de sentido opuesto (ejemplo: marcha, carrera y salto).

-  Ley de la Gravitación Universal: fuerza con la que es atraído un objeto hacia el centro de la Tierra. [G = 9.8m/s2 x 1kg].

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: Editor Principal. Especialista de I Grado en Medicina Física y Rehabilitación | Hospital Provincial "Manuel Ascunce Domenech", MINSAP| calle e/ . municipio, Camagüey, CP, Cuba | Teléfs.: , Horario de atención: 8:30 a.m. a 5:00 p.m., de Lunes a Viernes


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