Biofisica condiequilibrio jenny

Quím. Jenny M. Fernández Vivanco

Facultad de MedicinaUniversidad Nacional Mayor de San Marcos

Curso de Biofísica:Condiciones de equilibrio,esfuerzo, tensión y módulos de elasticidad. Centro de masa y gravedad. Aplicaciones en medicina

Mecánica

Biomecánica medica

Biomecánica deportiva

Eje. Biomecánica ocupacional

Es la parte de la Mecánica que estudia la estabilidad y equilibrio de los cuerpos.

Condiciones de equilibrio de un cuerpo

Los miembros rígidos, los miembros permanecen en la misma posición.La pérdida del control muscular y la desaceleración de las funciones corporales.

Ejemplo:

mgT

RF

Resumiendo..

Representa la interacción entre dos o más cuerpos.

Cualquier esfuerzo aplicado sobre un objeto.

Una fuerza es aquello que ocasiona que un cuerpo acelere; y/o un cambio en la forma del mismo.

CONCEPTO DE FUERZA

Fuerza

Magnitud vectorial que representa la interacción entre cuerpos.Las fuerzas se representan por vectores

F:Modulo de fuerzaUnidades: N,Kg-f,lb-f

Evaluación de la presión

Auscultación en los niños

Carrera de 100 metros

De una situación en la que un bebe de masa 4 kg se encuentra sobre una mesa, se infiere que:

a)Presenta una aceleración de 2 m/s²

b)Presenta una aceleración de 2m/s² y la sumatoria de sus fuerzas en X y en Y es cero.

c)El objeto se encuentra en equilibrio, pues el resultado de la sumatoria de fuerzas es cero.

d)Ninguna fuerza actúa sobre el objeto.

Justificación: El objeto posee un fuerza normal, y el peso que ejerce su masa de 4 Kg Junto con su gravedad , son fuerzas en el eje Y, que se suman de forma vectorial; esta Sumatoria da como resultado cero.

Respuesta correcta: C

Un jugador de béisbol toma un bate de 1 Kg con una mano en el punto O. El bate esta en equilibrio. El peso del bate actúa a lo largo de una recta de 60 cm. A la derecha de O. ¿Cuál es la fuerza y el torque ejercida por el jugador sobre el bate alrededor de O? a) F= 1 Nw. T= 60N*m

b) F= 10 Nw. T= 600N*m

c) F= 10 Nw. T= 60 N*m

d) F= 1Nw. T=600N*m

Justificación: Torque en el punto O ΣFx = 0 ∑T = 0 ΣFy = 0 ∑T = 0,6 m * 10 N = 60 Nm

T= 60 NmΣFy= F – mg = 0 F = mg F = 10 N

Respuesta correcta: C

Un bloque de 8 Kg de masa se encuentra suspendido de una cuerda. ¿Cuál es el valor de la fuerza de tensión ejercida por la cuerda?a)8 Nb)80Nc)28Nd)48 N

Justificación:ΣFy= 0T= 8 Kg * 10 m

T= 80 N

Respuesta Correcta: B

ESFUERZO, TENSION Y MODULO DE ELASTICIDAD

Propiedad cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre un objeto, y el objeto regresa a su forma original.

Si se estira o se comprime más allá de cierta cantidad, ya no regresa a su estado original, y permanece deformado.

Limite elástico

Cuando se tira o se estira algo se dice que está en tensión (largas y delgadas).

Cuando se aprieta o se comprime algo se dice que está en compresión (cortas y gruesas).

BIOELASTICIDAD

MUSCULOS HUESOS VASOS SANGUINEOS

Grafica de esfuerzo vs deformación

Esfuerzo Definició

n se

expresaN/m2 o en Pascal (Pa)

Es la fuerza externa que actúa sobre un cuerpo por unidad de área de sección

transversal.

donde:F=fuerzaA =área

Magnitud Tensorial

Identifica el esfuerzo ?

Componentes de una fuerza

Identifica el esfuerzo?

Deformación

Es la razón entre el cambio en longitud y la longitud original, es decir, es la respuesta del material al esfuerzo

Es el cambio del tamaño y la forma de un cuerpo

debido a la aplicación de una o más fuerzas sobre el

mismo.

Cambio en

longitud

Deformación= ------------------------

----

Longitud original

Deformación(visco) plástica oirreversible

Deformación en que el material no regresa a su forma original después deretirar la cargaaplicada.

Deformaciónelástica o reversible

Deformación en la que el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca dicha deformación

TIPOS DE DEFORMACIÓN

Tipos de esfuerzos

• Donde, Y es el módulo elástico, llamado módulo de Young. Se utiliza tanto para tracción como para compresión.

• En la mayoría de los materiales el módulo de Young para tracción, tiene el mismo valor que en compresión.

• Para materiales biológicos, el módulo de Young para tracción de un hueso, es diferente al valor para compresión.

• Tener en cuenta que la fuerza aplicada es perpendicular a la sección transversal.

)nDeformació(YEsfuerzo

oLLY

AF

•Cuando producimos un desplazamiento de planos paralelos en la dirección de la fuerza aplicada,

experimentalmente se observa que la deformación es proporcional al esfuerzo.

Donde, G es el módulo elástico, llamado módulo de Cizalladura.

Tener en cuenta que la fuerza aplicada es paralela al área en cuestión.

)nDeformació(GEsfuerzo

hxG

AF

Módulo de Cizalladura

La torsión es un fenómeno típico de cizalladura. Se produce una deformación cuando se aplica un par de fuerzas (F, en la parte superior de la barra y la sección inferior de la barra está fija.

Módulo de Torsión

• Si un cuerpo se somete a iguales esfuerzos de tracción o compresión por todos los lados, entonces el cuerpo sufrirá deformación volumétrica.

• donde, B es el módulo volumétrico.

oVVBp

Módulo Volumétrico

Deformación Elástica:Deformación Elástica: Ley de HookeLey de Hooke

Ley fundamental de la elasticidad formulada

1660 por Robert HookeUn cuerpo elástico se estira de forma

proporcional a la fuerza que se ejerce sobre él invención del resorte helicoidal o muelle.

Todos los cuerpos que cumplen con esta ley serán denominados cuerpos elásticos y los que no, cuerpos inelásticos.

Flexión deformación Flexión deformación elásticaelástica

TENSIÓN

TENSIÓN

COMPRENSIÓN

TorsiónTorsión

Propiedades de la Fuerza

-Las fuerzas de contacto pueden aplicarse por medio de un objeto.

-Se caracteriza por su modulo y por la dirección en que actúa.

ejemplos1.-El tendón del bíceps de la figura ejerce una fuerza Fm de 7kp sobre el antebrazo. El brazo aparece doblado de tal manera que esta fuerza forma un ángulo de 40° con el antebrazo. Hallar las componentes de Fm.a) paralela al antebrazo (fuerza estabilizadora) y b) perpendicular al antebrazo (fuerza de sostén).

ejemplosSolución:

ejemplos2.-Las partes posterior y anterior del músculo deltoides elevan al brazo al ejercer las fuerzas Fp y Fa que muestra la figura. ¿Cuánto vale el módulo de la fuerza total sobre el brazo y qué ángulo forma con la vertical?.

ejemplosSolución:

ejemplos

ejemplos3. El abductor de la cadera, que conecta la cadera al fémur, consta de tres músculos independientes que actúan a diferentes ángulos. Hallar la fuerza total ejercida por los tres músculos juntos.

Componentes de las fuerzas…

Fuerza resultante…

CENTRO DE GRAVEDAD

CENTRO DE GRAVEDAD

PUNTO DONDE SE CONCENTRA TODO EL PESO DEL OBJETO

CARACTERÍSTICAS

El punto puede estar ubicado fuera o dentro del cuerpo

Depende de la forma, distribución de masas y fuerzas gravitatorias

Ubicación variable por diferentes factores

OBJETOS SIMETRICOS«En los cuerpos homogéneos , es decir formados por una misma sustancia y de formas regulares simples, la posición del centro de gravedad puede establecerse a partir de criterios teóricos»

OBJETOS ASIMETRICOS:

«En el caso de los objetos asimétricos como el cuerpo humano , el centro de gravedad se encontrará más cerca del extremo mayor y de mayor peso»

CUERPO HUMANO

ADEMÁS DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL CUERPO COMO UN TODO, CADA EXTREMIDAD TIENE SU PROPIO CENTRO DE GRAVEDAD

© 2014 Pontificia Universidad Católica del Perú - Todos los derechos reservados. Disponible en: http://deportes.pucp.edu.pe/tips/el-equilibrio-y-su-importancia-en-la-actividad-fisica/

FACTORES QUE DETERMINAN LA POSICIÓN DEL CENTRO DE GRAVEDAD EN EL CUERPO HUMANO

• Estructura anatómica individual

• Posturas habituales del pie

• Sostener pesos externos

• Edad

• Sexo

CENTRO DE GRAVEDAD Y EL DEPORTE

APLICACIONES MEDIC AS

Condiciones de equilibrioEsfuerzo deformaciónCentro de gravedad

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

-Física para las Ciencias de la Vida ;A. Cromer-Fisica General Douglas C. Giancoli-Biofisica A.Aurengo, T Petitclerc-Biomecanica deportiva, Gutear Davila-Bases y principios en reumatología, Dr. Luis Vidal Neira-ANÁLISIS ERGONÓMICO DEL MOBILIARIO ESCOLAR EN RELACIÓN A LAS MEDIDAS ANTROPOMÉTRICAS Y EVALUACIÓN POSTURAL DE LOS NIÑOS DEL 6TO AÑO DE EDUCACIÓN BÁSICA DE LA ESCUELA “QUINTILIANO SÁNCHEZ”.