El objetivo principal es evaluar la relación entre el movimiento ejecutado y el gasto de energía implicado en su realización, con la finalidad de optimizarlo




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¿Qué es momento?

Es la tendencia de una fuerza a generar una rotación en el cuerpo sobre el que actúa. El momento de una fuerza es igual al producto de la magnitud de dicha fuerza y la distancia perpendicular que separa su punto de aplicación del centro de rotación.

M= F.d(perpendicular)

Para averiguar el momento de una fuerza debo trazar la perpendicular a la fuerza muscular que la une al centro de movimiento articular.

Momento de inercia: Resistencia que ofrece un cuerpo con trayectoria angular de movimiento a cambiar su estado físico. Cuanto más alejada este una partícula de masa del centro de rotación mayor va a ser la inercia rotacional que la misma posea.

Sistema de Fuerza: “mas de una fuerza aplicada sobre un cuerpo”

Se llama resultante (R) aquella fuerza que sin coexistir con el sistema produce igual efecto externo que el mismo. No coexiste con el sistema porque en caso de hacerlo actuaria como una fuerza más dentro del mismo

Se llama equilibrarte (E)a aquella fuerza que coexistiendo con el sistema equilibra al cuerpo anulando al sistema restableciendo el estado físico existente antes de la aplicación del sistema de fuerza

Clasificación de la fuerza:

  1. Colineales: las fuerzas se mueven sobre la misma recta de acción, pudiendo tener igual o diferente sentido

  2. Congruentes: poseen un punto de aplicación común, por el que pasa R

  3. No Congruentes: No posee punto de aplicación común, por ejemplo fuerzas paralelas

En un sistema de fuerza los vectores intervinientes pueden pertenecer a una de tres categorías diferentes de acuerdo a su comportamiento:

  • Vector libre: pueden colocarse en cualquier punto del espacio sin que se altere su significación; siempre y cuando se respeten su dirección sentido y magnitud. La velocidad desarrollada por un cuerpo puede ser expresada por vectores libres.

  • Vectores deslizantes: puede moverse a lo largo de la línea que representa su dirección sin que su significación se vea alterada; siempre y cuando se respeten su magnitud y sentido.

  • Vectores fijios: debe respetarse el punto de aplicación de la fuerza ya que de otro modo el vector cambia su significación por ejemplo al analizar la deformación que una carga produce sobre un cuerpo.

Equilibrio de traslación: Cuando un cuerpo no varía su estado físico ante la aplicación de un sistema de fuerzas, entonces esta en equilibrio y las resultantes de todas las fuerzas es igual a cero.

Equilibrio de rotación: Cuando la suma de los momentos que actúan simultáneamente es igual a cero.

SISTEMA DE PALANCAS

¿Qué es?

Una palanca es una maquina simple cuya finalidad consiste en trasmitir fuerzas a distancia; actuando como amplificadores o bien de la fuerza o bien de la distancia. Una palanca no efectúa trabajo, solo cambia la relación entre la fuerza y la distancia por otra combinación mas cómoda. Está formada por una barra rígida colocada sobre un punto de apoyo, las fuerzas a ambos lados del punto de apoyo reciben el nombre de potencia y resistencia.

“la ventaja mecánica de una palanca depende de la relación entre el brazo de potencia y el de resistencia.”

Brazo potencia: Es la distancia desde la potencia hasta el punto de apoyo

Brazo resistencia: Es la distancia entre la resistencia y el punto de apoyo

Géneros de las palancas “la ventaja mecánica de una palanca depende de la relación entre el brazo de potencia y el de resistencia.”

1º género: el punto de apoyo se ubica entre la potencia y la resistencia.

2º género: la resistencia se ubica entre la potencia y el punto de apoyo

3º género: la potencia se ubica entre el punto de apoyo y la resistencia

Palanca de equilibrio: El punto de apoyo se ubica a igual distancia de ambas fuerzas; por lo tanto ambos brazos son iguales. Las palancas de equilibrio son siempre de primer género; lo que no quiere decir que todas las de primer género son de equilibrio.

Palanca de Fuerza: Cuando el brazo de potencia es mayor que el de resistencia es necesario desarrollar una fuerza de magnitud menor a la magnitud de la resistencia para equilibrar la palanca, en una relación directamente proporcional a la diferencia de longitud entre ambos brazos. Por lo tanto este tipo de palancas permite el ahorro de fuerza. Son palanca de fuerzas las de segundo genero y las de primer genero en las que el brazo de potencia es mayor al de resistencia.


R

R

R

R

P

P

P

P
Palanca de velocidad: Cuando el brazo de resistencia es mayor que el de potencia es necesario desarrollar un pequeño movimiento del brazo de potencia para obtener un gran desplazamiento de la resistencia. Este tipo de palanca favorece la movilidad en detrimento de ahorro de fuerza. Son las palancas de tercer genero y aquellas palancas de primer genero en las que el brazo de resistencia es mayor que el de potencia.

Siempre la fuerza (en las palancas de fuerzas) se gana en detrimento de un menor movimiento, así como la mayor movilidad y rapidez (en las palancas de velocidad) se obtiene a costa de un mayor esfuerzo.

La mayor parte de las palancas corporales son de tercer genero, lo que se comprende si se tiene en cuenta que la principal función del cuerpo humano es su movimiento. Por lo tanto la musculatura va a encontrarse en relativa desventaja mecánica. Desventaja que es compensada mediante otros mecanismos.

El ángulo óptimo para aplicación de una fuerza es de 90° con respecto al brazo de palanca, ya que de ese modo la mayor parte de la fuerza actúa para rotar la palanca sobre su eje y un mínimo se pierde en vencer la resistencia. Si una fuerza no actúa perpendicularmente al brazo de palanca, la misma se va a descomponer en un componente de rotación (CR) que va a ser perpendicular al brazo de palanca y en un componente longitudinal (CL) que coincide con el eje longitudinal de la palanca y actúa como fuerza estabilizadora (fuerza con ángulo agudo) o desestabilizadora (fuerza aplicada con un ángulo mayor de 90°)

Para determinar la fuerza efectiva de un musculo sobre la palanca es de fundamental importancia la angulación con la cual dicho musculo se inserta en el hueso en el momento de análisis; ya que dicho ángulo varia con la progresión del arco de movimiento. Al ángulo comprendido entre musculo y hueso se lo denomina ángulo de tracción muscular.

Cuando la fuerza actúa con un ángulo de tracción de 90° el componente rotatorio es máximo y el componente de longitud nulo


3° Genero

2° Genero

Palancas

1° Genero



Velocidad bR siempre > bp

Fuerza bP siempre > bR

Velocidad bR > bp

Fuerza bP > bR

Equilibrio bP =bR


Composición y resolución de fuerzas

Composición de fuerza: simplificamos el sistema de fuerza y buscamos la resultante que genere el mismo efectos que el desarrollado por las otras fuerzas.

Resolución de fuerza: Remplaza una fuerza por sus componentes óseo. La descompongo

Método Grafico:

Para fuerzas coloniales se realiza la + de las fuerzas que actúan en un sentido y luego las que actúan en sentido contrario. Las de = sentido una al lado de la otra, siendo la magnitud total la R de las fuerzas en ese sentido, con las fuerzas de distintos sentidos se hace lo mismo y luego se saca la resultante parcial lo que determina la R final.

Para las fuerzas concurrentes ambos componentes se transforman en grados de un paralelogramo siendo la diagonal entre ambos la resultante que suplanta al sistema. Cuando intervienen mas de dos fuerzas se realiza un paralelogramo inicial y luego se van realizando tantos como sean necesarios utilizando cada uno de las Resultantes parciales.

EJ. PARALELOGRAMOS


Concurrentes 2 y + de 2


METODO POLIGONO

Otro método que se puede utilizar es mediante la realización de un polígono, se van trazando las fueras de manera secuencial y respetando sus características. Lo último por trazar es la R que cierra el polígono.

METODO ALGEBRAICO

Se basa en la utilización de la trigonometría para hallar los componentes de cada una de las fuerzas y a partir de allí las resultantes de la sumatoria de los componentes en cada uno de los planos sobre las que actúa la fuerza.

Las funciones trigonométricas están basadas en la relación constante que existe entre los lados de un triangulo rectángulo. De este modo para cada ángulo del triangulo corresponde una relación constante de sus lados.

Conceptos:


C.Ad

Hipotenusa
Hipotenusa: Angulacion de la fuerza y el valor de la fuerza

Seno: relación entre Co / hipotenusa

Coseno: relación entre CA/ hipotenusa

Tangente: CO / CA el angulo de la tangente siempre es 90°


C.op


Tomando como ejemplo un triangulo en el cual uno de sus ángulo mide 30°, si la hipotenusa mide 1 cm, el cateto ad va a medir 0.866cm y el C.op va a medir 0,5. Esta relación va a mantenerse constante siempre que los 30° del ángulo se conserve.

Para hallar la resultante de dos fuerzas concurrentes se utiliza o bien la ley del coseno, cuando el ángulo entre las componentes es diferente de los 90°; o bien el teorema de Pitágoras cuando entre los componentes es de 90°

Ley de coseno= R= a+b -2.a.b.cos Alfa

Teorema de Pitágoras R= a2 +b2


De este modo se va a obtener una resultante sobre el eje de las ordenadas (x), que va a ser la sumatoria de cada una de las componentes en ese eje; ocurriendo lo propio sobre el eje de las absisas(y)

RX= F1x +F2x +F3x

RY= F1y +F2y +F3y
Para hallar las componentes en x la función utilizada es el coseno (CA /H) y para hallar componentes en Y se utiliza el seno (CO/H).

F1x = F1.cos alfa

F1y = F1.seno alfa

F2x = F2.cos beta

F2y = F2.seno beta

F3x = F3.cos gama

F3y = F3.seno gama

Una vez determinada la magnitud de Rx y Ry, necesito determinar la magnitud, la dirección y el sentido que va a poseer Resultante. (Utilizando el teorema de pitagoras determino cual es la magnitud de R) luego utilizando las funcionas trigonométricas llego a determinar la angulacion responsable de dar dirección a la fuerza.

R= Fx2 +Fy2

Falta ahora determinar la dirección de la fuerza para lo que se emplea cualquiera de las funciones trigonométricas por ejemplo la tangente Fx/fy

ROZAMIENTO

Si ante la aplicación de una fuerza un cuerpo no ofreciese más resistencia que la inercia generada por su masa, cualquier fuerza que le fuese aplicada determinaría que el cuerpo fuese puesto en movimiento. Por lo tanto, tiene que existir una o más fuerzas que se opongan a la aceleración generada por la primera.

Esto ocurre debido a que todas las superficies presentan superficies irregulares. Por lo que el enfrentarse dos superficies, las rugosidades de ambas se acoplan de modo tal que para lograr deslizar una superficie sobre la otra se necesita una que separe ambos cuerpos, o que rompa las partes acopladas.

Dicha resistencia al movimiento tangencial de un objeto con respecto al otro con el que está en contacto, se denomina resistencia. El rozamiento representa una ventaja cunado lo que se necesita es mantener la estabilidad de un cuerpo sobre otro o transformar energía cinetica en energía calórica.

El rozamiento va a depender de la naturaleza de las superficies en contacto, esto fue cuantificado y e determinaron diversos coeficientes de rozamiento para diferentes superficies materiales en contantos.

Y: coeficiente de rozamiento

F: fuerza perpendicular

Ft: fuerza tangencial necesaria para producir movimiento

Y= F/Ft

Cuando un cuerpo inicia su desplazamiento sobre otro existe una resistencia inicial que se va incrementando progresivamente a medida que se incrementa la fuerza realizada para desplazarlos; lo que corresponde a la llamada rozamiento estático. Una vez que esta resistencia alcanza su pico máximo, que va a depender de la naturaleza de las superficies en contactos y la carga tangencial a la superficie de deslizamiento, si la fuerza se continúa incrementando va a conseguirse que el objeto comience a moverse. A partir de este momento la resistencia al movimiento adopta una magnitud menor al máximo valor generado por el rozamiento estático que se mantiene constante mientras dura el movimiento independientemente de la velocidad adoptada por el mismo y de la extensión de las superficies en contacto y que es denominada rozamiento dinámico.

El paso del rozamiento estático al dinámico se produce porque una vez que la fuerza ejercida supera a la fuerza estática máxima hay rotura de los acoples en la superficies más blandas. Las fuerzas pueden disminuir si entre ambas superficies se coloca lubricante.

Desgaste:

¿Qué es?

Se llama desgaste a la eliminación de material de las superficies solidas debido a acciones mecanicas. Por lo tanto el desgaste a a depender de factores tales como la características de las superficies en contacto, la presencia o no de lubricante entre las mismas y la magnitud de la carga que las une; osea de la magnitud del rozamiento entre ambas superficies.

Según el mecanismo de producción se divide en desgaste interfacial y desgaste por fatiga:

Desgaste interfacial: Se debe a la interacción de las superficies en contacto. Puede ser por adherencia o por abrasión.

Adherencia: se produce si la unión provocada por el contacto de las superficies es más fuerte que el material subyacente; lo que va a provocar arrancamiento de fragmentos de una de las superficies, lo que va a adherirse a la otra superficie. En las superficies lisas muy elásticas, el desgaste ocurre por formación de bucles perpendiculares a la dirección del movimiento

Abrasión: Se produce cuando un material blando es arañado por una mas dura, se trate de una superficie o de partículas libres.


Energía, trabajo y potencia: El tipo de energía asociado a las transformaciones mecánicas se denomina energía mecánica y su trasferencia de un cuerpo a otro recibe el nombre de trabajo. En todo proceso de transferencia de energía puede sufrir transformaciones de un tipo de energía a un tipo diferente; por lo cual la energía no se crea no se destruye. “todo sistema que adquiere nueva energía es xq la recibe de otro sistema y si la cede es porque la transfiere a otro sistema”.

Cualitativamente a medida que van avanzando los procesos de trasferencia su capacidad de reutilización puede verse disminuida, esto se puede observar en la energía termina la cual se dispersa rápidamente por una amplia cantidad de materia por lo que su aprovechamiento puede ser menor que el de los demás tipo de energía, por lo cual el cambio es cualitativo.
Desgaste por fatiga: Se produce a causa de acumulación de lesiones microscópicas en un material que es repentinamente sometido a situaciones de stress; lo que puede ocurrir incluso en superficies bien lubricadas. El grado de dichas lesiones es suficiente para que se produzca la aparición y propagación de una fisura microscópica. Las cargas que generan desgastes por fatiga son generalmente inferiores al límite de resistencia real del material


Fatiga

Por adherencia

Por abrasion

Interfacial

DESGASTE


En los animales la actividad muscular es la causa más importante de variación del gasto de energía. El musculo puede modificar su tasa metabólica por lo tanto a menor cantidad de fibras contraídas, mayor economía en el trabajo; lo cual constituye un parámetro importante en la valoración del desempeño físico. La buena coordinación, el mantenimiento del equilibrio de manera eficaz y el aprovechamiento de la inercia y las propiedades viscoelasticas de los tejidos, son fundamentales en el ahorro energético.

¿Tipos de energía mecánica?

Energía Cinética (Almacenada por un cuerpo en virtud de su movimiento EC= 1/2m.v2)

  • Grandes variaciones en la masa y pequeñas variaciones en la velocidad produce grandes variaciones en la energía cinética.

  • La energía cinética final de un objeto es igual a su energía cinética inicial, más el trabajo total realizado.

  • A nivel molecular la energía cinética es representada por el grado de calentamiento del cuerpo en cuestión.

  • A mayor actividad molecular mayor temperatura del cuerpo (el rozamiento entre las moléculas es responsable del elevamiento de temperatura)

Energía Potencial (Almacenada por un cuerpo en virtud de sus cambios de posición)

Se denomina energía potencial a aquella que almacena un cuerpo en virtud de la altura que separa su centro de gravedad del centro de gravedad terrestre. (EP= m.g.h) Si bien la masa y la fuerza de atracción gravitatoria influyen en la energía potencial

Debido que la energía potencial que un cuerpo posee no disipa por trasferencia al exterior, manteniendo invariable la energía total del sistema, las fuerzas que determinan variación en la energía potencial de un cuerpo se las denomina fuerza conservativa de un cuerpo.

  • La elevación del centro de gravedad al ponerse de pie o durante la marcha incrementa la energía potencial la que puede ser transformada en energía cinética para generar movimiento.

  • El estado energético que posee un cuerpo elevado a una determinada altura no es la misma que este poseía antes del cambio.

Energía de tensión

Es la energía que adquiere un cuerpo debido a la re acomodación de su estructura molecular bajo la aplicación de una carga. La capacidad de absorberla está relacionada directamente con la capacidad de deformación del cuerpo la cual puede ser usada para recuperar su forma inicial o para variar de forma.

  • Todo cuerpo que realiza un trabajo cede energía mecánica

  • Todo cuerpo sobre el que se realiza un trabajo la adquiere en el proceso

  • El trabajo efectuado es igual a la variable de la energía total del sistema

MIOCINETICA

Para relacionarse con el medio ambiente el ser humano necesita producir los movimientos necesarios para desplazarse y variar su configuración espacial según los requerimientos impuestos por las diferentes actividades. La estructura encargada de generar movimiento es el MUSCULO, la cual está altamente especializada para trasformar energía química en energía mecánica.

El musculo es un órgano conformado por dos tipos de tejidos diferentes; el tejido muscular y el tejido conectivo. El muscular es el sistema contráctil que es el encargado de generar tensión y variar en la longitud y un sistema fibroelastico conformado por tejido conectivo a cuyo cargo se encuentra la elasticidad muscular y su capacidad de endurecerse. Tanto un sistema como otro no pueden funcionar aisladamente y de la interacción de ambos depende su capacidad para generar o limitar movimientos .


Fibras Blancas: Encargadas de la actividad dinámica, se caracteriza por utilizar la energía almacenada en el músculo en forma de glucosa; cuenta con gran cantidad de enzimas glucoliticas. Poca vascularización, así como el nivel de mitocondrias y de mioglobina debido a su escasa dependencia del sistema oxidativo para obtener energía. Son de contracción rápida por lo que posee un amplio retículo sarcoplasmatico destinado a la rápida liberación de calcio necesario para iniciar el proceso contráctil. Escasa resistencia a la fatiga y están inervadas por motoneuronas alfas fásicas.

Todos los músculos están constituidos por ambos tipos de fibras, en proporciones diferentes. El predominio de uno de los tipos de fibras va a determina la fisiología de cada musculo con sus funciones dominantes.

Todos los segmentos corporales participan de dos actividades diferentes. Una actividad dinámica bajo la influencia de la musculatura fásica; destinada a la movilidad de los diversos segmentos del cuerpo. Y una actividad estática bajo la influencia de la musculatura tónica; encargada de mantener una determinada interrelación entre los segmentos corporales, con el fin de lograr y sostener una determinada configuración espacial acorde a las necesidades. El mantenimiento del equilibrio corporal depende de la musculatura tónica. Según sus metabolismos, las fibras musculares son de dos tipos básicos:

Fibras rojas: Encargadas de la actividad estática; se caracteriza por obtener la energía necesaria a partir del oxigeno proveniente del aporte sanguíneo. Debido a ello, poseen un importante sistema vascular, gran cantidad de mitocondrias, y grandes cantidades de mioglobina. Esta última se combina con el oxigeno y lo almacena en el interior celular para el posterior uso por parte de la mitocondrias. Poseen alta resistencia a la fatiga, son de contracción lenta y están inervadas por motoneuronas alfa tónicas.

Actina y miosina

MUSCULO

Colágeno y elastina

Tejido conectivo

Miofibrillas

Fibras musculares

SISTEMA FIBROELASTICO

SISTEMA CONTARCTIL


Según su fisiología los músculos pueden clasificarse en:

Músculos fásicos: Están conformados por un porcentaje predominante de fibras blancas que de fibras rojas. Su principal función es la producción de movimientos amplios y rápidos por lo que las fibras rojas son de una longitud proporcional a la amplitud del movimiento. Se ubican principalmente en los miembros. Son más efectivos en contracciones concéntricas.

Músculos tónicos: Predominan las fibras rojas y su función principal son la de mantener el equilibrio y de la re equilibración constante de los segmentos.


Clasificación según diseño: El diseño muscular guarda relación directa con la fuerza y la velocidad que es capaz de desarrollar un musculo mediante su contracción; lo que se encuentra en intima relación con su fisiología. Existen dos tipos principales de estructuras:

Fusiformes: las fibras musculares se disponen longitudinalmente a lo largo del vientre muscular. Son músculos generalmente largos y de pequeña superficie transversa. Adaptados para los movimientos veloces.

Penniformes: fibras dispuestas diagonalmente con respecto al eje longitudinal del musculo. Poseen gran superficie transversal. Adaptadas para el desarrollo de fuerzas y sobre todo para las contracciones excéntricas. Poseen un mayor rendimiento en desarrollo de fuerza que los fusiformes ej musculo glúteo mayor.

A medida que se produce el acortamiento de las fibras de un musculo peniforme se horizontalizan lo que determina que la fuerza aprovechable para la tracción sobre el segmento óseo disminuya. Por lo que a medida que aumenta su contracción concéntrica estos pierden eficacia

Control de la velocidad y la amplitud

Anulación de movimientos no deseados

Músculos depuradores

Orientación del movimiento

Músculos directos

Músculos reguladores

ACCION MUSCULAR SINERGISTA
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