Conceptos biomecánicos básicos:Palancas

UTI BCyT ‐ ESFUNO

Dpto. de BiofísicaFacultad de Medicina

• 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 fulcrola potencialla resistencia

Sistemas de Palancas y Componentes

• En nuestro cuerpo:

los huesos actúan como los brazos de la palancalas articulaciones actúan como el fulcrolos 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.

Sistemas de Palancas y Componentes

• 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.

Componentes de las Palancas

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.

• 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.

Leyes de las Palancas

Ventaja Mecánica

Desventaja Mecánica

Clases de Palancas

• Se diferencias debido a la posición relativa de los tres elementos:FuerzaFulcroResistencia

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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)

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.

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.

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.

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.

¿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

¿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