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SISTEMA DE LOCOMOCIÓN DEL HOMBRE.
Interactúan
Músculos
huesos
Tendones - ligamentos
articulaciones
SISTEMA OSEO
1º Hueso tejido vivo
Osteocitos
Remodelación
• Osteoclastos destruyen
• Osteoblastos construyen
Esqueleto nuevo cada 7 años aproximadamente.
2º CONSTITUYENTES DEL HUESO
H (3,4%)
C (15,5%)
N (4%)
O (44%)
Ca (22,2%)
Mg (0,2%)
P (10,2%)
S (0,3)
Otros (0,2%)
•Colágeno óseo : Menos densoPegamentoElasticidad
•Mineral óseo :Hidroxiapatita de calcio Ca10 (PO4)6 (OH)2
Cristales cilíndricos
TEJIDO ESPONJOSO Y COMPACTO
El esponjoso es menos denso que el compacto, es parte de los extremos de huesos largos.
Tejido compacto ubicado en parte superficial de huesos y en caña central de huesos largos.
FUNCIONES EN EL CUERPO HUMANO
i) soporte
ii) Locomoción
iii)Protección de órganos
iv)Almacén de componentes químicos
v) Alimentación
vi)Transmisión de sonido
RESISTENCIA MECANICA DE HUESOS
Depende del material de constitución y su forma
Tensión
Comprensión
Torsión
CASO FEMUR
Las fuerzas que soporta puede llegar en cualquier
dirección, la
forma de cilindro hueco en la cabeza y sólido en el centro
del
hueso determina su efectividad para soportarla.
El diseño trabecular en extremos optimiza su resistencia.
Compuesto de pequeños cristales minerales de hueso
duro
atados a matriz de colágeno flexible, cuya combinación
es
similar a granito en comprensión y 25 veces mas fuerte
que
granito bajo tensión.
RELACION DE ESFUERZOS
MATERIAL
ESFUERZO DE COMPRESION PARA RUPTURA(N/mm2)
ESFUERZO DE TENSION PARA RUPTURA(N/mm2)
MODULO DE YOUNG DE ELASTICIDAD(x 102 N/mm2)
Hueso trabecular
Hueso compacto
Concreto
Roble
Granito
Acero duro
Porcelana
2,2
170
21
59
145
552
552
-
120
2,1
117
4,8
827
55
0,76
179
165
110
517
2070
-
Relación de esfuerzos
Observaciones
Según los valores de tabla 01, el hueso:
•Alta resistencia a fuerzas de comprensión.
•Baja resistencia a fuerza de torsión + comprensión
Caso: cinemática – dinámica del cuerpo
Esfuerzo sobre huesos largos
Tibia vulnerable (área mínima),
tobillo.
Efecto de 50000 N comprensivo
Efecto de 100000 N comprensivo
n = 130 W ; m = 75kg
Segunda ley de Newton •Fuerza sobre huesos de piernas
•Aceleración y fuerza de detención (a)
•De (2) y (3):
Entonces:
…………. (1)
…………. (2)
…………. (3)
…. (4)
EJEMPLO DE FRACTURA
•Si rodillas + tobillo rectos, h = 1cm y F = 130W, entonces:
•Si rodillas se doblan
Tendones + ligamentos -> fuerza de desaceleración.
Resisten 1/20 de fuerza necesaria para fractura de huesos.
Hmax = 4m
FRACTURA DE CUERPO
Inmovilizar zona fracturada.
Necesario movimiento pronto
Crecimiento + reparación de huesos
• Campos eléctricos
• Hueso esforzado – cargas
eléctricas
• Potencial eléctrico
• Clavos + alambres + prótesis
SISTEMA MUSCULAR1º Tejido muscular (músculos) - locomoción
• Transductores: energía química en eléctrica, térmica y /o energía mecánica útil.
• Diferentes formas y tamaños
• Difieren en fuerzas ejercidas y velocidad de acción.
• Cambian con edad, medio ambiente y actividad.
• Anatómico: función, inervación, localización, etc.
Ejemplo :
• Lisos: cortos
• Estriados: bandas oscuras y claras, forma regular, largas.
Centro de gravedad
Punto de aplicación del peso del cuerpo.
Centro de equilibrio del cuerpo
1º Cuerpo
Homogéneo densidad uniforme, geometría simétrica.
* centro de gravedad coincide con centro geométrico.
Heterogéneo densidad variable, geometría asimétrica.
* centro de gravedad no coincide con centro geométrico.
Centro de gravedad
2º Aplicación
En terapia Física centro de equilibrio
Equilibrio vertical – región pélvica.
Área poligonal – línea del peso –rotación.
Peso de carga – cuerpo de persona equilibrio
conjunto.
Centro de gravedad(idem)
Varias fuerzas actúan sobre el cuerpo versus movimiento.
•Todas se aplican en un punto (centro de masa) dentro o fuera del cuerpo.
Centro de masa concentra toda la masa del cuerpo, describe movimiento del cuerpo.
Casos de equilibrioi) ESTABLEii) INESTABLEiii) INDIFERENTE
ESTABLE
Cuerpo al moverse regresa a su posición original. Ejm: movimiento pendular.
INESTABLE
Al moverse fuera de su posición equilibrio no retornan. Ejm.
INDIFERENTE
Cuerpos al moverse de posición de equilibrio regresan al equilibrio en cualquier
otra posición. Ejm: hombre que camina, cada vez que se detiene está en
Equilibrio.
EQUILIBRIO Y FUERZA MUSCULAR
CONDICIONES:
i) Traslación nula
ii) Rotación nula
Aplicación
• Inmovilización de huesos rotos• Tracción Russell: fractura de femur• Determinación de fuerza muscular
Considerando centro de giro la
articulación
del codo (punto 0) para condiciones
estáticas
en la figura adjunta; hállese fuerza del
bíceps.
SOLUCIÓN :
1º de
2º
EJEMPLO: DETERMINACIÓN DE FUERZA DEL BÍCEPS
Equilibrio
IMPORTANCIA
Seres vivos estabilidad
Hombre : * Estabilidad física. * Estabilidad emocional.
Estimulo Muscular•Musculo con longitud constante desarrolla una fuerza ( ISOMETRICA ).
•Al desplazar peso se contrae y desarrolla trabajo ( ISOTONICA ).
MEDIOS DE ESTIMULO.
Corrientes eléctricas.
Impulsos mecánicos.
Térmicos, etc
OBSERVACIONES
•Estimulo – contracción – relajación – estimulo
•Contracción estacionaria
•Fatiga muscular.
Contracción falla frente a estimulo
•Músculos estriados grandes fuerzas
•Músculos esqueléticos: * fuerzas > cargas
* Movimiento de carga > contracción
muscular
TRABAJO MUSCULARProduce calor: conversión energía química en trabajo
mecánico.
•Experimento : ∆ Temperatura corporal
∆ alimentos - ∆ energía - ∆ trabajo
Energía: capacidad para desarrollar trabajo.
Conversión de formas de energía en organismo humano.
Principio de
conservación de energía.
Sistema de palancas en cuerpo humano
Músculos + huesos palancas
CLASES
i) DE PRIMERA
Punto de apoyo (F) esta entre punto
de
aplicación de la fuerza y el
punto
de aplicación del peso a mover
ii) DE SEGUNDA
Peso está entre
punto de apoyo (F)
y la fuerza muscular
iii) DE TERCERA
Punto de aplicación de
fuerza muscular
ubicado entre punto de
aplicación del
peso y del apoyo (F)
OBSERVACIONES Carga versus región lumbar dolor
Presión sobre discos que separan vertebras
• Transductor calibrado conectado a una aguja hueca insertada en centro gelatinoso de disco intervertebral.
• Posición erecta versus disco lumbar
- Sin carga extra : p = 5 atm- Con carga 20 kgf: p = 7atm
• Elevación de carga
- Con rodillas dobladas: p = 12 atm- Sin rodillas dobladas: p = 35 atm