PALANCA OSEA: BIOFISICA

PRÁCTICA Nº 02: PALANCAS ÓSEAS

I. INTRODUCCIÓN

La palanca es un cuerpo rígido en forma de barra, que puede girar alrededor de un punto fijo llamado apoyo o fulcro (Figura Nº 1). Sus partes son:

Punto de apoyo (A).

Resistencia o fuerza a vencer (R).

Potencia o fuerza que debe aplicarse a la palanca (P).

Figura Nº 1

Aplicando la segunda condición de equilibrio a la palanca, se cumple que:

Suelen agruparse las palancas en tres clases o géneros, según las posiciones relativas de los puntos de aplicación de las fuerzas y del apoyo:

Palancas de 1er género o interapoyantes, el apoyo se encuentra entre los puntos de aplicación de la potencia y la resistencia.

Palanca de 2do género o interresistentes, el punto de aplicación de la resistencia se encuentra entre los puntos de aplicación de la potencia y el apoyo.

Palancas de 3er género o interpotentes, se encuentran aplicada la potencia entre el apoyo y el punto de aplicación de la resistencia.

Las que abundan en el cuerpo humano son de 3er género. Por ejemplo la flexión del miembro superior a nivel del codo por acción del bíceps, es una palanca de tercer género, donde el punto de apoyo está en la articulación del codo, la resistencia es el peso del antebrazo + mano, y la potencia, la fuerza que ejerce el bíceps (Figura Nº 2).

Figura Nº 2

La ventaja mecánica de la palanca mostrada en la Figura Nº 2, es la razón entre el peso que debe vencer y la fuerza que se aplica:

II. OBJETIVOS

Estudiar la mecánica del bíceps en la flexión del miembro superior a nivel del codo, como palanca ósea de tercer género.

III. MATERIALES Y EQUIPOS

01 regla de 50 cm.

01 módulo de biomecánica para miembro superior.

01 dinamómetro de 2 kg.

01 pesa de 50 g.

01 pesa de 100 g.

01 nivel de burbuja pequeño.

IV. PROCEDIMIENTO

1. Instalar el módulo de manera análoga a como se muestra en la Figura Nº 3

Figura Nº 3

2. Medir las distancias a, b y c en el módulo. Donde a es la distancia desde la articulación del codo al punto de inserción del bíceps (distancia mayor y distancia menor), b es la distancia desde la articulación del codo al centro de gravedad del sistema antebrazo + mano, c es la distancia desde la articulación del codo a la palma de la mano (posición distal y proximal).

3. Medir el peso del sistema antebrazo + mano (si es que el fabricante no lo indica).

4. Medir el ángulo que forma el bíceps con el radio en posición horizontal (ángulo mayor y ángulo menor).

5. Colocar las pesas en la mano en una posición distal y leer la fuerza que ejerce el bíceps (distancia mayor) para mantener el antebrazo + mano en posición horizontal. Anotar los resultados en la Tabla I para cada pesa.

TABLA I (posición distal y distancia mayor)

Portapesas R (g) P (g) P sen θ (g) V.M

0 g 106 200 198,05 0,535

50 g 156 400 396,107 0,39

100 g 206 600 594,16 0,35

150 g 256 500 792,21 0.32

a = 6,3 cm b = 10,1 cm c = 24,3 cm θ = 82º

6. Colocar las pesas en la mano en una posición distal y leer la fuerza que ejerce el bíceps (distancia menor) para mantener el antebrazo + mano en posición horizontal. Anotar los resultados en la Tabla II para cada pesa.

TABLA II (posición distal y distancia menor)

Portapesas R (g) P (g) P sen θ (g) V.M

0 g 106 100 99,94 1,07

50 g 156 820 819,50 0,19

100 g 206 1080 1074,34 0,19

150 g 256 1440 1439,12 0,18

a = 3,2 cm b = 10,1 cm c = 24,3 cm θ = 88º

7. Colocar las pesas en la mano en una posición proximal y leer la fuerza que ejerce el bíceps (distancia mayor) para mantener el antebrazo + mano en posición horizontal. Anotar los resultados en la Tabla III para cada pesa.

TABLA III (posición proximal y distancia mayor)

Portapesas R (g) P (g) P sen θ (g) V.M

0 g 106 200 198,05 0,53

50 g 156 400 396,10 0,39

100 g 206 560 554,55 0,37

150 g 256 720 712,99 0,35

a = 6,5 cm b = 10 cm c = 24 cm θ = 82º

8. Colocar las pesas en la mano en una posición proximal y leer la fuerza que ejerce el bíceps (distancia menor) para mantener el antebrazo + mano en posición horizontal. Anotar los resultados en la Tabla IV para cada pesa.

TABLA IV (posición proximal y distancia menor)

Portapesas R (g) P (g) P sen θ (g) V.M

0 g 106 400 399,75 0,26

50 g 156 720 719,56 0,21

100 g 208 1020 1019,37 0,20

150 g 256 1360 1359,17 0,18

a = 3,5 cm b = 10 cm c = 24 cm θ = 88º

V. RESULTADOS (FUNDAMENTACIÓN)

1. ¿Cuáles son las condiciones del equilibrio mecánico?

Un sistema está en equilibrio mecánico cuando la suma de fuerzas y momentos, sobre cada partícula del sistema es cero.

En el espacio se tienen tres ecuaciones de fuerzas, una por dimensión; descomponiendo cada fuerza en sus coordenadas resulta:

Y como un vector, es cero, cuando cada una de sus componentes es cero, se tiene:

Un sistema está en equilibrio mecánico si su posición en el espacio de configuración es un punto en el que el gradiente de energía potencial es cero.

En el espacio tiene las tres ecuaciones una por dimensión; por un razonamiento similar al de las fuerzas:

Resultando:

Un sólido rígido está en equilibrio de rotación cuando la suma de las componentes de los momentos que actúan sobre él es cero.

2. Usando los datos de la Tabla I, II, III y IV; determinar la ventaja mecánica teórica (V.M.T) de la palanca ósea, para cada uno de los casos.

+ (p sen θ)a-Rb =0

A (p sen θ ) = Rb

A = R

b sen θ

VMT= VME

-PARA EL CASO DE LA TABLA

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