BIOMECANICA PARTE 1.pdf La biomecánica del cuerpo humano

1.1.1. Elasticidad de tejido óseo y muscular, fuerza
muscular, ley de Hill.
 1.1.2. Biomecánica del cuerpo humano, Biomecánica
celular, Biomecánica ADN.
 1.1.3. Cuerpo rígido, Torque, primera y segunda
condición de equilibrio en cadera, brazos, piernas,
1.1.4. columna vertebral, mandíbula, cabeza, rodilla.

1. BIOMECANICA
TECNOLOGIA MEDICA
GRUPO-A
BIOFISICA
Fis-Mgt: ISIDRO ISAAC YUCRA CCAMA
UAC 2025-II

2. 1.1. Biomecánica
1.1.1. Elasticidad de tejido óseo y muscular, fuerza
muscular, ley de Hill.
1.1.2. Biomecánica del cuerpo humano, Biomecánica
celular, Biomecánica ADN.
1.1.3. Cuerpo rígido, Torque, primera y segunda
condición de equilibrio en cadera, brazos, piernas,
1.1.4. columna vertebral, mandíbula, cabeza, rodilla.

3. Elasticidad de tejido óseo y muscular,
fuerza muscular, ley de Hill.
ELASTICIDAD
Muchosmaterialescuandoestánenservicioestánsujetosafuerzaso
cargas.
Entalescondicionesesnecesarioconocerlascaracterísticasdel
materialparadiseñarelinstrumentodondevaausarsedetalforma
quelosesfuerzosalosquevayaaestarsometidonosean
excesivosyelmaterialnosefracture.
Elcomportamientomecánicodeunmaterialeselreflejodela
relaciónentresurespuestaodeformaciónanteunafuerzaocarga
aplicada.Haytresformasprincipalesenlascualespodemos
aplicarcargas:Tensión,CompresiónyCizalladura.

4. LEY DE HOOK
x
F
Cuandounresorteseestira,hayunafuerzarestauradorao
recuperadoraqueesproporcionalaldesplazamientoo
elongacion.

5. Deformación unitaria
En mecánica de materiales y biomecánica, la
deformación unitaria (ε)es una medida de cuánto
cambia la forma o el tamaño de un cuerpo en relación
con su dimensión originalcuando se le aplica una
fuerza.
Se define como:
??????=
∆??????
??????
??????
Donde:
∆??????: variación de longitud
??????
??????:longitud inicial

6. En biomecánica
•La deformación unitaria ayuda a:
•Analizar cómo los huesos, músculos, tendones y
ligamentosresponden a fuerzas.
•Evaluar el límite de elasticidadde un tejido (hasta dónde
puede deformarse sin lesionarse).
•Estudiar el riesgo de roturas o desgarroscuando el tejido
supera su capacidad de deformación.
La deformación unitaria es la proporción del cambio de
longitud respecto a la longitud inicial de un material o
tejido.

7. Tipos de esfuerzo
Un esfuerzo de tensiónocurre
cuando fuerzas iguales y
opuestas se dirigen alejándose
mutuamente.
Un esfuerzo de compresión
ocurre cuando fuerzas iguales
y opuestas se dirigen una
hacia la otra.
F
W
Tensión
F
W
Compresión

8. Esfuerzo (σ)
Esfuerzo(σ)Enmecánicadematerialesybiomecánica,
elesfuerzoeslaintensidaddelafuerzainternaque
aparecedentrodeuncuerpootejidocuandosele
aplicaunacargaexterna.
Se calcula como:
??????=??????/??????
donde:
σ = esfuerzo (Pao N/m²)
F = fuerza aplicada (N)
A = área de la sección transversal sobre la que actúa la
fuerza (m²)

9. Resistencia a la rotura
W
W
F
W
W
W
2 m
F
Esfuerzo
A
=
La resistencia a la roturaes el esfuerzo máximo que
un cuerpo puede experimentar sin romperse.

10. Representaciongrafica de limite elasticidad

11. Módulo de young
Para materiales cuya longitud es mucho mayor que el
ancho o espesor, se tiene preocupación por el módulo
longitudinalde elasticidad, o módulo de Young (Y=E)./
/
F A FL
Y
L L A L
==
 allongitudin ndeformació
allongitudin esfuerzo
Young de Módulo =
2
N
m
Unidades:

12. El módulo elástico es conocido como el
MODULO DE YOUNG.

13. Deformacionlateral modulo de poisson
Donde σ es otra constante del material conocida
como el módulo de Poisson.

14. Elasticidad de los tejidos óseos
Eltejidoóseonoes
completamente rígido,sino
queposeeciertaelasticidad,
loquesignificaquepuede
deformarseligeramentebajo
cargasmecánicasyluego
recuperarsuformaoriginal
cuando cesalacarga,
siemprequenoseexcedasu
límiteelástico.

15. Características principales
•El hueso es un material viscoelástico:
•Elástico→ puede deformarse de manera reversible.
•Viscoso→ presenta cierto comportamiento de
fluencia y disipación de energía.
•Posee alta resistencia a la compresión(soporta bien
fuerzas que lo comprimen).
•Menor resistencia a la tracción y a la torsión.
•Su elasticidad está determinada por su composición:
•Colágeno→ aporta flexibilidad y elasticidad.
•Sales minerales (fosfato y carbonato de calcio)→
aportan rigidez y resistencia.

16. El análisis biomecánico de hueso cortical. El límite superior del
tamaño de la muestra vendrá determinado por la región
anatómica Las propiedades mecánicas del hueso cortical
dependen del tipo de ensayo al que se someta. En laTablase
muestran los valores de resistencia y módulo elástico para el
hueso cortical humano.

17. Fuerzas musculares
Lasfuerzasmuscularessonlas
tensionesque generan los
músculosalcontraerse,conelfin
de producirmovimiento o
mantenerlaposturadelcuerpo.
Estasfuerzassetransmitenatravés
delostendoneshastaloshuesos,
generando asíelmovimiento
articular.

18. Factores que determinan la fuerza muscular
1.Sección transversal fisiológica del músculo→ cuanto más
grueso es un músculo, más fibras tiene y más fuerza puede
generar.
2.Longitud del músculo→ existe una longitud óptima donde
el músculo desarrolla la máxima fuerza (relación longitud-
tensión).
3.Velocidad de contracción→ a mayor velocidad de
acortamiento, menor fuerza puede producir.
4.Tipo de fibras musculares:
1.Fibras tipo I (lentas, resistentes a la fatiga).
2.Fibras tipo II (rápidas, más fuerza explosiva).
5.Ángulo de tracción→ el ángulo con el que el músculo
actúa sobre la articulación influye en la eficiencia del
movimiento.

19. Tipos de fuerza muscular (según contracción)
•Isométrica: el músculo genera tensión sin cambiar su
longitud.
??????Ejemplo: mantener un peso en equilibrio.
•Concéntrica: el músculo se acortamientras genera
fuerza.
??????Ejemplo: al levantar una mancuerna en curlde
bíceps.
•Excéntrica: el músculo se alargamientras resiste una
carga.
??????Ejemplo: al bajar lentamente la mancuerna en curl
de bíceps.

20. Ley de Hill (1938)
La Ley de Hilldescribe la relación entre la fuerzaque genera un
músculo y la velocidad con la que se contrae. Fue formulada por el
fisiólogo británico ArchibaldVivian Hill, quien estudió la contracción
muscular en condiciones dinámicas.
Ecuación de Hill
(F+a)(v+b)=(Fo+a)b
donde:
•F = fuerza generada por el músculo.
•v = velocidad de acortamiento del músculo.
•F0= fuerza máxima isométrica (cuando la velocidad es 0).
•a,b= constantes propias del músculo (experimentales).

21. Interpretación de la Ley de Hill
•Existe una relación inversaentre fuerza y velocidad:
•A mayor fuerza externa, la velocidad de
acortamiento disminuye.
•A menor fuerza externa, el músculo puede
acortarse más rápido.
•Si la carga es demasiado grande (mayor que F0), el
músculo no puede acortarse (contracción
isométrica).
•Si la carga es muy pequeña, el músculo alcanza
una velocidad de acortamiento máxima (vmax).

22. Demostración (modelo energético de Hill)