TEMA N°03 BIOMECÃ_ NICA 2025.pdf

CLASE DE BIOFISICA UPT

1. Docente:
MSc. Fsca. Vanessa Olvea
de Villanueva
Curso: Biofísica
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

2. INTRODUCIÓN
LABIOMECANICAEslacienciadelaramadelabioingenieríayde
laingenieríabiomédica,encargadadelestudio,análisisy
descripcióndelmovimientodelcuerpoqueexplicacómoypor
quéelcuerpohumanosemuevedelaformaquelohace,
analizandolamecánicadelmovimiento.Estoincluyela
interacciónexistenteentrelapersonaqueejecutaelmovimiento
yelequipamientooelentorno.
EntrelosmétodosutilizadosporlaBiomecánicaparaestudiarlas
formasdemovimiento,tenemos:electromiografía,cinemática,
dinámicayantropometría;destacandoquederivaenmuchos
subcamposqueincluyenlabiomecánicamusculoesquelética,
kinesiologíaybiomecánicadeportiva.
Unapersonacondañomuscularporsobrecargabiomecánica
puedemostrarelevaciónencreatinaquinasa(CPK),locuales
detectadoenellaboratorioclínico.
Unapresiónconstantesobreuntejido(comounaúlcerapor
decúbito)tieneunacausabiomecánicaypresentacambios
histopatológicoscomonecrosistisular,estudiadosporla
anatomíapatológica.
Unnivelelevadodeantígenoprostáticoespecífico(PSA)en
laboratorioclínicopuedellevaraunabiopsiadepróstata,quese
analizaenanatomíapatológicaparaconfirmarodescartarcáncer.

3. DEFINICIÓN DE LA BIOMECÁNICA
•Labiomecánicaesladisciplinaque
estudialasfuerzasinternasyexternas
queactúansobreloscuerposvivosy
losefectosqueproducen,mediantela
aplicacióndelasleyesyprincipios
mecánicos.
•Labiomecánicaeseláreaatravésde
lacualtendremosunamejor
comprensióndelasactividadesy
ejercicios,asímismointervieneenla
prevencióndelesiones,mejoradel
rendimiento,describeymejorala
técnicadeportiva,ademásde
desarrollarnuevosmaterialesparala
rehabilitación.
•Eslaaplicacióndelosprincipiosy
métodosdelasleyesfísicas,parael
estudioyanálisisdelgestopsicomotor.

5. PRINCIPIOS DE LA BIOMECÁNICA
•LaBiomecánicaeslacienciaqueestudialasleyesyprincipiosdelmovimientomecánicoen
lossistemasvivos.
Alabiomecánicaleinteresaelmovimientodelcuerpohumano,lascargasmecánicasy
energíasqueseproducenenesemovimiento,dondelosprincipiosbiomecánicos
fundamentalesdelmovimientoson:
•Lasarticulacionesdelcuerpohumanopermitenciertostiposdemovimiento.
•Elmovimientodelossegmentosdelcuerpoesprovocadoporlaaccióndelosmúsculos.
•Lasfibrasmuscularessonestimuladasporelsistemanerviosoquelleganatransmitir
hasta75impulsosporsegundo.
•ElconocimientodelasleyesdelmovimientodeNewton,facilitanlacomprensióndelos
múltiplesmovimientosqueserealizanenlavidadiaria.
•Losmovimientosdelcuerpoestánregidosporfuerzasinternasyfuerzasexternas.
•Elequilibrioestáticoydinámicorequierequeelcentrodegravedadosuproyecciónenla
vertical,caigasobrelabasedesustentación.
•Losmovimientosseclasificandeacuerdoasutrayectoria,enrectilíneosycurvilíneos;y
deacuerdoasuitinerarioenuniformesyvariados.
•Unodelosfactoresquemodificanelmovimientoeslafuerzaderozamiento.

6. •Lasaplicacionesdelabiomecánicavan,desdeeldiseñodecinturonesdeseguridadpara
automóvileshastaeldiseñoyutilizacióndemáquinasdecirculaciónextracorpórea(utilizadas
durantelacirugíacardíacaparasustituirlasfuncionescardíacasypulmonares).
APLICACIONES DE LA BIOMECÁNICA

7. 1.BIOMECÁNICA MÉDICA
Enmedicinatratadelaaplicacióndelasleyesmecánicasalas
estructurascorporales,especialmentealaparatolocomotor,
encargadadeldiseñodesistemasparaelmejoramientode
determinadossistemasmotoresdelhombre,dentrodelcualse
consideraendiversasEspecialidadesMédicas
❑Un desarrollo importante fue el pulmón de acero, primer
dispositivo de respiración artificial
❑implantes y órganos artificiales
❑prótesis mioeléctricas para extremidades de enfermos
amputados
❑prótesis articulares(cadera y rodilla)
❑El desarrollo de implantes artificiales para tratar fracturas
ha revolucionado el mundo de la traumatología su enorme
variedad incluye tornillos, agujas, placas atornilladas, clavos
intramedulares y sistemas de fijación externa.

8. •La biomecánica médica se divide en:
a)Biomecánica de tejidos y
estructuras del aparato
locomotor:
Biomecánica del hueso.
Biomecánica del cartílago
articular.
Biomecánica de tendones y
ligamentos.
Biomecánica de nervios
periféricos y raíces raquídeas.
Biomecánica del músculo
esquelético
b) Biomecánica de las
articulaciones:
Biomecánica de la cadera
Biomecánica del tobillo y el pie
Biomecánica de la columna
Biomecánica del hombro
Biomecánica del codo

9. 2. BIOMECÁNICA OCUPACIONAL:
esunacienciadecaráctermultidisciplinarioquetiene
comofinalidadlaadecuacióndeproductos,sistemasy
entornosartificialesalascaracterísticas,limitacionesy
necesidadesdesususuarios,paraoptimizarsueficacia,
seguridadyconfort.
Analizalascondicionesdetrabajoqueconciernenal
espaciofísicodetrabajo,ambientetérmico,ruidos,
iluminación,vibraciones,posturasdetrabajo,desgaste
energético,cargamental,fatiganerviosa,cargadetrabajo
ytodoaquelloquepuedaponerenpeligrolasaluddel
trabajador,suequilibriopsicológicoynervioso.

10. 3. BIOMECÁNICA DEPORTIVA
estudialosmovimientosdelhombreenelprocesodelosejerciciosfísicos,suspropiedades
mecánicasysusfunciones(incluyendolosindicadoresdelascualidadesmotoras),
considerandolasparticularidadesdelsexoylaedad,lainfluenciadelnivelde
entrenamiento,porellolabiomecánicadeportivaanalizalasaccionesmotorasdeldeportista
comosistemasdemovimientosactivosrecíprocamenterelacionadoselcualesobjetodel
conocimiento.

11. Porloquetodoelloconllevaaquelabiomecánicadeportiva
tengaobjetivosmuymarcadosenrelacióncon:
a)Eldeportista:
•Describirlastécnicasdeportivas.
•Ofrecernuevosaparatosymetodologíasderegistro.
•Evitarlaslesionesaconsejandosobrecomoejecutarlas
técnicasdeportivasdeformasegura.
b)Elmedio:
•Minimizarlasfuerzasderesistencia.
•Optimizarlapropulsiónendiferentesmedios.
•Estudiarlasfuerzasdeacción-reacciónparaoptimizarel
rendimientodeportivo.
c)Elmaterialdeportivo:
•Reducirelpesodelmaterialdeportivo.
•Aumentarenalgunoscasoslarigidez,flexibilidado
elasticidaddelmaterial.

12. BIOFÍSICA DEL SISTEMA OSEO
•Escomúnpensarenloshuesoscomounaparteinerte
delcuerpoyqueunavezquealcanzasutamaño
adulto,éstosyanocambian.
•Larealidadesotra:elhuesoesuntejidovivoque,al
igualquelosotrostejidosdelcuerpo,debenutrirse
paraestarenbuenascondiciones,delocualse
encarganlososteocitos,quesoncélulasóseas
distribuidasenestetejido.
•Alprocesocontinuodedestruccióneltejidoviejoy
crearelnuevoselellamaremodelación.
•Laremodelaciónóseaesllevadaacaboporlos
osteoclastos,quesonlascélulasencargadasdela
destruccióndeltejidoviejoylososteoblastos,que
construyenelnuevo.
•Laremodelaciónóseaesuntrabajomuylento,de
formatalquetenemoselequivalentedeunnuevo
esqueletocadasieteañosaproximadamente.
Mientraselcuerpoesjovenycrece,laprincipal
actividadlatienenlososteoblastos,mientrasque
despuésdeloscuarentaañoslososteoclastossonlos
másactivos;estoexplicaporquélaspersonasse
achicanamedidaqueenvejecen.

13. BIOFÍSICA DEL SISTEMA OSEO
•Losprincipalesconstituyentesdelhuesoson:
HidrógenoH(3.4%),CarbonoC(15.5%),Nitrógeno
N(4.0%),Oxigeno0(44.0%),MagnesioMg(0.2%),
FósforoP(10.2%),AzufreS(0.3%),Calcio,Ca(22.2%)y
otros(0.2%),quecomponentantoelllamado
colágenoóseocomoelmineralóseo.
•Elcolágenoóseoesmenosdensoqueelmineral
óseo,desempeñaelpapeldepegamentodelmineral
óseoyeselqueproporcionalaelasticidaddelos
huesos.
•Elmineralóseoestaformadoporhidroxiapatitade
calcio:Ca
10(PO
4)
6(OH)
2encristalescilíndricoscon
diámetrosde20a70x10
-10
mylongitudesde50a
100x10
-10
m.
•Eltejidoesponjosoyelcompactosonquímicamente
iguales;sólosediferencianensudensidad
volumétrica,esdecir,unamasadadadetejidoóseo
esponjosoocupaunmayorvolumenquelamisma
masaformandotejidoóseocompacto.

14. •paraobtenerlaresistenciadeloshuesos,nosólo
dependedelmaterialconelqueestánconstituidossino
delaformaquetienen.
•Además,eldiseñotrabecularenlosextremosdelhueso
noesproductodelacasualidad,estáoptimizadopara
lasfuerzasalasquesesometeelhueso.
•Enlafigurasemuestranlaslíneasdefuerzadetensión
ycompresiónenlacabezayelcuellodelfémurdebidas
al peso que soporta.
Loshuesossonlosórganospasivos
delmovimientoyarticuladosentresí
constituyenverdaderaspalancas,
dondelosórganosdeacciónsonlos
músculos.
Elestudiodeestaspalancasóseas
constituyelabiomecánicadel
esqueleto.

15. BIOFÍSICA DEL SISTEMA OSEO
ARTICULACIONES
Eslaconjunciónentredoshuesos
formadosporunaseriede
estructurasmediantelascuales
seunendoshuesosentresí.
Existentrestipos:sinartrósis
(inmóviles),anfiartrósis(semi
móviles)ydiartrósis(móviles).
Lasdiartrósistienendos
superficieslisasseparadaspor
unacavidadarticularque
produceunlíquidolubricante
(sinovial).
.

17. POLEAS ÓSEAS

18. POLEAS ÓSEAS

19. FUERZA
Eselresultadodelainteraccióndeuncuerposobre
otro.
Secaracterizaporsumagnitud,sentidoyla
direcciónenlaqueactúa.
Unafuerzapuedeproducirmovimiento,deformación
orupturaenuncuerpo
La Fuerza semide enel SI en Newton:N
Otras unidades Kp okg-f, lb-f, etc
1kp= 9,8 N

20. TIPOS DE FUERZA

21. FUERZA MUSCULAR(FM)
Losmúsculossontransductores(esdecir,traductores)que
conviertenlaenergíaquímicaenenergíaeléctrica,energía
térmicay/oenergíamecánicaútil.
Aparecenendiferentesformasytamaños,difierenenlas
fuerzasquepuedenejerceryenlavelocidaddesuacción;
además,suspropiedadescambianconlaedaddelapersona,
sumedioambienteylaactividadquedesarrolla
Unmúsculoestágeneralmenteunidoasusextremosados
huesosdiferentespormediodetendones,comosemuestraen
lafigura.
Losdoshuesosestánenlazadosporunaconexiónflexible
llamadaarticulación.
Lamáximatensiónquepuedeconseguirsecuandoelmúsculo
estásóloligeramentealargadoconrespectoasuposiciónde
descansoosinperturbaresde30a40N/cm2.

22. el peso es una medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre
un objeto
Unidad de peso del SI, es el newton
(N):
1 N = 1 kg · 1 m/s²
Otras unidades: 1 kgf= 9,8 N

23. PRIMERA LEY
LEYES DE NEWTON

24. Principiofundamentaldeladinámica.«Cuandose
aplicaunafuerzaaunobjeto,esteseacelera.
Laaceleracióndelcuerpoesdirectamente
proporcionalalafuerzaqueactúasobreéle
inversamenteproporcionalasumasa.
Ladireccióndelaaceleracióntieneladireccióndela
fuerzaqueseaplica».

25. TERCERA LEY

26. •Tracciónsignificahalarsobreunapartedel
cuerpo.
•Latracciónutilizafuerzamecánica(algunasveces
generadaporpesasypoleas)paraejercer
tensiónsobreunaarticulaciónohueso
desplazado,comoenelcasodeunhombro
dislocado,conelfindecolocarlodenuevoen
posicióneinmovilizarlo.
•Latraccióntambiénseutilizaparamantenerun
grupodemúsculosestiradosconelfindereducir
losespasmosmusculares.
SISTEMAS DE TRACCIÓN

29. LEYES DE EQUILIBRIO: EQUILIBRIO TRASLACIONAL
•PRIMERA LEY DE EQUILIBRIO: La sumatoria de
Fuerzas que existen en un cuerpo en reposo debe ser
igual a 0.
=
==+++
N
i
FFFF
1
321
0




30. MÉTODO DE DESCOMPOSICIÓN VECTORIAL
MÉTODOS PARA TRABAJAR VECTORES(FUERZAS)

31. MÉTODO DEL PARALELOGRAMO
LEY DE SENOS

32. EJEMPLO 1

33. https://youtu.be/c4RCoruLqg8