Sistemas biofísicos mecánicos
Fuerza Y Energía
Fuerza
La fuerza es una acción que solo se puede expresar cuando hay interacción entre dos cuerpos. Fuerza aplicada de un cuerpo al otro transforma la energía potencial en cinética.
La fuerza es un concepto difícil de definir, pero muy conocido. Sin que nos digan lo que es la fuerza podemos intuir su significado a través de la experiencia diaria.
Una fuerza es algo que cuando actúa sobre un cuerpo, de cierta masa, le provoca un efecto.
Por ejemplo, al levantar pesas, al golpear una pelota con la cabeza o con el pie, al empujar algún cuerpo sólido, al tirar una locomotora de los vagones, al realizar un esfuerzo muscular al empujar algo, etcétera siempre hay un efecto.
El efecto de la aplicación de una fuerza sobre un objeto puede ser:
• modificación del estado de movimiento en que se encuentra el objeto que la recibe
• modificación de su aspecto físico
También pueden ocurrir los dos efectos en forma simultánea. Como sucede, por ejemplo, cuando alguien patea una lata de bebida: la lata puede adquirir movimiento y también puede deformarse.
Se define la energía como la capacidad de un objeto para realizar un trabajo, entendiéndose el trabajo como el movimiento provocado por esa energía.
La Unidad Internacional para medir la energía es el Julio. Un Julio equivale a la energía transferida a un objeto para moverlo a una distancia de un metro con una fuerza de 1 Newton.
Elasticidad y resistencia de los tejidos humanos
La elasticidad es una propiedad que también se encuentra en muchos órganos, tejidos y músculos de los organismos, teniendo esto relación con la capacidad de crecer y volverse elásticos de acuerdo a diferentes situaciones. Un ejemplo claro de órgano elástico es la del estómago, que puede aumentar varias veces su tamaño original para luego volver a su estado de reposo luego de haberse realizado el proceso de alimentación, la elasticidad tiene que ver con una correcta hidratación ya que la ausencia de agua (como sucede con la piel) resquebraja y atrofia a los diferentes tejidos. La resistencia es la tendencia de un material a resistir el flujo de corriente y es específica para cada tejido, dependiendo de su composición, temperatura y de otras propiedades físicas.
Alrededor de 85% de la masa muscular esquelética del ser humano está compuesto por fibras musculares propiamente dichas, el 15% restante está formado en gran parte por tejido conectivo compuesto en cantidades variables por fibras colágenas, reticulares y elásticas
Fibras colágenas. Son las más abundantes. Están formadas por la proteína colágeno. Brindan rigidez y resistencia al tejido. El colágeno es la proteína más abundante del organismo humano, representando el 30% del total. Se encuentran en la gran mayoría de los tejidos conectivos, sobre todo en el hueso, el cartílago, los tendones y los ligamentos. Son flexibles y resistentes.
Fibras elásticas. Son más pequeñas que las de colágeno, se ramifican y vuelven a reunirse libremente unas con otras. Están constituidas por la proteína (colágeno) y elastina. Al igual que las fibras de colágeno, proporcionan resistencia, pero además pueden estirarse ampliamente, sin romperse. Las fibras elásticas son muy abundantes en la piel, los vasos sanguíneos y los pulmones, se estiran sin romperse hasta el 150% de su longitud, Por lo tanto, el tejido conectivo constituye una estructura de elementos simples y, en su mayoría, semejantes a muelles, es decir, los componentes elásticos del musculo.
Leyes de Newton
Una vez establecidos los procedimientos
para describir el movimiento de los cuerpos, es preciso estudiar las fuerzas o
interacciones que actúan sobre ellos y su efecto sobre las trayectorias que
siguen, es decir, lo que tradicionalmente se conoce como las causas del
movimiento. La Dinámica es la parte de la Mecánica que se ocupa de relacionar
fuerzas y trayectorias y, en el marco de la Física Clásica, esta relación puede
formularse con ayuda de tres leyes o principios debidos a Isaac Newton.
La primera ley establece el
comportamiento de los cuerpos cuando no se ejerce sobre ellos fuerza alguna. Un
cuerpo en tales condiciones se dice que es libre, y puede visualizarse como
infinitamente alejado de todos los demás. Puesto que las únicas interacciones
posibles sobre un cuerpo proceden de otros y la intensidad de dichas
interacciones disminuye con la distancia, en el límite en que ésta tiende a
infinito todas ellas tienden a cero. Pues bien, la primera ley suele enunciarse
diciendo que una partícula libre se mueve con movimiento uniforme y rectilíneo
respecto de un sistema de referencia inercial” Lo malo de este enunciado es que hay que definir qué se
entiende por sistema inercial y la definición más usual es que es aquel sistema
de referencia en el que toda partícula libre se mueve con movimiento uniforme y
rectilíneo, es decir, una tautología o razonamiento circular. Pero la primera
ley es mucho más que una tautología. En efecto, un sistema de referencia debe
estar siempre ligado a algo material, a un cuerpo o conjunto de cuerpos, como
pueden ser las aristas de una habitación o tres varillas perpendiculares.
Llamaremos sistema inercial a un sistema de referencia ligado a un cuerpo que se
mueve libremente. En ese caso, la primera ley tiene
dos consecuencias importantes:
•
Todos los sistemas de
referencia inerciales posibles se mueven con movimiento uniforme y rectilíneo
entre sí.
•
Dos cuerpos libres se
mueven con movimiento uniforme y rectilíneo entre sí.
Segunda ley de Newton
Esta ley se refiere a la relación
matemática entre la fuerza neta que se ejerce sobre un objeto, su masa y la
aceleración que experimenta. El enunciado de esta ley es el siguiente: Cuando
una fuerza neta no equilibrada actúa sobre un objeto, la aceleración del objeto
es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza neta e inversamente
proporcional a su masa.
Esta ley establece que, si
un cuerpo A ejerce cierta fuerza F a sobre cualquier B, entonces también el
cuerpo B ejerce sobre el cuerpo A una fuerza Fb de igual magnitud, pero de
sentido contrario; o sea, Fb = -Fa. De esta manera, puede verse que es posible
aplicar fuerzas iguales a cuerpos de masas diferentes. Generalmente, a una de
las fuerzas se le llama fuerza de acción, y a la otra, fuerza de reacción.
Estas fuerzas son resultado de una sola interacción que actúa sobre cuerpos
diferentes al mismo tiempo.
Resistencia y estructura de los músculos y huesos:
MÚSCULOS
Dentro de las resistencias musculares, se pueden distinguir las siguientes clases:
a.- Resistencia general muscular global.
Resistencia que pone en juego mas de 1/7 - 1/6 del conjunto de musculatura esquelética. Está limitada sobre todo por el sistema cardiorrespiratorio, cuyo consumo máximo de oxígeno es un reflejo y por la utilización periférica del oxigeno.
b.- Resistencia general muscular local.
Resistencia que utiliza una participación inferior a 1/7 - 1/6 de la masa muscular total. Está determinada por la resistencia general total y por la fuerza específica; por la capacidad anaerobia y por los tipos de fuerza que limita: resistencia general- velocidad, resistencia general- fuerza y resistencia general- explosiva.
HUESOS
Estructura del hueso: El hueso es un tejido duro que constituye la mayor parte del esqueleto y consta de elementos orgánicos (células y matriz) e inorgánicos (minerales). Sus componentes son:
El hueso es tejido duro que constituye la mayor parte del esqueleto y consta de elementos orgánicos (células y matriz) e inorgánicos (minerales). Sus componentes son:
•Cartílago. Tejido firme, pero flexible, que cubre los extremos de los huesos en una articulación
Disco epifisiario. Se sitúa en los huesos largos e indica el sitio de unión entre epífisis (extremo del hueso) y diáfisis (porción cilíndrica), y está presente sólo en los huesos en crecimiento.
•Periostio. Membrana externa que contiene nervios y vasos sanguíneos que nutren al hueso.
•Hueso compacto. Parte superficial lisa y muy dura del esqueleto.
•Hueso esponjoso. Se encuentra dentro del hueso compacto y aunque no es tan duro como éste, tiene cierta resistencia.
•Endostio. Tejido que cubre la pared interna de la cavidad medular del hueso.
•Cavidad medular. Espacio que contiene la médula ósea en la diáfisis de un hueso largo.
•Médula ósea. Sustancia espesa cuya función consiste en producir células sanguíneas.
•Abertura. Permite la entrada de vasos nutrientes.
•Vasos nutrientes. Conducen sustancias al interior del hueso para proporcionar nutrientes y permite la salida de las células que se forman en él.
Resistencia de los huesos: Los huesos les confiere una enorme resistencia y les permite soportar sin problema todo el peso del resto del cuerpo. La fortaleza de los huesos se debe principalmente a su estructura interna, construida a partir de miles de unidades tubulares compactadas en torno al perímetro del hueso: los sistemas haversianos.
Fuente:
http://www.iqb.es/cbasicas/fisio/cap06/cap6_1.htmhttps://glosarios.servidor-alicante.com/educacion-fisica/resistencia-muscular
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