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Conceptos biomecánicos básicos:Palancas
UTI BCyT ‐ ESFUNO
Dpto. de BiofísicaFacultad de Medicina
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• Los músculos y los huesos actúan juntos para formar palancas.
• Las palancas son barras rígidas (el largo de un hueso) que giran alrededor de un fulcro (usualmente una articulación).
• En las palancas la fuerza aplicada es utilizada para mover o vencer una resistencia.
• Las palancas presentan 3 partes:
el fulcrola potencialla resistencia
Sistemas de Palancas y Componentes
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• En nuestro cuerpo:
los huesos actúan como los brazos de la palancalas articulaciones actúan como el fulcrolos músculos proveen la fuerza para mover las cargas
las resistencias son a menudo los pesos de las partes del cuerpo
• Las palancas son capaces de dar ventaja de fuerza o ventaja de movimiento, pero no ambas juntas.
• Las diferentes clases de palancas se identifican por la manera en que la articulación y los músculos se ligan al hueso.
Sistemas de Palancas y Componentes
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• Brazo de fuerza: la distancia perpendicular desde la línea de acción de la fuerza de potencia al fulcro.
• Brazo de resistencia: la distancia perpendicular desde la línea de acción de la fuerza de resistencia al fulcro.
Componentes de las Palancas
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Ventaja Mecánica
• Es la relación entre el brazo de fuerza y el brazo de resistencia.
MA = brazo de fuerza (BF)brazo de resistencia
• MA se utiliza para medir la eficiencia de una palanca.
• Cuando BF se iguala a BR MA = 1 la función de la palanca es alterar la dirección de movimiento o el balance de la palanca y NO magnificar la fuerza.
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• Cuando BF es mayor que BR MA > 1 la función de la palanca es de magnificar la fuerza.
• Cuando BF es menor que BR MA < 1 la función de la palanca es de magnificar la velocidad del movimiento.
• Una palanca opera con ventaja mecánica cuando la fuerza está más lejos del fulcro que de la carga.
• Una palanca opera con desventaja mecánica cuando la fuerza se encuentra más cerca al fulcro que a la carga.
Leyes de las Palancas
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Ventaja Mecánica
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Desventaja Mecánica
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Clases de Palancas
• Se diferencias debido a la posición relativa de los tres elementos:FuerzaFulcroResistencia
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Palanca de Primer Género
• La fuerza es aplicada en un extremo y la resistencia en el otro extremo, con el fulcro en algún lugar entre los dos.
• Ejemplos: sube y baja, tijeras, extensión del cuello.
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Palanca de Primer Género
• En la mayoría de los casos, las palancas de primera clase en el cuerpo humano tienen una MA = 1.
• Así, las palancas actúan para balancear o cambiar la dirección de la fuerza.
• Un ejemplo de este tipo de palanca con MA igual a 1 es el músculo esplenio actuando en el balance de la cabeza en la articulación occípitoatloidea.
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Palanca de Primer Género
• En esta palanca se observa la acción de los músculos agonistas y antagonistas en lados opuestos del eje de la articulación.
• Los agonistas proporcionan la fuerza aplicada y los antagonistas la fuerza de resistencia.
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Palanca de Segundo Género
• La fuerza es aplicada en un extremo y el fulcro está en el otro extremo, con la resistencia en algún lugar entre los dos.
• No es común en el cuerpo.
• Ejemplos: carretilla, elevación del talón del pie.
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Palanca de Segundo Género
• Funciona siempre en ventaja mecánica (MA > 1) ya que la inserción del músculo (fuerza) está más lejos del fulcro que de la resistencia.
• Proporciona una gran fuerza.
• No proporciona velocidad o amplitud de movimiento.
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Palanca de Segundo Género
• Las articulaciones en el metatarso del pie son el fulcro.
• La resistencia es el peso total del cuerpo.
• Los músculos gastrocnemios y sóleo ejercen la fuerza, elevando el talón.
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Palanca de Segundo Género
• Funciones:
aumentar la fuerza
conservar energía (ya que los músculos usan menos cantidad de fuerza con mínima energía para producir trabajo)
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Palanca de Tercer Género
• La fuerza es aplicada entre el fulcro y la resistencia.
• Es común en el cuerpo (la mayoría de los músculos esqueléticos).
• Ejemplos: pinzas y bíceps braquial.
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Palanca de Tercer Género
En este ejemplo:
• El fulcro es la articulación del codo.
• La fuerza es ejercida en el extremo proximal del radio.
• La resistencia es la parte distal del antebrazo, además del peso que se lleva en la mano.
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Palanca de Tercer Género
• Funciona siempre en desventaja mecánica (MA < 1) ya que la inserción del músculo (fuerza) está más cerca del fulcro que de la resistencia.
• Se aplica un gran esfuerzo (fuerza) para vencer una resistencia moderada.
• Proporciona mayor velocidad y amplitud de movimiento.
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Palanca de Tercer Género
• La mayoría de los músculos esqueléticos se insertan cerca de las articulaciones alrededor de las cuales ocurre el movimiento.
• Esto les permite movimientos rápidos con relativamente poco acortamiento muscular (los humanos están construidos para la velocidad más que para la fuerza).
• Nos permite mover nuestros miembros rápidamente, como cuando corremos o lanzamos algo.
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¿Diferencias entre Palancas?
• Las diferencias en los posicionamientos de los tres elementos de las palancas (fuerza, resistencia y fulcro), modifica la actividad de los músculos respecto a:
velocidad de contracción
rango de movimiento
el peso de la carga que puede ser levantada
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¿Diferencias entre Palancas?
• En los sistemas de palancas que opera la desventaja mecánica:
Se pierde fuerza
Se gana velocidad y rango de movimiento
• En los sistemas de palancas que opera la ventaja mecánica:
Se utiliza cuando se necesita fuerza
Tiende a ser más lenta y más estable