dinámica

Dinámica en el cuerpo humano.

 

 La kinesiología es el estudio de la actividad física y de la motricidad para promover la salud y el bienestar a través del movimiento y el ejercicio. La actividad física ejerce una gran influencia en el desarrollo social, emocional, intelectual y espiritual y estimula los principios biológicos de la salud. Esta especialidad proporciona los conocimientos y habilidades necesarias para diseñar programas que activan la salud por medio del ejercicio y el movimiento y justamente la dinámica es la física del movimiento. Ella estudia sus causas, basándose principalmente en las primeras 2 leyes de Newton. Cuando un cuerpo o partícula deja de estar en equilibrio y comienza a moverse, o cuando un objeto que cuelga de una polea comienza a descender, hay que preguntarse qué factores (esencialmente distintos tipos de fuerzas) están provocando el movimiento. Y es precisamente de éste el tema del presente trabajo: la dinámica llevada y aplicada al cuerpo humano.

También es importante mencionar que  menudo no valoramos nuestro cuerpo lo suficiente, pero nosotros como estudiantes de kinesiología hemos aprendido que nuestro cuerpo puede demostrarnos lo extraordinario es y nuestro cuerpo actual es el resultado de millones de años de evolución. La mayoría de nosotros no somos consientes de que nuestros músculos y huesos tienen una capacidad increíble, por ejemplos podemos acelerar rápido, sobrevivir a una caída, y levantar grandes pesos. El cuerpo humano tiene muchos más recursos de los que imaginamos, cada uno de nosotros guarda una increíble fuerza en su interior, mucha más de la que creemos.

Temas:

1. Conceptos derivados de la dinámica

2. Tipos de fuerzas según aplicación práctica:

3. 1° ley de Newton aplicado al cuerpo humano

4. 2° ley de Newton aplicado al cuerpo humano

5. 3° ley de Newton

6. Factores q influyen en la fuerza:

7. Factores limitantes en el desarrollo de una fuerza muscular

8. Factores que determinan la fuerza de los músculos

9. Fibras musculares y su dinámica:

10. Articulaciones y su dinámica:

11. Tipos de contracción muscular

12. aplicación de poleas en el cuerpo humano

13. ejemplo sobre el equilibrio de flotación:

14. fuerza elástica y de roce aplicada al cuerpo humano:

15. Concepto de fuerza de gravedad

1.  Conceptos derivados de la dinámica:

Masa:
Definimos como masa a la cantidad de materia que contiene un cuerpo. La materia es la sustancia que ocupa espacio, mientras que un cuerpo es materia limitada por una superficie cerrada.

Masa inercial:
Para acelerar un cuerpo cualquiera debemos imprimirle una fuerza determinada, la cual es proporcional a su masa. A esta masa, independiente del campo gravitatorio terrestre, se la denomina inercial. Es importante destacar que si bien la masa gravitatoria y la inercial son conceptualmente diferentes, experimentalmente coinciden, por lo cual durante muchos años se pensó que era una casualidad. Sin embargo, esta equivalencia condujo al desarrollo de la teoría general de la relatividad.

* Como ya es bien sabido, la fuerza es la energía que se aplica a un elemento, en este caso a un segmento del cuerpo, este segmento tiene una masa inercial al encontrarse inmóvil y esta cambiara al aplicársele la fuerza.

Fuerza
Es toda acción que tiende a variar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo. En el cuerpo humano las fuerzas son desarrolladas por los músculos, los cuales tiran desde los puntos de inserción para producir movimiento. Dado que para definir una fuerza además de su valor absoluto necesitamos conocer su dirección y sentido, las fuerzas son cantidades vectoriales. La unidad utilizada por el Sistema Internacional es el Newton que representa la fuerza que hay que imprimirle a una masa de 1Kg para acelerarla 1m/s2.

Fuerzas internas y fuerzas externas
En Biomecánica se suelen considerar a las partes constituyentes del cuerpo humano como un sistema, y cualquier fuerza que una parte de este ejerza sobre otra, es considerada una fuerza interna. Por ejemplo, cuando un músculo se contrae y genera un esfuerzo sobre su punto de inserción, esta fuerza es considerada interna. Por el contrario, la fuerza gravitatoria, la resistencia aerodinámica, las fuerzas que se ejercen contra el suelo, o contra otro cuerpo, son consideradas fuerzas externas.

Pares de Fuerzas

En el cuerpo humano, el movimiento de rotación se produce regularmente mediante pares de fuerzas. Un par de fuerzas consta de dos fuerzas iguales separadas una de otra que actúan en direcciones paralelas pero opuestas, produciendo rotación.  

Fuerzas Concurrentes

Por lo regular, las fuerzas que se aplican a un objeto no se encuentran alineadas, pero poseen líneas de acción que residen en ángulos una a la otra. Se dice que existe un sistema de fuerzas concurrentes cuando dos o más fuerzas se interceptan en un punto de aplicación común. El efecto neto (o resultante) de todas las fuerzas que actúan en un punto común pueden hallarse por un proceso conocido como composición (o combinación) de fuerzas (vectores).

Nombrando Fuerzas

Cuando se emplea el formalismo de “objeto sobre objeto” para identificar las fuerzas, el primer objeto siempre será la fuente de la fuerza, mientras que el segundo se llamará como el objeto sobre el cual se actúa. El punto de aplicación de la fuerza siempre será ejercido sobre el segundo objeto. La línea de acción y la dirección se orientará hacia el primer objeto, si es el caso que existe una tracción hacia éste. Si la fuerza es un presión (empujar), entonces la línea de acción y la dirección se orientará fuera (se aleja) del primer objeto.

2.   Tipos de fuerzas según aplicación practica

Atendiendo a su aplicación práctica nos encontramos con:

  • 1º. Fuerza Resistencia.

Se le llama fuerza de resistencia a la capacidad que tienen los músculos o grupos musculares para soportar un cansancio durante repetidas contracciones musculares.

Se realiza este tipo de fuerza en deportes y actividades de esfuerzo prolongado, como pueden ser subir cuestas largas corriendo, subir al monte, el remo, y levantar pesas con muchas repeticiones.

* Otro ejemplo en el que el kinesiólogo aplica una fuerza directamente sobre el cuerpo del paciente, para movilizarlo a él, o a un segmento de su cuerpo.

  • 2º. Fuerza Velocidad.

Se le llama fuerza velocidad a la capacidad que tienen los músculos o grupos musculares de acelerar una masa hasta la velocidad máxima de movimiento (potencia). Esta fuerza en un período muy corto de tiempo es eficaz.

Este tipo de fuerza se realiza con varios tipos de lanzamientos o todas las actividades que requieran cierta “velocidad explosiva” en sus movimientos.

  • 3º. Fuerza Máxima.

Esta fuerza es la capacidad máxima de tensión que pueden ejecutar los músculos o grupos musculares.

  • 4º. Fuerza General y Fuerza Específica.

Estos términos se emplean en el ámbito escolar.

El objetivo de la Fuerza General es la ejercitación de la fuerza global, no específica.

  • La Fuerza Específica se realiza con el objetivo de conseguir acondicionar físicamente grupos musculares localizados y está dirigida a la práctica deportiva de alto rendimiento.

3.  Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)

Esta ley postula que un cuerpo u objeto permanece en estado de reposo o de movimiento uniforme salvo que actúe sobre él algún otro cuerpo. Cuando el total de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo u objeto equivale a cero, entonces se dice que éste se halla en un estado de equilibrio. Dicho estado puede variar en aquellas circunstancias donde interviene la acción de una fuerza desequilibrada. Por ejemplo, un proyectil (una bola) viajará indefinidamente a través del espacio en línea recta, siempre y cuando las fuerzas de gravedad, fricción y resistencia del aire no alteren/desvíen su curso o provoquen que se detenga.

* Mientras que el paciente se encuentre en reposo, por ejemplo digamos en un paciente que sufre de paraplejia, se cumplirá la primera ley de Newton, encontrándose el cuerpo en reposo, a menos que una fuerza externa se aplique, que es la fuerza aplicada por el kinesiólogo.

La inercia adquiere gran importancia en kinesiterapia, pues los músculos débiles pueden alcanzar cierta fuerza con el empleo de los ejercicios pendulares ya que al aplicar cierta ayuda inicial a estos ejercicios, el paciente puede repetir ininterrumpidamente el mismo.

4.  Segunda Ley de Newton (Ley de Aceleración)

La aceleración  resulta cuando se aplican fuerzas externas desbalanceadas sobre un objeto. Esta ley describe la relación existente entre la fuerza aplicada, masa y aceleración. La ley de Newton postula que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a las fuerzas desbalanceadas que actúan sobre éste e inversamente proporcional a la masa de dicho objeto.

* La segunda ley de newton nos dice que dependiendo de la fuerza externa que se aplique a un objeto, será la intensidad y la dirección del movimiento, ya que seguirá la misma dirección de movimiento del vector de la fuerza aplicada.

Ahí entra la manipulación de la terapia pasiva del kinesiólogo, donde el aplicara una fuerza a un segmento del cuerpo, como la pierna del paciente de la imagen, y esta seguirá el mismo vector de movimiento que la fuerza que está aplicando el kinesiólogo.

Esto implica que entre mayor sea la aplicación de la fuerza sobre un objeto que posee una masa constante, mayor será la aceleración de dicho objeto. Lo contrario ocurre (menor aceleración) si  la fuerza aplicada al objeto es menor. Una fuerza aplicada a un objeto con mayor cantidad de masa habrá de resultar en una menor aceleración en comparación con la fuerza aplicada a un objeto de menor masa. Esto se puede expresar matemáticamente:

F  =  ma ó    a  =  F/m
donde:F  =  Fuerza
=  masa
= aceleración

5.  Tercera Ley de Newton:

Esta propiedad de las fuerzas es conocida como “principio de acción y reacción”, y se enuncia: “A toda acción se le opone una reacción de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario’’

Aplicada a nuestro objeto de estudio podemos decir que al aplicar una fuerza, doto al agua de cierta Inercia y me da una fuerza no de igual magnitud y sentido contrario.

De este modo si hago una fuerza hacia abajo, el agua me devuelve otra hacia arriba, tiendo a elevarme, si la aplicase hacia arriba me hundiría aún más. Empujar el agua siempre hacia atrás, hace que pueda avanzar. Si observamos un nadador lo vemos más elevado porque propulsa de forma adecuada y del mismo modo su velocidad media es más alta.

* La fuerza que se aplica sobre un objeto siempre tendrá una fuerza con dirección opuesta de igual magnitud. Bien claro queda en este ejemplo clásico de acción y reacción.

Esto obviamente también es aplicado a todos los objetos a los que se les aplica una fuerza, incluyendo al ser humano.

6.  Factores que influyen en la fuerza

Los factores que influyen en la Fuerza muscular se pueden dividir en dos:

- Los Extrínsecos, que son los factores externos; tales como la temperatura, la alimentación (que nos proporciona energía), el clima y el entrenamiento.

- Los Intrínsecos, son los factores internos:

Los anatómicos y neurofisiológicos, que son aquellos relacionados con nuestra arquitectura humana, músculos, fibras, coordinación, estimulación nerviosa, etc.,

Los biomecánicos, de los que depende mucho la fuerza efectiva de una persona.

Y los volitivos, que están relacionados con la motivación, la atención, etc.

Diferencias de fuerza en función del sexo

Las diferencias de sexos con respecto a la fuerza comienzan a manifestarse hacia la adolescencia, la mayoría a favor del chico.

Se encuentran diferencias en el porcentaje de la musculatura (hombre 42%, mujer 32-36%), en la fuerza máxima (hombre 100%, mujer, en relación absoluta 60-80%), incremento de la fuerza entre los 6 y 26 años (en los hombres unas 5 veces mayor).

* El ser humano tiene la capacidad de generar fuerzas, para mover objetos, como es en el caso de la imagen donde el paciente se encuentra aplicando fuerza sobre las mancuernas para sostenerlas y levantarlas.

Según investigaciones la diferencia de fuerza entre hombres y mujeres es debido a la cantidad de tejido muscular y no a la calidad.

Desde luego el aumento más importante de fuerza, aparece antes en la chica que en el chico. Se observa un fuerte aumento de la fuerza producto del desarrollo anatómico: longitud de las palancas, incremento del volumen muscular, mejora de la velocidad de contracción de las fibras, mejora de la coordinación intramuscular.

En los siguientes años y prácticamente hasta los veinte, en el chico se completa el desarrollo muscular. Los índices de fuerza siguen creciendo hasta alcanzar el máximo entre los 25 y 26 años.

Podemos decir que a partir de los 45-50 años, en los dos sexos por igual y si no se trabaja especialmente esa cualidad hablaremos de una regresión que varía según individuos y tipo de actividad cotidiana.

* Los tipos de musculaturas empelados en ciertos movimientos, como los músculos de fibras fusiformes, que al ser fibras largas, generalmente están asociadas a movimientos extensos, pero de poca fuerza.

7.  Factores limitantes en el desarrollo de una fuerza muscular

La fuerza muscular puede desarrollarse con diferentes tipos de entrenamiento físico, pero el grado de desarrollo está limitado por ciertos factores. Entre estos factores limitantes de la fuerza muscular tenemos:

La tipología (somato tipo) del sujeto. Se refiere a la configuración morfológica de los individuos. Existen tres biotipos principales; estos son: endomorfo, mesomorfo y ectomorfo. Por lo general un individuo no tiene solamente uno de los componentes que se acaban de mencionar, sino una combinación de ellos, pero con predominio de uno de ellos.

El individuo endomorfo se caracteriza por tener el cuerpo redondo (en forma de pera), abdomen grande, cabeza redonda, cuello corto, hombros angostos, brazos cortos, cadera ancha, glúteos pesados y piernas cortas y pesadas. Es el característico “gordo”.

El individuo mesomorfo se caracteriza por tener un desarrollo muscular predominante robusto, huesos largos, brazos y antebrazos musculosos, pecho ancho, cuello largo y musculoso, cadera angosta, glúteos musculosos y piernas fuertes. Es el característico “atleta”.

* El que una persona se encuentre débil, que no se entrene, que se encuentre agotado, mal alimentado, enfermo, disminuido por la edad, etc. Todo esto estará definido por el modo en que se agrupen las fibras musculares, y la fatiga de estas mismas según su uso.

El individuo ectomorfo se caracteriza por tener huesos pequeños y frágiles, frente grande, huesos faciales pequeños, cuello largo y delgado, brazos y piernas largas y delgadas. Es el característico “flaco”.

Indudablemente, el desarrollo de la fuerza muscular depende de la configuración morfológica del individuo. Un individuo de conformación ectomórfica, jamás alcanzará un desarrollo muscular igual al que pueda alcanzar un individuo de conformación mesomórfica.

Tipo de fibra muscular. Existen primordialmente dos tipos de fibras musculares que determinan la respuesta muscular. El tipo de fibra muscular del tipo I (fibra roja) o de contracción lenta y el tipo de fibra muscular II (fibra blanca) o de contracción rápida. El tipo de fibra muscular I, tienen gran capacidad para trabajo aeróbico, debido a que contiene grandes cantidades de pigmento rojo, la “mioglobina”, que está químicamente relacionado con la hemoglobina. El tipo de fibra muscular II, tiene mayor capacidad para trabajo anaeróbico.

Por lo tanto, el individuo que posea un predominio del tipo  de fibra muscular II, tendrá una ventaja sobre el que posea predominio del tipo I.

La edad. La edad es otro factor que tiene influencia sobre el desarrollo de la fuerza muscular. El máximo esplendor de la fuerza muscular en el hombre está entre los 24 y los 28 años; siendo a los 26 años cuando pueda alcanzar la cima en el desarrollo de la fuerza. En la mujer, la edad ideal para desarrollar la fuerza está entre los 22 y los 26 años. Generalmente la disminución de la fuerza muscular se debe a una reducción de la actividad física realizada por la persona. A medida que nos hacemos mayores, aumentan los compromisos de trabajo, familia, etc., y tenemos la excusa de no contar con tiempo disponible para la actividad física.

8.  Factores que determinan la fuerza de los músculos

Por lo general, la fuerza absoluta de un músculo es proporcional a su circunferencia; es decir, si aumenta su circunferencia, aumenta su fuerza; pero existen ciertos factores que determinan la fuerza que los músculos pueden ejercer en determinados momentos, entre estos factores tenemos:

Ordenamiento de las fibras musculares. La disposición de las fibras en el músculo esquelético, determina la fuerza de la acción del movimiento. Las disposiciones de las fibras musculares pueden ser: fusiformes, peniformes, bipeniformes y multipeniformes.

* Mientras que los músculos peniformes, son de fibras cortas y gruesas que están asociados a estabilidad y aplicación de mayor fuerza.

No se usan en movimientos largos, pero si en la aplicación de gran cantidad de fuerza.

Generalmente asociados a las articulaciones.

La disposición de las fibras de los músculos esqueléticos, indica una relación directa con la función muscular. Por ejemplo, cuando la amplitud del movimiento es lo más importante, los haces musculares adoptan forma de huso y se ordenan paralelamente al eje mayor del músculo con los tendones en cada extremo, como es el caso de la disposición fusiforme. Cuando la potencia es el requerimiento primordial, las fibras musculares son cortas y se ordenan de manera peniforme, con el tendón  a un lado y las fibras musculares colocadas en ángulo oblicuo con respecto a él. Para alcanzar la máxima potencia, las fibras se ordenan de manera bipeniforme, en ángulo a cada lado del tendón central

La fatiga. La fatiga disminuye la excitabilidad, la fuerza y la amplitud de la contracción de un músculo. La fatiga reduce el número de fibras que reaccionan a repetidas contracciones, reduciendo la potencia y la amplitud de las contracciones del músculo, debido a la reducción del número de fibras musculares estimuladas.

La contracción muscular se inicia con la estimulación del músculo, esta estimulación tiene que ser de cierta magnitud para producir las contracciones de las fibras musculares. A medida que pasa el tiempo, comienzan a decrecer las contracciones hasta que finalmente el músculo ya no responde a los estímulos fuertes, es decir, ha perdido completamente su irritabilidad. Se han identificado varios factores que pudieran interferir en las contracciones musculares, entre ellas se pueden mencionar: a) la acumulación de ácido láctico. La disociación del lactato produce un aumento de la acidosis intracelular, y este incremento de la concentración de hidrogeniones altera el proceso de acoplamiento excitación-contracción, al disminuir la cantidad de calcio liberado por el retículo sarcoplasmático e interferir con la capacidad de unión del calcio a la troponina. Así mismo, el aumento de hidrogeniones inhibe la actividad de la enzima fosfofructoquinasa (PFK) por lo que disminuye la cantidad de ATP disponible; b) agotamiento del ATP y la PC que son las fuentes energéticas primordiales y c) agotamiento del glucógeno en los trabajos de resistencia de muy larga duración

Por lo antes expuesto es recomendable realizar los entrenamientos para desarrollar la fuerza muscular, en un horario en el cual el organismo se encuentre en un estado de descanso relativo.

Depósitos de sustancias alimentarias energéticas. Si los depósitos de sustancias alimentarias energéticas (glucógeno muscular y fosfocretina) disminuyen por mala nutrición o por trabajo muscular prolongado, los elementos metabólicos y el tejido muscular se atrofia.

Temperatura. La contracción muscular es más rápida y potente cuando la temperatura de las fibras musculares excede ligeramente a la temperatura corporal normal. Aquí podemos apreciar la importancia del acondicionamiento neuromuscular, y como una de las finalidades del mismo es un factor determinante de la fuerza que puede ejercer un músculo.

Estado de entrenamiento. El estado de entrenamiento se refiere a la condición inicial con la cual el individuo comienza su programa de entrenamiento. En un músculo debilitado por la inactividad, la aplicación de un programa de ejercicios para desarrollar fuerza, suele producir un incremento de la misma, en el orden del 50% en las primeras dos o tres semanas.

Capacidad de recuperación después del ejercicio. Este es otro factor que afecta la fuerza muscular. Depende de la provisión de oxígeno y sustancias alimentarias energéticas al tejido muscular y de la eliminación de los productos metabólicos de desecho producidos por el trabajo muscular.

El estado emocional. La motivación es un factor importante que tiene un efecto directo sobre la fuerza. De vital importancia es la manera cómo los individuos aborden los entrenamientos. Si un individuo llega al entrenamiento sin ganas de trabajar, el desarrollo de la fuerza será muy bajo. Podemos decir que la fuerza que se ejecutará será proporcional al estado de ánimo del participante.

9.   Fibras musculares:

Contamos con dos tipos de fibras musculares; unas son las de contracción rápida, y otras las de contracción lenta.

La proporción de estas fibras depende del individuo y de la actividad deportiva que éste realice. Por lo tanto, en deportes tales como el atletismo, (velocistas, saltadores y lanzadores, halterofilia, etc.) se encontrarán gran número de fibras de contracción rápida ya que éstas son potentes, aunque también de rápida fatiga. Son también largas y pálidas (blanquecinas).

En otros deportistas como corredores de fondo, esquiadores de fondo, ciclistas en ruta, etc. Las fibras de contracción lenta se encontrarán en un gran porcentaje. Éstas son de lenta fatiga y se tienen en zonas musculares como el diafragma, que realiza un gran número de contracciones regularmente. Son de tamaño pequeño y rojas, debido a su alto contenido en hemoglobina.

Perspectiva anatómica.

1º. Tipos de músculos:

Según las fibras, los músculos se organizan en fusiformes, peniformes y bipeniformes.

Un músculo peniforme es muy fuerte a pesar de que no aparente ser más grande que, por ejemplo, uno fusiforme. Esto se basa en la organización de las fibras: en el músculo peniforme las fibras comienzan directamente del hueso, a través del tendón.

Cuantas más fibras tiene un músculo, mayor será su fuerza de potencia.

Éste músculo se encuentra sobre dos superficies.

El músculo bipeniforme tiene las mismas características que el peniforme, pero a diferencia de éste, se encuentra sobre dos superficies en el mismo plano.

La forma muscular más característica es la fusiforme, que tiene una forma alargada, y que sufre una transformación lenta, que pasa de fibras musculares a tendinosas para acabar formando los tendones.

  1. Las articulaciones:

Una articulación es donde se juntan los huesos para servir de punto de movimiento.

Esta distribución ósea y muscular hace, que cuando nosotros contraemos el músculo (así lo acortamos), hagamos moverse la estructura ósea consiguiendo vencer la Resistencia de su propio peso, o de otros añadidos (sobrecarga). A esta acción la denominamos “fuerza”.

* También dicho previamente, las articulaciones cumplen la función de una polea en la mayoría de los casos distribuyendo de este modo el esfuerzo y disminuyendo el peso de un elemento, permitiéndonos hacer trabajos más pesados.

Con lo cual, la intensidad de la contracción es directamente proporcional a la fuerza que se creará contra la Resistencia.

Los movimientos articulares:

Los músculos al contraerse producen en las articulaciones una serie de movimientos articulares que clasificaremos en:

Flexión (doblar), extensión (estirar), hipertensión (estirar mucho)

Rotación (giros), abducción (separar), aducción (aproximar).

Perspectiva fisiológica

* Las articulaciones funcionan como palancas y es muy usual usar esto en kinesiología.

  1. TIPOS DE CONTRACCION MUSCULAR

En el organismo se pueden diferenciar varios tipos de contracciones musculares. Aunque la mayoría de los conocedores de este campo reconocen básicamente dos tipos de contracciones musculares que son: contracciones musculares isotónicas que a su vez se dividen en concéntricas y excéntricas; y contracciones musculares isométricas.

La contracción isotónica es una contracción muscular donde se produce un acortamiento apreciable en la longitud del músculo. A la contracción muscular isotónica también se le conoce con el nombre de contracción muscular dinámica. El término isotónico se deriva de la palabra Griega isótonos donde ISO significa igual y tonos significa tensión. Actualmente este término es impreciso cuando se aplica a la mayoría de las acciones musculares dinámicas que involucran movimientos debido a que la capacidad efectiva generadora de fuerza del músculo varía a medida que cambia el ángulo de la articulación, así que la producción de fuerza máxima no es uniforme a través de todo el rango de acción del movimiento. Generalmente se aplica este término cuando la resistencia externa es constante, lo cual se logra cuando se trabaja (entrena) con máquinas de resistencia variable (multifuerza) o con pesas. Tanto a la contracción muscular concéntrica como la excéntrica se les considera isotónica debido a que en ambos casos se desarrolla tensión con movimiento.

La contracción muscular concéntrica es aquella donde se aproximan las puntas de inserción del músculo y va en contra de la fuerza de gravedad; mientras que la contracción muscular excéntrica en aquella donde el músculo sufre un estiramiento estando contraído, al oponerse a la fuerza externa y va a favor de la fuerza de la gravedad.

La contracción muscular isométrica es una contracción muscular donde no se produce un acortamiento apreciable en la longitud del músculo; sin embargo, se produce un incremento de la tensión desarrollada por el músculo. Esto ocurre cuando el músculo genera fuerza e intenta acortarse pero no puede sobreponer la resistencia externa, como resultado no se realiza fuerza externa (movimiento). A la contracción muscular isométrica también se le conoce con el nombre de contracción muscular estática.

  1. Poleas aplicadas en el cuerpo humano:

Función: Se utilizan para cambiar la dirección de una fuerza ó para aumentar ó disminuir la magnitud de la fuerza. Aplicación en el cuerpo humano: En el cuerpo no tenemos poleas como tal pero tenemos unas prominencias Oseas y otros medios que permiten:

  • Desviar la dirección de la fuerza de un músculo.
  • Aumentar la ventaja mecánica del músculo al aumentar su brazo de esfuerzo (distancia perpendicular desde la línea de acción del músculo y el eje de movimiento de la articulación).

Ejemplo: La patela. Cambia la dirección de la línea de acción de los cuádriceps y aumenta el largo del brazo del esfuerzo del cuádriceps (palancaje).

Tipos:

  • Polea sencilla: Su propósito es cambiar la línea de una fuerza.
  • Poleas movibles: Este sistema de poleas distribuye el peso que se está levantando a través de un número de cuerdas, por lo tanto proveen ventaja mecánica.

* La aplicación de una polea en el cuerpo, es el uso de las articulaciones, para reducir el peso de un elemento que se mueve, como por ejemplo una pesa, ya que el su carga se distribuye entre la articulación del codo y la del hombro. Si se tratase de levantar esta misma pesa utilizando el codo en extensión, el peso seria el doble.

Poleas Anatómicas

Comúnmente, las fibras de un músculo o tendón muscular se encuentran envueltas alrededor de un hueso o son desviadas mediante prominencias óseas. Cuando se altera la dirección de tracción de un músculo, la prominencia o prominencias óseas que ocasionan la desviación forman una polea anatómica. Las poleas se encargan de cambiar la dirección, sin cambiar la magnitud de la fuerza aplicada. Cuando una polea anatómica es cruzada por un músculo, su vector no necesariamente estará paralelo hacia o en dirección de las fibras musculares en contracción. A tales efectos tenemos que:

  • El punto de aplicación se halla sobre el segmento que se mueve, específicamente en el punto de unión del músculo al hueso.
  • La línea de acción se encuentra en dirección a la fibras o tendones de la tracción muscular, en el punto de la aplicación de la fuerza
  • Los vectores son segmentos/líneas rectas y no cambian de dirección, a pesar de cualquier cambio en la dirección de la fibra muscular o tendón.
  • Comúnmente, la magnitud es arbitraria, a menos que se especifique un valor hipotético.

  1. El equilibrio en flotación:

Según el principio de Arquímedes, sobre un cuerpo sumergido en el agua actúan dos fuerzas: la fuerza de la gravedad o peso y la fuerza de flotación o empuje.
Para que un cuerpo quede en equilibrio estático, dichas fuerzas deberán de contrarrestarse, de lo contrario el cuerpo se hundirá o rotará hasta encontrar un equilibrio.

El punto de aplicación de estas dos fuerzas sobre el cuerpo humano es distinto, debido al reparto no homogéneo de masas. En posición horizontal, generalmente, el punto de aplicación del centro de gravedad (CG) se sitúa más bajo que el punto de aplicación del centro de flotación (CF).
Partiendo de esta base, podemos decir que se han de cumplir dos condiciones para que el cuerpo quede en equilibrio:

  1. Que la resultante de las fuerzas aplicadas sea igual a cero (∑F = 0), es decir, que el Empuje sea igual al Peso (P=E), (figuras B de las imágenes 1 y 2). En este punto influye la densidad del agua y la densidad del cuerpo, parámetros de los que ya hemos hablado.
  2. Que la resultante de los momentos de las fuerzas aplicadas sea también cero, es decir, que el empuje y el peso tengan la misma línea de aplicación , de lo contrario la resultante no será nula, produciéndose un movimiento rotatorio, hundiéndose la parte más pesada, generalmente las piernas, hasta que el centro de gravedad y el centro de flotación se hallen en la vertical.

El centro de gravedad o centro de masa del cuerpo humano no es un punto fijo, sino que puede variar su posición de una persona a otra dependiendo de la constitución física, la edad y el sexo. Pero también varía en una persona cuando la disposición de los segmentos cambia, como al caminar, al correr, sentarse, o simplemente levantar los brazos en posición horizontal con respecto al suelo. Si la proyección del centro de gravedad cae dentro de la base de sustentación, se puede decir que el cuerpo está en equilibrio, por el contrario cuando el CG cae afuera de ésta el cuerpo pierde el equilibro.
Lo mismo sucede en el medio acuático pero con la salvedad de que la base de sustentación (superficie de apoyo) no es el suelo sino el agua.

 

Ya hemos mencionado que la densidad media de un cuerpo humano es ligeramente inferior al a la densidad del agua, y por lo tanto la mayoría de personas flotan en el medio acuático.
Sin embargo, muchas veces ocurre que las extremidades inferiores tienden a permanecer en una posición determinada o tienden a adquirir la posición en donde la parte más densa queda hacia abajo. Esta situación sigue siendo un estado de flotación si se mantiene en la superficie o dentro del agua sin irse al fondo.
Para conseguir una flotación más horizontal podemos desplazar las extremidades superiores hacia arriba. Esto se debe a que la posición de equilibrio está determinada por la posición relativa del centro de gravedad o peso y del centro de flotación o empuje. Este cambio de posición de los segmentos corporales provoca un desplazamiento de la posición del centro de gravedad hasta que ambos puntos de aplicación se hallen en la vertical.

  1. Fuerza elástica y de roce en el cuerpo humano:

El esqueleto humano desarrollo un material tan fuerte que la tecnología no puede igualar. Nuestras piernas ofrecen un alto rendimiento para absorber los golpes. Correr ejerce una presión en nuestras piernas de 3 veces nuestro peso corporal y un salto puedo exponer el esqueleto a una presión de 10 veces el peso corporal. Pero el cuerpo tiene que lidiar con estas fuerzas. Al caer los músculos de las piernas absorben la energía como bandas elásticas gigantes de manera que no colapsemos.

La clave de la resistencia al impacto es resultado de una ingeniería humana que la tecnología moderna no puede igualar: las rodillas, los huesos de la rodilla están conectados por ligamentos que son bandas de tejido fibroso que se entrecruzan y cuando la articulación se flexiona se estiran, y en el centro de la articulación hay cartílago el cual absorbe todo el impacto, actuando como un cojín relleno de agua.

* La fuerza elástica está dada por la propiedad elástica de un elemento, que es la capacidad que tiene para luego de haberse deformado, volver a su forma original. Ahí se ve un ejemplo con una banda elástica usada en kinesiterapia.

* Esta capacidad también se produce en los músculos que se deforman al contraerse y retornan a su forma original al relajarse

* El roce estará dado por la oposición que generara un medio a un movimiento, como el suelo, el aire, o el agua como se ve en la imagen, para que quede más claro. Todos sentimos cuando estamos en una piscina que nos cuesta más movernos y es porque el agua nos ofrece un roce bastante alto. Muy utilizado en la hidroterapia para mejorar a los pacientes.

En el cuerpo humano también encontramos roce:

 

Estático: El movimiento de las articulaciones del cuerpo está lubricado por el fluido Sinovial, que da como resultado un coeficiente de roce estático de tan solo 0,015. Este coeficiente es bastante pequeño comparado con el que se puede obtener para superficies mecánicas. Este pequeño valor del coeficiente de roce es absolutamente esencial ya que hay grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulaciones.

  1. Concepto de fuerza de gravedad:

El movimiento o estado de equilibrio de cualquier objeto o cuerpo depende de las fuerzas que actúan sobre dicho cuerpo. En términos simples, una fuerza equivale a empujar (presionar) o halar (traccionar), lo cual se ejerce un objeto o substancia sobre otra. Por lo tanto, todas las fuerzas pueden ser descritas como aquello que empuja (presiona) o hala (fracciona) un objeta A sobre un objeto B.

La gravedad es una fuerza que bajo condiciones normales constantemente afectan todos los objetos de la tierra. La fuerza de gravedad representa la atracción de la tierra hacia los objetos o cuerpos dentro su esfera de influencia;  es la acción de tracción que ejerce la tierra sobre el cuerpo (o sus segmentos). Otros objetos o sustancias que pueden ejercer una acción de presión o tracción sobre el cuerpo humano o en sus segmentos son, a saber: el viento (o la presión del aire); el agua (o la presión del agua sobre el cuerpo); y otros objetos (la presión del suelo contra los pies, la tracción de un maletín sobre la mano). Biomecánicamente, cada una de estas fuerzas se definen como una fuerza externa; la fuerza ejercida por un objeto que se encuentra fuera del cuerpo. Por otro lado, las fuerzas internas son aquellas fuerzas que actúan sobre el cuerpo humano y se originan dentro del cuerpo, se generan mediante las tensiones/contracciones que producen los músculos esqueléticos. Esto quiere decir que, por ejemplo, la contracción concéntrica puede considerarse como un tipo de fuerza externa interna de naturaleza cinética. Algunos ejemplos son los músculos (la tracción que ejerce el bíceps braquial sobre el radio); ligamentos (la tracción de un ligamento sobre el hueso); y huesos (la presión de un hueso sobre el otro).

  Fuerza de Gravedad Fuerzas Musculares
Punto de aplicación Centro de Gravedad Punto de unión del músculo a la palanca ósea
Línea de aplicación vertical sigue al músculo o fibras de los tendones a la articulación que se analiza
Dirección abajo hacia el centro de músculo
Magnitud Arbitrario Según la escala

 La fuerza existe cuando se observa una masa que se está acelerando (o distorsionando). Algunas fuerzas que influyen el movimiento humano son:

Gravedad Músculo
Viento/agua Ligamento
Fuerzas de reacción Hueso
Pesos externos Fricción

Fuerza de Gravedad

La gravedad representa la fuerza más consistente que enfrenta el cuerpo humano. El comportamiento de la fuerza de gravedad permite que sea descrita y pueda ser estimada. Es una cantidad vectorial, de manera que puede ser descrita por un punto de aplicación de la fuerza, línea/dirección de acción y magnitud. Mientras que la gravedad  actúa sobre todos los puntos del cuerpo, segmentos del cuerpo o un objeto, su punto de aplicación se encuentra representado por el centro de gravedad (CG) de dicho cuerpo/objeto o segmento de éste. Según fue descrito en la sección de la organización del cuerpo humano, el centro de gravedad representa aquel punto hipotético en el cual toda la masa de un cuerpo/objeto se concentra. Es en este punto donde actúa la fuerza de gravedad.
En un cuerpo u objeto simétrico, el centro de gravedad se localiza en el centro geométrico de dicho cuerpo u objeto. Por otro lado, en un objeto o cuerpo asimétrico, el centro de gravedad se encuentra hacia el extremo más pesado, en aquel punto donde se distribuye equitativamente la masa.
La línea y dirección de acción de la fuerza de gravedad son siempre verticales y orientadas hacia abajo, hacia el centro de la tierra. Esto siempre es asía, sin importar la posición actual en que se encuentra el cuerpo u objeto. Por lo regular, la magnitud de la fuerza de gravedad equivale a la magnitud de la masa del objeto, cuerpo o segmento de éste. La longitud de la línea de gravedad dependerá, entonces, de la escala empleada. Las unidades de medida para la fuerza de gravedad y centro de masa dependerán del sistema empleado. En términos generales, la unidad de medida para la fuerza es la libra (o kg en el sistema métrico), mientras que para la masa es el slug (lbs./pies/seg2). El vector de gravedad se conoce comúnmente como la línea de gravedad.

Centros de Gravedad Segméntales

Cada segmento de nuestro organismo humano posee su propio centro de gravedad. Esto quiere decir que, sobre éstos actúan la fuerza de gravedad. En el caso de que dos segmentos adyacentes se combinan y son considerados como un solo segmento sólidos, entonces el nuevo segmento tendrá un nuevo centro de gravedad que estaré ubicado entre medio (y alineado) de los centros de gravedad originales. Si estos segmentos del cuerpo no poseen el mismo peso, entonces el nuevo centro de gravedad  estará localizado cerca al segmento más pesado.
La posición de un cuerpo u objeto en el espacio no podrá alterar el centro de gravedad de éstos. Sin embargo, cuando se juntan dos más segmentos adyacentes, entonces la ubicación del centro de gravedad de esta unidad habrá de cambiar cuando los segmentos se vuelven a combinar.

Centros de Gravedad del Cuerpo Humano

Desde la posición anatómica de pie, el centro de gravedad en el cuerpo humano se encuentra aproximadamente en la posición anterior de la segunda vértebra en el sacro. Esto es cierto cuando todas las palancas del organismo humano se combinan y el cuerpo se considera como objeto sólido. La ubicación precisa del vector de gravedad para una persona dependerá de las dimensiones físicas de ésta, donde su magnitud es igual a la masa corporal del individuo.

Centro de Gravedad y Estabilidad

La localización del la fuerza de gravedad con respecto a la base de aboyo de un cuerpo afecta la estabilidad de éste. Para que un objeto o cuerpo humano sea estable, la línea de gravedad debe estar ubicada dentro de la base de apoyo, de lo contrario, cuerpo tiende a caerse. Además, entre más bajo se dirija el centro de gravedad hacia la base de apoyo de un objeto, más estable será el cuerpo. Bajo estas circunstancias, existe una remota posibilidad que algún tipo de movimiento corporal en el espacio ocasione que el centro de gravedad (y la línea de gravedad) se salga de los límites de la base de apoyo. Otro factor que afecta la estabilidad de un objeto/cuerpo es el tamaño de la base de apoyo. En general, entre más grande sea la base de apoyo de un cuerpo u objeto, mayor será su estabilidad.  Cuando la base de apoyo es grande, la línea de gravedad tendrá más libertad para moverse, si tener que salirse de la base de apoyo.

Relocalización del Centro de Gravedad

El centro de gravedad no solo depende también de la distribución de la masa corporal (peso) en el cuerpo. El peso de los segmentos corporales cambia con la adición de masas externas,  cargar o levantar resistencias/pesos. Esto implica que el centro de gravedad habrá de moverse hacia el peso añadido.

 

 

 

 

DENISSE REBOLLEDO

NICOLAS BARRAZA

KINESIOLOGIA UPLA 2008

Deja un comentario

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

Seguir

Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

A %d blogueros les gusta esto: