BIOFISICA II(Primer parcial)

UNIDADES DIDACTICAS DE BIOFISICA IIDE TEMAS PRINCIPALES Y PRCTICASUnidad 1Nombre: Biomecnica osteomuscular, circulatoria y respiratoria. Procesos bioelctricos. Visin, audicin y fonacinFecha de inicio: 18/V/2015STANDARES.1. Esttica cinemtica y dinmica (Mecnica)2. Biomecnica 3. Mecnica circulatoria I4. Mecnica circulatoria II5. Mecnica respiratoria6. Procesos bioelctricos I7. Procesos bioelctricos II8. Luz y Visin 9. Sonido. Audicin y fonacin

Unidad 2Nombre: Introduccin, instrumentacin, radiaciones ionizantes y no ionizantesFecha de inicio: 20/VIII/2015STANDARES.1. Ionizacin de los gases. Cmara de Wilson. Descargas elctricas en el aire y tubos con gases.2. Rayos catdicos. Principio termoinico. Tubo de J.J. Thomson. Efecto Cerenkov3. Fusil de electrones. Rayos canales. Osciloscopio. Espectrgrafos de masa.4. Radiaciones no ionizantes: Rayos infrarrojos y ultravioletas5. Radiaciones ionizantes: Rayos equis y Rayos csmicos. 6. Radiactividad natural: Historia. Rayos alfa, beta y gamma6. Dosimetra de las radiaciones: mtodos. Dosmetros. Unidades de intensidad radiactiva7. Radioistopos o indicadores radiactivos8. Radiobiologa I9. Radiobiologa II

TRABAJOS PRACTICOS de investigacin y aprendizajeUnidad 11. Localizacin anatmica (esqueltica) del centro de gravedad (individual)2. Realizacin de los esquemas y dibujos de los 4 tipos de contraccin muscular con su respectiva teorizacin (individual)3. Dibujar y describir tericamente 2 ejemplos de cada gnero de palanca (3) que se sucedan en el cuerpo humano (individual)4. Dibujar y graficar los potenciales de accin del msculo estriado, liso, cardiaco y del nervio relacionado y teorizando cada fase con la entrada y salida de iones (individual)5. Solucin de los 12 problemas de mecnica circulatoria y respiratoria (individual).6. Resolver problemas de clculo del tamao de la imagen en la retina, clculo de la potencia total del globo ocular. Desarrollar 2 mtodos para demostrar la existencia del punto ciego. Aplicando los principios de la ptica geomtrica desarrollar los 3 casos de una lente biconvexa de acuerdo a la ubicacin del objeto. Identificar una imagen virtual con una lente divergente y con un espejo plano (individual). Clculo de la velocidad del sonido por los dos mtodos (individual).7. Trabajo de sntesis de los temas explicados en clase (individual).

Unidad 21. Obtener y describir imgenes (trazos) de rayos alfa, beta, gamma, csmicos, etc., que se hayan podido obtener con la cmara de niebla (grupal).2. Dibujar un equipo completo de rayos equis con sus aditamentos (individual).3. Clculo para determinar la radiopacidad de los huesos y sulfato de bario (radiopacos) en relacin a los tejidos blandos (radiolcidos) y problemas de conversin de unidades de intensidad radiactiva (Roentgen, Gray, centigray, RAD, Curi, milicuri) individual-4. Dibujar y teorizar los detectores de radiacin ionizante que existen: Electroscopio, Espintariscopio, Cmara de Wilson, Contador Geiger Mller, Contadores proporcionales, Escintgrafo con escalmetro, Espectrmetros, Gammgrafo lineal y Cmara Hanger (individual).5. Trabajo de sntesis de los temas explicados en clase (individual).

UNIDAD 1

SUMARIO 1

MECNICA: concepto.- Clasificacin: Esttica.- Cintica.- Dinmica.

ESTTICA: concepto.- Leyes de Newton (primera tercera). La fuerza: concepto.- Medicin (Dinammetro). Unidades de fuerza (sistema cgs MkS).- Representacin grfica de la fuerza.- Sistema de fuerza. Gravedad: concepto.- Centro de gravedad.- Ley de la gravitacin universal. Peso: concepto.- Unidades. Masa: concepto.-Unidades. Densidad: concepto.-Tipos.-unidades.-Densmetro. Peso especfico: concepto.CINEMTICA: concepto.- Mvil.- Trayectoria.- Espacio recorrido.- Velocidad.- La aceleracin.- Tipos de movimiento (Rectilneo, uniforme, uniforme variado, circular uniforme).DINMICA: concepto.-Segunda ley de Newton.-Inercia.- Fuerza centrpeta y centrifuga. Maquinas: concepto.-Ley de las mquinas.-Rendimientos mecnicos.-Rozamiento.-Eficiencia mecnica. Palancas: elementos de las palancas.-Clases de palancas (primero, segundo y tercer gnero).

DESARROLLO:

M E C A N I C A

Concepto.- Es la parte de la Fsica que estudia las fuerzas y los efectos que producen produce. La Mecnica se divide en: Esttica, Cinemtica y Dinmica.

E S T A T I C A

Concepto.- Viene del griego statikos, que significa equilibrio; o sea podra definirse como la parte de la Fsica que estudia el estado de equilibrio de un cuerpo bajo la accin de las fuerzas. Un cuerpo se halla en estado de equilibrio, al desplazarse con movimiento rectilneo uniforme o cuando se halla inmvil bajo la accin de fuerzas compensadas (En la prctica todos los cuerpos de la naturaleza se encuentran bajo la accin de alguna fuerza).

Primera ley de Newton: tambin se conoce a esta ley con el nombre de Ley o principio de la inercia, y dice: En ausencia de una fuerza externa, ningn cuerpo puede modificar su estado de reposo o de movimiento Es el agente capaz de comunicar una aceleracin a un cuerpo.

Se aprecia claramente en este enunciado (1686), el concepto de fuerza, as: Fuerza es, el agente capaz de cambiar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo. Segunda ley de Newton: esta ley dice que: La fuerza (F) es directamente proporcional a la aceleracin (a) y a la masa (m), as: F = m.a

Medicin de la fuerza: Para medir la intensidad de la fuerza se usa el dinammetro, que es una palabra que deriva del griego dinamis y metros Unidades de fuerza: basndose en la segunda ley de Newton tenemos las unidades de fuerza, entonces: La unidad de fuerza en el sistema cgs es la DINA, que corresponde a la aceleracin de 1 centmetro por segundo en 1 segundo, que se imprime a una masa de de 1 gramo, o sea: 1g x cm/Seg

Como un gramo es atrado por la aceleracin de la gravedad con una fuerza equivalente a 980 dinas, se deduce que 1 dina = 1/980 = 0010193g; es decir, 1 dina es aproximadamente igual a la fuerza que da 1 miligramo.

Es el sistema MKS tenemos el NEWTON, que es la fuerza necesaria para comunicar a la masa de 1 kilogramo una aceleracin de 1 metro (m) por segundo, o sea: 1 newton = 1kg x 1mt/Seg

Tambin tenemos el KILOGRAMO FUERZA, que es la fuerza necesaria para comunicar a la masa de 1 kilogramo la aceleracin de 9,8m/Seg.

Representacin grafica de la fuerza: con el dinammetro no se logra saber todo sobre la fuerza, ya que tambin es preciso dar su magnitud, direccin, sentido y punto de apoyo; las 3 primeras son inherentes al concepto de fuerza; as: la fuerza ejercida sobre un cuerpo podr representarse por un vector, como a continuacin est en el grfico:

En que a es el punto de apoyo, b la direccin, c el sentido y d la magnitud o intensidad.Las magnitudes vectoriales porque se presentan por vectores. Un vector no solo indica el valor de la fuerza (mdulo), sino tambin su sentido, la direccin y el punto de apoyo. Como se ver, existen reglas especiales para la suma de magnitudes vectoriales; contrario a esto, las magnitudes escalares se suman numricamente.

Composicin o sistemas de fuerzas: existen 6 formas de asociacin de fuerzas componentes (F1, F2, etc.) que admiten una fuerza nica o resultante (R), que al actuar equivale a todas las fuerzas componentes.

Primer caso: cuando dos fuerzas tienen la misma direccin y sentido, la resultante ser igual a la suma algebraica de las fuerzas componentes.

Segundo caso: cuando 2 fuerzas tienen la misma direccin pero sentido contrario, admiten una resultante que est dirigida hacia el lado de la fuerza de mayor magnitud, teniendo la resultante un valor igual a la diferencia de las fuerzas componentes.

Tercer caso: cuando las fuerzas componentes tienen un mismo punto de apoyo y diferentes direcciones (fuerzas concurrentes), para hallar la resultante se aplica la ley del paralelogramo. Esta ley consiste en representar las rectas de las fuerzas componentes con su magnitud y direccin por sus dos lados adyacentes de un paralelogramo, dndose como resultante la diagonal del paralelogramo; de esta manera se puede calcular resultantes de 2, 3, 4, etc. Fuerzas componentes.

Cuarto caso: cuando las fuerzas las componentes no se aplican en un mismo punto. En este caso se traslada el punto de aplicacin de las fuerzas siguiendo su direccin, proyectndose la nueva resultante sobre el nuevo punto de apoyo con su intensidad y sentido, sin alterar el efecto de las fuerzas componentes.

Quinto caso: corresponde al caso de dos fuerzas paralelas con igual direccin aplicadas en dos puntos del mismo plano. La resultante es igual a la suma de dicha fuerza, la que actuar en el mismo sentido y su punto de aplicacin estar en la recta que une las fuerzas componentes, del lado de la de mayor magnitud.

Sexto caso: igual que el caso anterior, pero en este caso las fuerzas componentes son opuestas y pueden ser de igual o diferente magnitud. Cuando son de igual magnitud la resultante es igual a cero y est aplicada en el infinito, adquiriendo el sistema un movimiento rotatorio, a esto se llama CUPLA. Cuando las fuerzas son desiguales se admitir una resultante, cuyo sentido sera el mismo de la componente de mayor magnitud, y su valor corresponde a la diferencia de magnitudes de ambos componentes, estando ubicada del lado de la de mayor magnitud.

Inercia.- Los hallazgos realizados por Galileo condujeron a a atribuir a todos los cuerpos una caracterstica llamada inercia, mediante la cual: un cuerpo trata de mantener a toda costa sus estado de reposo o de movimiento. Esto quiere decir que, cuando un cuerpo est en reposo tiende, por la inercia, a seguir inmvil, y solamente por accin de una fuerza podr salir de ese estado; si un cuerpo se halla en movimiento, sin que ninguna fuerza acte sobre l, el objeto tiende por inercia a desplazarse en lnea recta con velocidad constante. Para comprender mejor este fenmeno recordemos que cuando un vehculo se desplaza a cierta velocidad y frena bruscamente, sus ocupantes van hacia delante, y hacia atrs cuando parte.

Equilibrio de una partcula y un cuerpo.- Cuando la resultante de un sistema de fuerzas, que actan sobre una partcula es nula, si est en reposo seguir en reposo, y si se halla en movimiento, continuar su trayectoria con movimiento rectilneo uniforme; por ello, para que una partcula se encuentre en equilibrio debe de estar inmvil o con movimiento rectilneo uniforme.Para el caso de un cuerpo de masa apreciable que no puede ser considerado como partcula, para determinar su estado de equilibrio debemos primero reconocer que este sea rgido; es decir, que no se deforme por accin de las fuerzas, lo que es imposible hallar, y mas bien decir que su deformacin sea despreciable. Este cuerpo para hallarse en equilibrio no debe sufrir traslacin ni rotacin por accin de las fuerzas, para considerarlo en estado de equilibrio.

Momento de una fuerza (M).- Un cuerpo rgido como una barra de hierro, puede girar en torno a un eje ubicado en uno de sus extremos, o un cuerpo de masa circular puede girar en torno a un eje central, mediante la aplicacin de una fuerza F, a una distancia d. del extremo opuesto al eje de la barra o en la periferia del cuerpo circular. Podemos demostrar experimentalmente que, cuanto mayor sea la distancia d, ms acentuada ser la rotacin del cuerpo o en otras palabras, con menor esfuerzo haremos el mismo trabajo rotatorio. Este efecto de rotacin sobre un cuerpo por una fuerza, se llama momento o torque de la fuerza; por tanto, el momento M de una fuerza esta definido por la relacin: M = F x d

GRAVEDAD.- Si se omiten las fuerzas exteriores, es decir los roces, todos los cuerpos grandes y pequeos caen con igual aceleracin. Este principio fue establecido en forma experimental por Galileo en el ao 1590, desterrando definitivamente el principio aristotlico que por cerca de 2 milenios se mantuvo; Aristteles pensaba que los cuerpos ms pesados caan ms rpido que los livianos. Tambin esto tiene importancia, porque Galileo dio al mundo un nuevo mtodo en el proceso de investigacin cientfica: el mtodo experimental.

Los experimentos de Galileo llevaron a demostrar que la velocidad adquirida por los cuerpos durante la cada, es as: en 1 segundo esta velocidad adquiere cierto valor, y ser doble, triple, etc., al cabo de 2, 3, etc. segundos, por lo que se da la ecuacin siguiente: Vt = g.t. Consecuentemente la distancia d se ir incrementando en cada intervalo de tiempo, la cual se hallara mediante la ecuacin: d = Vo + 1/2 . g . t2

La velocidad Vt al terminar el tiempo t es directamente proporcional al tiempo y a una constante g que es un igual a Vt/t, y que es igual al incremento de la velocidad en la unidad de tiempo; es decir, la aceleracin. Esta aceleracin es debido a la atraccin de la gravedad, que es alrededor de 981 cm/seg.

Los rangos de la aceleracin de la gravedad varan ligeramente en las diferentes regiones de la tierra: las cifras menores se obtienen a nivel del plano ecuatorial (978 cm/seg), Hawai (978.06), y los valores mayores en Alaska (982,18), en el polo norte geogrfico (983,21). Esto se debe a que la velocidad de rotacin de la tierra a nivel del ecuador es mayor que en cualquier otra parte del globo terrestre (en los polos este efecto es igual a cero); tambin porque la tierra no es perfectamente esfrica, sabiendo que la gravedad disminuye conforme aumenta la distancia hacia el centro de la tierra; por ello, en el ecuador decrece la gravedad en relacin a los polos; por tanto, la altitud geogrfica es otro elemento que afecta la gravedad. Por ltimo, por estar compuesta la corteza terrestre de materiales livianos y pesados, induce a variar el valor g, y esto ayuda a los geofsicos para hallar depsitos de metales preciosos, petrleo, etc.

Newton 1666 descubre la ley de gravitacin universal, que dice: la fuerza de atraccin de dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional, al cuadrado de la distancia, por una constante gravitacional (G). As tenemos:

La experimentacin demuestra que si F se mide en dinas, m y m en gramos y D en centmetros, G vale: 6,673 x 10-8. Se trata de una constante extremadamente pequea, que ha sido confirmada por muchos fsicos. Si tenemos dos cuerpos en nuestras manos, la fuerza de atraccin entre ellos es tan pequea que no podemos apreciar; pero, si consideramos nuestro cuerpo y la tierra como masas, la fuerza gravitacional la sentimos. La atraccin de la gravitacin es la que mantiene a la luna y planetas en rbitas y, a nuestro cuerpo sobre la faz de la tierra.

PESO: es el resultado del producto de la masa por la aceleracin de la gravedad.

Peso = m . g

Aunque la masa es la misma en cualquier sitio, su peso depende de la fuerza gravitacional, por Ej.: el campo gravitatorio de la luna es solo 1/6 del de la tierra; por tanto, el peso de un cuerpo en la luna es 6 veces menor que la tierra.

MASA: es la cantidad de materia que posee un cuerpo. La masa es determinante del peso y de la inercia.

Unidades de masa: en el sistema cgs tenemos el gramo-masa y en el MKS el kilogramo-masa, ya estudiados.

Unidad de masa atmica (UMA): es una unidad patrn arbitraria que es igual a 1/12 de la masa del carbono 12. As, un tomo con el doble peso que el carbono 12, tiene 24 UMAS.

Dalton: tiene la misma definicin que la UMA, por ello: 1 UMA = 1 Dalton Se utiliza esta utilidad en Bioqumica, para ponderar las macromolculas muy grandes.

DENSIDAD: en la Esttica, el estudio de este parmetro es amplio, y trata de explicar el comportamiento de los cuerpos dentro de los fluidos. Se la define as: La densidad D es la relacin que existe entre la masa m y su volumen V, o sea:

En el sistema cgs, la masa se expresa en gramos y el volumen en mililitros. En el sistema MKS, la masa se valora en kilogramos y el volumen en litros.

PESO ESPECIFICO (Pe): es la relacin que existe entre el peso P de un cuerpo si su volumen V entonces:

De la relacin arriba sealadas, se deduce: que mientras la densidad de un cuerpo muestra igual valor en cualquier parte de la tierra, el peso especfico vara conforme la aceleracin de la gravedad. Para evitar este problema, en la partcula se establece la densidad relativa, que consiste en relacionar el peso de un cuerpo con el peso del mismo volumen de agua (peso especfico relativo), para este caso:

Densmetros: son tubos de vidrio lastrados en el fondo, que se sumergen libremente ms o menos en los lquidos segn sus densidades. A mayor densidad menor inmersin, y viceversa. Los densmetros vienen calibrados con una escala de valores segn el tipo de lquidos cuya densidad se desea conocer.

Tercera ley de Newton: se llama tambin principio de la accin y reaccin, y puede enunciarse as: A la accin de toda fuerza le corresponde siempre una fuerza de reaccin igual y de sentido contrario.

Si empujamos un objeto, aquel reaccionar con una fuerza opuesta y de igual magnitud. Es difcil entender esta ley cuando se trata del empuje de cuerpos; ha de tenerse en cuenta que nuestro cuerpo y el objeto pueden considerarse como una sola masa que estn en reposo relativo, y que la accin y reaccin entre ellos son iguales y opuestos. El movimiento del cuerpo se obtiene en virtud del apoyo de los pies sobre el suelo. Debemos tomar en cuenta que la accin se aplica a uno de los cuerpos y la reaccin acta en el cuerpo que ejerce la accin; es decir, estn aplicadas en cuerpos diferentes. Por lo tanto, la accin y reaccin no se pueden anular mutuamente, porque para esto sera necesario que estuvieran aplicadas en un mismo cuerpo, lo que as no sucede.

En los puntos de apoyo, nuestros pies ejercen una fuerza que tiene una componente hacia atrs, y el suelo, por su parte, en virtud de la reaccin, tiene una componente hacia delante, siendo esta la que acta y permite el desplazamiento del objeto.

Los motores de un cohete nos dan un Ej de la 3ra ley de Newton. Estos motores queman combustible y los despiden con gran velocidad desde la cmara de combustin; una vez despedido produce una fuerza hacia atrs o empuje (la accin) que, de acuerdo a la 3era ley de Newton, produce a su vez una fuerza igual, aunque contraria, hacia delante, que es la reaccin, entonces: cuando la fuerza de impulso es lo suficientemente potente despegar venciendo a la gravedad; la presencia del aire atmosfrico ayuda al impulso para vencer a la gravedad, pero en el vaco y sin gravedad solo una pequea fuerza de reaccin ser necesaria para impulsar la nave eficientemente.

Centro de Gravedad: es el punto donde se considera concentrado todo el peso del cuerpo, y determina su estado de equilibrio.

La direccin de la gravedad en cada punto de la tierra es normal a la superficie del mar, siempre y cuando se considere a la tierra perfectamente esfrica y homognea. Se supone que todas las verticales dadas por la direccin de la plomada van al centro de la tierra; cada molcula de los cuerpos estn influenciadas por las fuerzas gravitacionales; por tanto, el peso de un cuerpo es la resultante de este conjunto de fuerzas paralelas equivalentes al peso de cada molcula. De lo anterior deducimos que las fuerzas que condicionan el peso de un cuerpo, admiten una resultante cuyo punto de aplicacin es el centro de gravedad. La resultante aplicada al centro de gravedad puede caer dentro o fuera de la base de sustentacin del cuerpo al ser ladeado o inclinado; si cae fuera de la base de sustentacin de sr desploma, de lo contrario regresa a su posicin inicial.

Si aplicamos un eje en el centro de gravedad y lo hacemos puede rotar libremente con velocidad angular uniforme. En los cuerpos de constitucin y forma regular (esfera, cubos, cuerpos rectangulares, etc.), el centro de gravedad coincide con el centro geomtrico, y para hallarlo trazaremos las diagonales correspondientes.

C I N E M A T I C A

Concepto.- Es el estudio del movimiento como tal, sin tomar en cuenta la causa que lo produce. Se consideran los siguientes elementos:

1. Mvil: es el cuerpo que se demuestra en movimiento

1. Movimiento: cuando se modifica su posicin (del mvil) con respecto a otro que esta en reposo. Este es un concepto relativo, pues los cuerpos que estn sobre la superficie terrestre no pueden nunca estar en estado de reposo absoluto, por lo movimientos que esta presenta

1. Trayectoria: es la lnea recorrida por el mvil. La trayectoria puede ser recta o curva.

1. Espacio recorrido: es la longitud recorrida por el mvil.

1. Tipos de movimientos: se conocen fundamentalmente tres tipos de movimientos, que son: 1. Rectilneo uniforme 2. Uniforme variado (acelerado y retardado) 3. Circular uniforme

Movimiento rectilneo uniforme.- es cuando teniendo una trayectoria recta, un mvil recorre espacios iguales en tiempos iguales.

Velocidad (V): es el espacio (E) recorrido en la unidad de tiempo (t), entonces:

1 nudo = 1 milla/hora = 1.609,3 mt/hora

Movimiento uniforme variado.- es cuando la velocidad no es constante; esta puede aumentar de manera progresiva (M. uniformemente acelerado) o decrecer (M. uniformemente retardado). Movimiento circular: cuando la trayectoria del mvil es una circunferencia (Este tema se desarrolla en el captulo de DINAMICA).Aceleracin (a): es el aumento o disminucin de la velocidad en la unidad de tiempo. Si la variacin es constante, decimos que la aceleracin es uniforme, por Ej.: la aceleracin de la gravedad.La aceleracin de un mvil se expresa por el cociente entre la diferencia de la velocidad final (V) e inicial (Vo), por tanto:

Cuando el mvil parte del reposo, la velocidad inicial es igual a cero, entonces tenemos:

La ecuacin dimensional de la aceleracin es:

Esto significa que con la aceleracin de 5 mt/seg, la velocidad varia en 5 metros por segundo, y por ello se dice que la aceleracin es de 5 metros por segundo por segundo. Puede ser en cm/seg o en Km/seg2.Para hallar el espacio recorrido (E) del movimiento uniformemente variado, aplicamos la siguiente frmula:

Pero si el cuerpo se acelera a partir del reposo, se tendr que:

D I N A M I C A

Concepto: es el estudio del comportamiento de los objetos al actuar fuerzas sobre ellos. La segunda ley de newton es la ley fundamental de la Dinmica (F = m.a).

La primera ley de newton (de la inercia) dice, que si no hay fuerza sobre un cuerpo, este no altera su estado de reposo o de movimiento rectilneo uniforme. Si a un cuerpo con movimiento rectilneo uniforme aplicamos una fuerza, el cuerpo ser acelerado, y esta aceleracin es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa, o sea: a = F/m (variante de la segunda ley de Newton)

El factor de proporcionalidad m, llamado masa, es prcticamente constante si la velocidad del cuerpo es inferior a la de la luz, pero si estamos en las proximidades de ella, la masa depende de dicha velocidad, y esto se demuestra en la teora de La relatividad. Como nuestra tcnica no permite a los cuerpos obtener grandes velocidades, todos los clculos fsicos y matemticos descansan sobre las leyes de Newton. En la primera ley de Newton observamos realmente que la aceleracin es igual a cero, porque el cuerpo se halla en equilibrio.

Trabajo de una fuerza,- El desplazamiento de un cuerpo en lnea recta sobre un plano material, por accin de una fuerza aplicada a un cuerpo, tiene algunas situaciones, que son:1. Que la fuerza acte en la direccin de la velocidad o no.1. Que la velocidad del cuerpo aumente.1. Que la velocidad del cuerpo se mantenga constante o disminuya.

Todo depende de la direccin y sentido de la fuerza aplicada-En todas estas situaciones sin embargo, si una fuerza F desplaza un cuerpo en una distancia d decimos que la fuerza realiz un trabajo W, que se expresa en siguiente ecuacin:W =F.Cos..d

Donde F representa el mdulo (valor) de la fuerza y el ngulo que la direccin que la fuerza F forma con la direccin del desplazamiento, y d, el mdulo (valor) de desplazamiento del cuerpo. Como desplazamiento y fuerza son magnitudes vectoriales, el trabajo referido en mdulos (valores numricos) es por definicin una magnitud escalar.

En la ecuacin W = F.Cos..d, la fraccin F.Cos. es el valor de la componente Fd de la fuerza F, en la direccin del desplazamiento; por lo tanto, en este caso la ecuacin que define el trabajo sera: W = Fd.dSegn el modo de aplicar la fuerza F en el cuerpo, existe 2 casos:1. Si la fuerza acta en la direccin y sentido del desplazamiento, el ngulo es nulo, esto significa que W = F.d (Fig. a)1. Si la fuerza acta perpendicularmente a la direccin del desplazamiento, el ngulo es igual a 90o, su trabajo es nulo a b c

Si el ngulo est comprendido entre 0o y 90o el trabajo ser un nmero positivo, y si el mayor de 90o el trabajo realizado por la fuerza F sera negativo (en la Fig c tenemos = 180o y por tanto, el trabajo es all negativo).

En el sistema MKS, si el mdulo F se mide en Newtons (N) y el de desplazamiento en metros (mt), el trabajo sera expresado en joules (J), entonces:

En el sistema cgs, si el mdulo F se expresa en dinas (d) y el de desplazamiento en centmetros (cm), el trabajo se dara en ergios (Erg),

W = 1 N x 1 mt = 1 Joule (J) W = 1 d x 1 cm = 1 ergio (Erg)

Potencia (P): es la que mide el grado de rapidez con que se realiza un trabajo. Se la define mediante la relacin: P = W/t En esta ecuacin, W es el trabajo realizado por una fuerza y t el tiempo en que se realiza el trabajo.En el sistema MKS, cuando el trabajo se expresa en joules y el tiempo en segundos, obtenemos el watt

MOVIMIENTO CIRCULAR

Concepto: cuando la trayectoria del mvil es una circunferencia

Introduccin: este movimiento tiene su propio conjunto de conceptos bsicos, que son diferentes de los del movimiento rectilneo y por esta razn es estudiado como una parte de la dinmica, en ocasiones llamada dinmica rotatoria. Gran parte del estudio del movimiento est dirigido al comportamiento de los cuerpos ideales en rotacin. Un cuerpo rgido es uno de esos conceptos ideales y lo conceptuaremos como un objeto de forma definida que no se deforma bajo la accin de las fuerzas que intervienen: en el movimiento rotatorio (normalmente, todos los cuerpos reales se deforman algo).

Movimiento circular uniforme: cuando la trayectoria que describe el cuerpo es una circunferencia y se desplaza con velocidad constante.

Perodo (T): es el tiempo que tarda un cuerpo o partcula en dar una vuelta completa. Como la longitud de la circunferencia es igual a 2..R, y en movimiento uniforme velocidad es igual a E/t, reemplazando tendremos que en movimiento circular: v = 2.R/T

Frecuencia (f) del movimiento circular: es el nmero de vueltas que describe el mvil en la unidad de tiempo, y es igual al inverso del perodo, o sea: f = 1/T

Velocidad angular (): los cuerpos con movimiento circular giran alrededor de un eje fijo con cierta velocidad, que en este caso se llama velocidad angular, que es igual a la relacin que existe entre el ngulo descrito por el mvil () y el intervalo de tiempo (t) necesario para completarlo o sea: = /t..Si incrementamos la velocidad angular se incrementar el ngulo descrito por el mvil en la unidad de tiempo.

Radin (rad): es el ngulo correspondiente a un arco de crculo cuya longitud es el radio del crculo

Si 2..rad = 360o, entonces: 1 radin = 360o/2. = 57o y 16

Como los ngulos se pueden medir en radianes (rad) o grados, podramos decir que la velocidad angular se podr medir en rad/seg o grados/seg. Las equivalencias comunes de grados a radianes son las siguientes:

360o = 2..rad 90o = /2.rad 45o = /4.rad180o = .rad 60o = /3.rad 30o = /5.rad

En una vuelta completa (360o) del mvil el ngulo ser de 2..rad, y si el intervalo de tiempo que dura esa vuelta es de 1 perodo, tendramos que: = 2..rad/T

Otra forma de calcular la velocidad angular se expresa al considerar que si el mvil da una vuelta completa, el ngulo que describe ser = 2..rad y el intervalo de tiempo ser de 1 perodo, o sea: t = T, as: = 2./TPodemos calcular la velocidad v lineal del movimiento circular uniforme con la siguiente ecuacin: v = 2..R / T, como 2./T es la velocidad angular (), reemplazando queda: v = .R

Problema: si un volante tiene una velocidad de 3 radianes por segundo y un radio de 8 cm, cul es el espacio recorrido desde su punto inicial en 2 segundos?Espacio = velocidad x tiempoEspacio = radianes x R x t = 3 x 8 x 2 = 48 cm

Aceleracin centrpeta: La cantidad de velocidad en el movimiento uniforme circular de un cuerpo no vara; por tanto, no existe en l aceleracin tangencial. Pero vemos que la direccin del vector velocidad v cambia continuamente, entonces el mvil tendr aceleracin centrpeta ac. En el grfico derecho se observan los vectores v y ac en cuatro ubicaciones diferentes del mvil, y adems vemos que el vector ac tiene la direccin del Radio y siempre apunta hacia el centro del crculo. Entonces matemticamente podremos deducir, que la cuantificacin de la aceleracin centrpeta en el movimiento circular, se determina por la ecuacin: ac = v2/r.

Aqu vemos que la aceleracin centrpeta es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad v e inversamente proporcional al radio r de la circunferencia. Por ello, si un vehculo toma una curva cerrada (con radio pequeo) a gran velocidad, tendr una aceleracin centrpeta enorme, y resbalar si es superior a la fuerza de roce.

Fuerza centrfuga y centrpeta.- Como ya vimos, la variacin del vector velocidad, implica la aparicin de una aceleracin centrpeta ac, cuya direccin es siempre la del radio de la trayectoria apuntando siempre hacia el centro de la curva. Para que el cuerpo tenga aceleracin centrpeta, es necesario que sobre l se aplique una fuerza que genere esta aceleracin. La fuerza que determina la aceleracin centrpeta se llama fuerza centrpeta Fc, por estar dirigida hacia adentro

En un movimiento rotatorio, un cuerpo de masa m tiene una aceleracin a, y por tanto: a la suma de fuerzas que actan sobre l (tensin de la cuerda, rozamiento, lneas magnticas fuerza gravitacional, etc.), la calculamos por la segunda ley de Newton, cuya frmula es: F = m.a, de donde reemplazando a (aceleracin), tendremos:

Con la fuerza centrpeta, segn la tercera ley de Newton, se dar una reaccin; es decir, otra fuerza que huye del centro y que se denomina centrfuga. La fuerza centrpeta se aplica al medio que une al mvil con el centro de rotacin, por Ej.: La fuerza que acta en una cuerda de hilo al que se une el mvil. Si se corta el hilo, cesa la fuerza centrpeta inmediatamente.

Cuando estudiamos el movimiento rotatorio de un cuerpo, solo debemos graficar las fuerzas que se aplican a l; es decir, la fuerza centrpeta, ya que si se dibujan las dos fuerzas (centrfuga y centrpeta), entonces el cuerpo est siendo sometido a una suma de

r = Radio (cuerda de hilo) AB = Trayectoria sin F. centrpeta AC = trayectoria con F centrpeta (Otorgada por la cuerda)

Fuerzas de igual intensidad y sentido contrario, que equivale a cero, y por esto el cuerpo tendr un movimiento rectilneo uniforme.Como vimos, la fuerza centrfuga es una reaccin de la fuerza centrpeta, y para tener una idea mejor de ella, diramos: que la fuerza centrpeta actan en el hilo y no en el cuerpo con movimiento circular, mientras que la fuerza centrfuga actan en el cuerpo (mvil). La fuerza centrpeta que actan sobre el hilo acelera el cuerpo, cambiando en todo momento la direccin de su velocidad y lo obliga a seguir la trayectoria circular.Sintetizando, debido a su velocidad, el cuerpo con movimiento circular tiende a desplazarse en la direccin de la tangente del crculo, y para mantenerlo sobre su trayectoria circular, tenemos que aplicarle una fuerza centrpeta de magnitud F = m. v2/ r.

Problema: Cual es la fuerza centrpeta de un cuerpo que tiene una masa de 0.5 k g., que rota a una distancia de 2 metros con una velocidad de 5 mt/seg? F = 0,5 Kg x (5 mt/seg)2 2 = 6.25 newton

M A Q U I N A S

Concepto: es un artificio usado para transformar o transferir energa

Todas las mquinas complejas son combinaciones de dos o ms de las seis mquinas simples (Palanca, polea, plano inclinado, cua, torno helicoidal y engranaje).

Toda mquina tiene una potencia, y se la define como la rapidez con que se efecta un trabajo; por ello, depender de la fuerza, distancia y tiempo. Lo ms importante es que la labor se realice en el menor tiempo posible.

Un hombre realiza un trabajo de subir un tramo de una escalera en un minuto o en una hora, y la magnitud del trabajo es similar, pero en ambos casos no emplea la misma potencia.

Unidades de potencia: tenemos como unidad de potencia al CABALLO DE FUERZA, que equivale a 550 libras/pie/seg. El CABALLO DE VAPOR (CV) que es igual a 75 kilogramos/metro/seg. Un WATTIO equivale a 10.200 gramos/centmetro/seg.1 caballo de vapor (CV) = 746 watt

Luego de generar o producir la potencia, esta debe ser transmitida al lugar donde se hace el trabajo; por Ej.: el motor de un vehculo genera potencia que debe ser transmitida a las ruedas.

Ley de las mquinas: en toda mquina ideal (sin rozamiento), la fuerza F por la distancia del desplazamiento del esfuerzo Df, es igual a la resistencia R por la distancia del desplazamiento de la resistencia Rd, esto es:F x Df = R x Rd

F x Df equivale al trabajo del motor, o sea la energa suministrada a una mquina (entrada); y R x Rd, corresponde al trabajo efectuado por la mquina, llamado trabajo til o de salida. En otras palabras: Entrada = Salida

Rendimiento mecnico (RM): es el nmero de veces que una mquina multiplica la fuerza. El RM es la relacin que hay entre la fuerza resistente R y la fuerza activa E, o sea: RM = R/ETambin el RM de cualquier maquina puede hallarse dividiendo la distancia que se desplaza el esfuerzo por la distancia que se desplaza la resistencia en el mismo tiempo.

En una mquina hay dos formas de hallar RM:

1. Usando una balanza de muelle capaz de determinar la fuerza activa E y la fuerza resistente R (Sin tomar en cuenta el rozamiento).

2. Mediante una regla podemos medir el desplazamiento del esfuerzo Df y el desplazamiento de la resistencia Rd

Rozamiento o friccin: es la resistencia que se genera ante cualquier cuerpo que intente producir movimiento. La friccin es una fuerza que siempre actan en sentido opuesto al del movimiento.

La friccin se debe en gran medida a las irregularidades de las superficies que entran en contacto. Hasta la superficie ms pulidas presentan irregularidades al microscopio; cuando un objeto se desliza sobre otro, tiene que subirse sobre las irregularidades, o bien arrastrarlas consigo, y en ambos casos se requiere de fuerza.

La fuerza de rozamiento entre dos superficies depende de las clases de material y de la intensidad con que una comprime a la otra. La friccin no se limita a los slidos que resbalan uno sobre otro, tambin ocurre en los fluidos (Lquidos y gases).

Cuando se aplica una fuerza exactamente igual a la de friccin el cuerpo se mover con velocidad constante y no habr aceleracin

Si pesamos un bloque de cemento y luego lo arrastramos unido a una balanza de muelle, leemos en la balanza un valor menor al peso del bloque y sta lectura corresponde a la fuerza de rozamiento (F R).

La relacin entre la fuerza de rozamiento FR y el peso P del cuerpo se llama coeficiente de rozamiento (CR).

CR = FR / PEficiencia mecnica (Em): es la relacin que existen entre el trabajo til (Tu) realizado y la energa total consumida o trabajo motor (Tm) Em = Tu / Tm El trabajo realizado por una mquina a o trabajo resistente (TR) se divide en trabajo til (Tu) e intil o de resistencia pasiva (Tp).TR = Tu + TpLa eficiencia se expresa en tanto por ciento, as: si una mquina tiene una alimentacin de 100 kilogrmetros y su trabajo til es de 80 kilogrmetros, la mquina tiene una eficiencia del 80%.

PALANCAS.- Es la ms sencilla de las mquinas. Su descubridor fue Arqumedes, siendo famosa su frase Denme un fulcro y levantar el mundo.

Toda palanca tiene un punto donde se aplica la fuerza motora F, otro donde se apoya A y otro donde se concentra la fuerza resistente R.. Aplicando que la suma de momentos es igual a cero (2da ley de equilibrio), se equilibra una fuerza resistente R producida por objetos con una fuerza motora F ejercida usualmente por la persona: Segn la ley de la conservacin de la energa se tiene que: Fs = Fs. Donde s y s son los desplazamientos de cada fuerza; por tanto, los desplazamientos son inversamente proporcionales a las fuerzas.

Hay tres tipos de palancas, segn la posicin del punto de apoyo, respecto a las fuerzas F y R y son: 1. De primer gnero 1. Segundo gnero y1. Tercer gnero

Palanca de primer gnero: en este caso el punto de apoyo est entre las fuerzas; por Ej. La balanza de brazos iguales, los alicates, las tijeras, el martillo para sacar clavos, etc.

Palanca de segundo gnero: en este caso la fuerza resistente esta entre el apoyo y la fuerza motora. Por Ej.: la carretilla, es destapador de botella, el rompenueces, etc.

Palanca de tercer gnero: para sta, la fuerza motora est entre el apoyo y la fuerza resistente, por Ej.: las pinzas de coger hielo, el pedal de una mquina de coser, etc.

Rendimiento mecnico de las palancas (RM): sabemos que: RM = Df / Rdy que podemos medir con una regla el desplazamiento del esfuerzo D y el desplazamiento de la resistencia Rd, llamando al primero brazo de fuerza y al segundo brazo de resistencia, tendremos:

Problema: cual ser el rendimiento mecnico de una palanca cuyo brazo de potencia es de 15 cm y el de resistencia 5 cm? RM = 15 / 5 = 3 (Se triplica la fuerza)Problema: Cul ser el rendimiento mecnico de una palanca cuyo brazo de fuerza es de 5 cm y el de resistencia 15 cm? RM = 5 / 15 = 0,33 (escaso rendimiento) PREGUNTAS DE EVALUACION:

1. La Esttica es la parte de la Fsica que estudia el estado de los cuerpos: __ Sin actuar las fuerzas. __ Las fuerzas equilibradas. __ Con movimiento rectilneo uniforme. __ Con fuerzas en equilibrio o movimiento rectilneo uniforme.

2. La primera ley de Newton prcticamente define: __ El movimiento rectilneo uniforme. __ La aceleracin de los cuerpos. __ La fuerza. __ Los cuerpos en equilibrio.

3. La fuerza es un agente fsico: __ Capaz de comunicar aceleracin a un cuerpo __ Capa de cambiar estado de movimiento o reposo de un cuerpo. __ Directamente proporcional a la masa y aceleracin. __ Todas las anteriores.

4. Defina la unidad de fuerza llamada DINA:

5. El NEWTON es una unidad de fuerza del sistema de medidas: __ Cegesimal __ MKS __ Ingls __ Ninguna de las anteriores.

6. La representacin grfica de las fuerzas se las realiza mediante magnitudes: __ Escalares __ Vectoriales __ Escalares-vectoriales __ Constantes significativas.

7. El sistema de 2 fuerzas paralelas es llamado CUPLA, cuando tienen sus elementos: __ Igual sentido y diferente magnitud. __ Igual magnitud y sentidos opuestos. __ Sentidos opuestos y diferente magnitud. __ Puntos de apoyos diferentes e igual magnitud.

8. Con cero de roce, si dejamos caer simultneamente cuerpos de diferente peso y volumen, primero llegar al suelo: __ El ms pesado y de de menor volumen. __ El de mayor volumen y menos pesado. __ El ms pesado y de mayor volumen. __ Todos por igual.

9. Hace variar la fuerza gravitacional la: __ La distancia del Sol. __ La distancia a la Luna __ Fuerza magntica terrestre __ La distancia al centro de la tierra.

10. Se llama densidad de los cuerpos a la relacin que existe entre: __ Peso y la masa. __ Volumen y masa. __ Peso y volumen. __ Masa y gravedad.

11. El despegue de un cohete por combustin se explica por la: __ Primer ley de Newton. __ Segunda ley de Newton. __ Tercera ley de Newton. __ Ley gravitacional.

12. El centro de gravedad es la: __ La concentracin de todo el peso del cuerpo. __ El equilibrio del cuerpo. __ La concentracin de todo el peso y el equilibrio del cuerpo __ El desplazamiento y la inercia del cuerpo.

13. La velocidad en el movimiento rectilneo uniforme resulta de la relacin entre: __ Espacio y aceleracin. __ Aceleracin y tiempo. __ Espacio y tiempo. __ Espacio, tiempo y aceleracin.

14. El radin es una medida de espacio del movimiento circular que corresponde al: __ Dimetro del crculo __ Longitud de la circunferencia __ Radio del crculo __ Ninguna de las anteriores.

15. Si un cuerpo tiene un movimiento circular con una velocidad de 3 radianes por segundo, en 5 segundos cul es el espacio recorrido, si el radio del crculo es de 3 mts? 16. El elemento que mantiene la fuerza centrpeta es: __ La fuerza gravitacional en el caso de los satlites. __ La fuerza magntica en el caso de cuerpos magntico: __ La cuerda que une al cuerpo con que impulsamos al movimiento circular. __ Todas las anteriores.

17. La fuerza centrfuga aparece como respuesta a la: __ Ley de la inercia. __ Ley de la accin y reaccin. __ Segunda ley de Newton. __ Ley de Coulomb..18. Un caballo de vapor es igual a: __ 273 Watt __ 680 __ 746 __ 981

19. Qu dice la ley de las mquinas?

20. El rendimiento mecnico es la relacin que existe entre la: __ Fuerza resistente y la distancia de desplazamiento. __ Fuerza resistente y la fuerza activa. __ Fuerza activa y la distancia de desplazamiento. __ Potencia y fuerza resistente.

21. Qu es el rendimiento mecnico?

22. Las palancas de primer gnero tienen en el centro su punto de: __ Resistencia __ Apoyo __ Potencia __ Equilibrio.23. Las palancas de segundo gnero tienen en el centro su punto de: __ Resistencia __ Apoyo __ Potencia __ Equilibrio.

24. Las palancas de tercer gnero tienen en el centro su: __ Resistencia __ Apoyo __ Potencia __ Equilibrio.

25. Cul es el rendimiento mecnico de una palanca cuyo brazo de potencia es de 20 centmetros y el de resistencia 10 centmetros?

26. Una tijera representa una palanca de: __ Primer gnero. __ Segundo gnero. __ Tercer gnero. __ Cuarto gnero.

27. La carretilla de una rueda representa una palanca de: __ Primer gnero. __ Segundo gnero. __ Tercer gnero. __ Cuarto gnero.28. El pedal de un acelerador de vehculo representa una palanca de: __ Primer gnero. __ Segundo gnero. __ Tercer gnero. __ Cuarto gnero

29. El coeficiente de rozamiento es la relacin entre la fuerza: __ De Rozamiento y el peso del cuerpo. __ Activa y el peso de un cuerpo. __ Activa y la fuerza de rozamiento __ Ninguna de las anteriores

30. El objetivo de una mquina es de que se realice el trabajo: __ En el mayor tiempo posible usando la mayor cantidad energa posible. __ En el menor tiempo posible usando la menor cantidad energa posible. __ En mayor proporcin sin importar el tiempo. __ Ninguno de los anteriores.

SISTEMAS BIOFISCOS MECANICOS

Los sistemas biofsicos mecnicos, son el conjunto de relaciones de los sistemas musculares y esquelticos. De esta armona depende el desempeo en lo relacionado al sostn y movimientos de los diferentes sitios de la economa; entonces, cuando un msculo o hueso se altera, repercute en la movilidad, centro de gravedad o algo ms complejo como es la marcha.

En ocasiones vemos que cuando se inmoviliza una articulacin, los msculos adyacentes que la mueven se atrofian y fibrosan e inclusive en los huesos hay disminucin de su masa, lo que alterara la funcin msculo-esqueltica. Cuando no hay orden motora del Sistema Nervioso Central tambin sobreviene la inmovilidad con iguales consecuencias, admitindose que siempre se cumplir el principio de que la funcin hace al rgano.

El aplicar conocimientos de la Fsica en el sistema msculo esqueltico, significa recordar o saber lo que es la Esttica, Cinemtica y Dinmica para comprender el funcionamiento de este sistema, y a su vez que nos ayuden a resolver problemas resultados por alteraciones o incongruencias de los msculos, huesos o superficies articulares; por ello, el conocimientos de los fenmenos biomecnicos servir de base para integrarse en la Medicina Fsica y rehabilitacin, donde nos iniciaremos primero en recordar las estructuras anatmicas e histolgicos de huesos y luego de msculos, lugar donde incidirn los fenmenos biofsicos.SISTEMA ESQUELETICO

Estructura general de los huesos: en el ser humano los huesos son estructuras blanquecinas, duras y resistentes, de cuyo conjunto en un individuo forman el esqueleto. Los huesos se ubican en el centro de los tejidos blandos (msculos, aponeurosis, ligamentos, etc.), sirviendo de sostn y formar cavidades (torcica, craneal y abdominal principalmente), para albergar rganos y protegerlos; y por ltimo, para formar palancas con las masas musculares y tendones que se insertan en sus superficies, formando la parte pasiva del aparato locomotor.Nmero: el nmero de huesos del esqueleto es de 208, distribuidos as: 7 cervicales, 12 dorsales, 5 lumbares y sacro y 1 coxis, 8 en el crneo, 14 en la cara, 1 hioides, 8 en los odos, 24 costillas, 2 omplatos, 1 esternn, 64 en los miembros superiores, y 62 en los inferiores.Los huesos de acuerdo a su forma se clasifican en: largos, anchos y cortos. Huesos largos: son en los que la longitud domina sobre las otras dos dimensiones. Generalmente se los ubica en las extremidades, tiene numerosas inserciones musculares dispuestas en tal forma, que el hueso acta como palanca que incrementa la potencia en la contraccin que los msculos realizan.

El cuerpo de un hueso largo se llama difisis, y los extremos se denominan epfisis. En los nios, entre las epfisis y las difisis, hallados un disco cartilaginoso llamado cartlago de crecimiento o metfisis. Dentro del hueso largo hay una cavidad medular central llena de tejido conectivo grasoso que es la mdula amarilla. La cavidad medular est tapizada por una membrana delgada llamada endostio, mientras que la superficie externa la cubre una membrana de tejido conectivo denominada periostio. En forma general los huesos tiene una delgada capa externa llamada hueso COMPACTO, muy denso y duro, esta capa se ubica muy cerca de las superficies seas, donde dan gran resistencia. En los huesos largos, en sus epfisis, hallamos el tejido seo ESPONJOSO, formado por trabculas seas de paredes finas y frgiles, llenas de mdula sea roja (hematopoytica). Tambin existe hueso esponjoso en el esternn y en el coxal.

Histologa: el hueso compacto consiste en unidades ahusadas entrelazadas que se llaman osteomas o sistemas Havers. Dentro del osteoma, las clulas maduras (osteocitos) se hallan en pequeas cavidades, las lagunas seas. Estas estn dispuestas en crculos concntricos, circundando los conductos de Havers centrales. Por stos pasan los Vasos sanguneos que nutren el tejido seo. Prolongaciones filiformes del citoplasma de los osteocitos van por estrechos conductos llamados canalculos, que hacen posible la interconexin entre los osteocitos. . El hueso esponjoso consiste en una maraa de filamentos seos delgados, cuyos espacios trabeculares estn llenos de mdula sea roja con sus elementos celulares hematopoyticos (Fig. 18).1.- Superficie exterior

2.- Tabla externa

3.- T. esponjoso (diploe)

4.- tabla interna (tejido compacto)

Fig. 18T ESPONJOSOHUESO LARGOCARTILAGODE CRECIMIENTODIAFISIST. COMPACTO

Huesos anchos: Estos son tambin llamados planos, porque las dimensiones de longitud y anchura dominan sobre el espesor, siendo las dos primeras casi siempre iguales entre s, por Ej.: el frontal, parietales, occipitales, etc. En estos observamos la tabla interna y externa de tejido compacto, limitando al tejido esponjoso (diploe).

El esqueleto del hombre como todo vertebrado, tiene dos divisiones principales: el esqueleto axil y el esqueleto apendicular.

Esqueleto axil: est colocado a lo largo del eje central del cuerpo, y est formado por: el crneo, columna vertebral, costilla y esternn.

Esqueleto apendicular: est formado por los huesos de las extremidades ms los huesos que forman las cinturas que conectan los apndices con el esqueleto axil -cintura escapular o torcica y la mayor parte de la cintura plvica

(Biologa de Villee, 3 Ed. Pag. 739)

ESTTICA DEL SER HUMANO.- Si pensamos que el cuerpo humano es un cuerpo rgido, la posicin de pie solo ser posible cuando el centro de gravedad est en la vertical que pasa por el polgono de sustentacin, el cual est limitado por una lnea que contornea el reborde de las plantas de los pies. Al separar los pies, aumenta la superficie del polgono y la estabilidad del individuo.

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El centro de gravedad vara segn la posicin del cuerpo. En la posicin de pie, el centro de gravedad est a 4 centmetros por encima de la articulacin coxofemoral, y a 1centmetro por detrs de la lnea horizontal que une estas articulaciones. Para saber dnde se encuentra el centro de gravedad, es necesario establecer por segmentos los centros de gravedad correspondientes. Si todas las molculas del cuerpo humano estn sometidas a pequeas fuerzas gravitacionales de igual sentido y de igual direccin, es fcil buscar las resultantes de cada segmento.

Centro de gravedad de la cabeza: este centro se halla en la cavidad posterior del crneo, inmediatamente por detrs de la silla turca, en una lnea que une el punto de adhesin de ambas orejas; por tanto, el centro se encuentra por delante de la articulacin occpito-atloidea. Esta disposicin hace que la cabeza tienda a caer hacia delante, lo que se demuestra en el cadver o en el sueo, por inhibicin de los msculos de la nuca, los que normalmente gracias a su tono efectan la traccin de la cabeza hacia atrs.

Centro de gravedad del trax: este centro de gravedad se halla por delante del eje central del cuerpo, motivando cierta tendencia a proyectarse hacia delante, lo que es evitado por la contraccin de los msculos espinales. La atrofia de estos msculos durante la vejez, produce no solo deformaciones de la columna vertebral, sino tambin prdida de la posicin erguida.

Centro de gravedad de la parte inferior del tronco: este centro de gravedad se encuentra algo por detrs de la lnea coxofemoral, siendo impedida la cada hacia atrs por la contraccin de los msculos psoas iliacos, y por el sostn de los msculos y ligamentos que cubren la cara anterior de la articulacin coxofemoral.

Centro de gravedad de la rodilla: el centro de gravedad de las partes que estn por encima de ella, est situado por delante de la articulacin, lo que causar la cabida del cuerpo hacia delante, si los msculos extensores no lo impidieran.Centro de gravedad a nivel del pie: este centro de gravedad se encuentra ligeramente por delante, pero los msculos de la pantorrilla lo llegan hacia atrs. La rigidez que necesita el pie para soportar esta traccin, est dada por sus propios msculos.(Biofsica de Cicardo, 7 Ed. Pag. 20).

RESISTENCIA DE LOS HUESOS.- Los huesos son elementos que intervienen en la esttica y dinmica del cuerpo humano de manera eficaz, por sus propiedades mecnicas y por sus formas y arquitectura que se adaptan a las funciones que desempean.

Concepto de huesos: Los huesos son materiales slidos amorfos (istropos) hasta cierto punto elsticos, pero frgiles; ya que, cuando se sobrepasan los lmites de elasticidad se fracturan sin alcanzar deformaciones permanentes, que se observan en los cuerpos plsticos por flexin o por torsin. Los huesos largos tienen una difisis casi siempre de forma prismtica triangular irregularmente cilndrica, con laminillas condensada en la superficie de los mismos y una cavidad central precedida de tejido esponjoso. Esto hace particularmente resistente la difisis de los huesos, ya que se ha visto mediante experimentos que los tubos prismticos (cuadrados o triangulares) huecos, caso de los huesos, tienen mayor resistencia a deformarse por una fuerza, que los tubos prismticos y circulares, macizos.

En los huesos largos sucede una paradoja mecnica, porque si bien, en la difisis predomina el tejido seo compacto y resistente, en las epfisis, donde incide la mayor presin se concentra el tejido seo esponjoso frgil. La fragilidad se explica porque este tejido esponjoso est formado por celdillas limitadas por laminillas muy delgadas, que fcilmente se aplastaran mediante escasa fuerza. Entonces, cmo son capaces los huesos largos de soportar cargas relativamente grandes, sin aplastarse. Esto es como si fueran las vigas de un edificio que soporta cargas elevadas, sin siquiera deformarse, debido a la correspondencia en cada piso de las vigas; por esto mismo, la correspondencia que existe entre la distribucin trabecular y las trayectorias de las fuerzas dadas por la carga que soporta el hueso, explicaran este efecto sorprendente. Esto es tan solo un supuesto terico que hbilmente trataron de explicar Culmann y Mayer en su teora.

Teora de Culmann y Mayer: esta teora establece que: La distribucin trabecular de los huesos es igual a las trayectorias de las fuerzas principales en los cuerpos elsticos similarmente cargados. En base esta teora puede calcularse de forma compleja, el trayecto de las fuerzas en los huesos comprimidos, aunque seguir siendo una suposicin terica (Fig. 19).Hace poco, Milch, por artificios fotoelsticos, logra fotografiar las lneas de fuerzas en los huesos, sin la necesidad de recurrir a complicados clculos que son obligados segn la teora de Culmann y Mayer. Fig. 19

Este mtodo se basa en que las sustancias istropas o amorfas como los huesos, se vuelven birrefringentes cuando estn siendo cargadas o sometidas a presiones. La birrefringencia ocurre con la luz polarizada, que cuando es aplicada en los huesos cargados, aparecen en estos las trayectorias de las fuerzas (Fig.20). Con esta experimentacin la teora de Culmann y Mayer se convierte en ley o principio. Fig. 20

(Biofsica de Cicardo, 7 Ed. Pag. 62)

ESTRUCTURA DE LOS MSCULOS.- El tejido muscular consta de clulas alargadas con la capacidad de contraerse y generar una fuerza de traccin, motivando movimiento de los diferentes sectores del individuo biolgico. El conjunto de estas clulas forma, en los vertebrados, unidades llamadas msculos, que son considerados verdaderos rganos con funcin motora, apoyndose y transmitiendo fuerzas mediante tendones sobre un sistema seo. Tipos de msculos: fundamentalmente existen dos clases de msculos:1. Voluntario o estriado (de la vida animal)1. Involuntarios (de la vida vegetativa), que se divide en: liso y cardiaco.Msculos estriados: se llaman as: porque en sus clulas (fibras musculares) se distinguen estras transversales sobre un fondo rojo, y la contraccin est bajo la influencia de la voluntad. Estos se ubican alrededor de los huesos que estn destinados a mover, ya sea en la cabeza, tronco o extremidades.

Msculos lisos: son aquellos que en sus clulas fusiformes no se observan estras, son de tono rojo plido y escapan a la accin de la voluntad. Se encuentran formando capas en el tubo digestivo, bronquios, vasos sanguneos, vas urinarias y reproductores.

Msculo cardiaco: es una variedad de msculo estriado que no obedece a la accin de la voluntad. Siempre los msculos estriados tienen una contraccin rpida y brusca, mientras que las fibras lisas lo hacen lentamente.

El nmero de msculos estriados es de 501 (Sapey), que es igual al 40% del peso corporal total. Tambin los msculos se dividen segn su forma en: largos, anchos y mixtos, y de acuerdo al tipo de movimiento en: flexores, extensores, aductores, abductores y circunductores.

Estructura macroscpica del msculo estriado: la seccin transversal de un msculo esqueltico muestra una serie de paquetes de fibras musculares o fascculos. Cada fascculo est rodeado de una vaina de tejido conectivo o perimisio, que constituyen tabiques que parten del epimisio o vaina conjuntiva que rodea al msculo. Los fascculos estn formados de clulas alargadas o fibras.

Estructura microscpica del msculo estriado: la clula o fibra muscular est rodeada por una membrana llamada sarcolema, y su citoplasma est constituido por unidades filamentosas o miofibrillas, las que a su vez estn formadas por dos tipos de elementos filiformes an ms delgados: los filamentos de miosina (gruesos) y los actina (delgados). El sarcolema hace mltiples extensiones hacia dentro, formando un conjunto de formas huecas y alargadas llamados tbulos T. En las miofibrillas mediante el microscopio electrnico se observan adems la protofibrillas, cuyo dimetro oscila entre 0,005 y 0,025 micras.

Los filamentos de miosina y de actina se disponen a lo largo de las fibras musculares, en ciertos trechos superponindose. La superposicin de miofilamentos produce el patrn de bandas o estras, caractersticos del msculo estriado, que son una clara y otra oscura. Las primeras son istropas y se llaman bandas I; las segundas llamadas bandas A, son anistropas. Cada banda I a su vez es atravesada por una estra llamada lnea Z (membrana de Krause). La zona comprendida entre dos lneas Z se denomina sarcmera. En el centro de cada banda A vemos una zona clara llamada banda H. La lnea M es por un abultamiento central en cada filamento grueso de miosina. Cada filamento de miosina contiene unas 200, molculas en una disposicin paralela. Una molcula de miosina est formada por 6 cadenas polipeptdicas arrolladas una sobre otra para formar una doble hlice.Un extremo de cada molcula de miosina est plegado en dos estructuras globulares llamadas cabezas. Las cabezas redondeadas de las molculas de miosina se extienden desde el cuerpo del filamento de miosina, y se colocan sobre apndices flexibles en forma de brazos. Las cabezas y los apndices forman juntos de puentes transversales con los filamentos de actina.

En las cabezas de miosina ocurre la degradacin del ATP en presencia de calcio, y se utiliza la energa liberada en la contraccin muscular; en la cual, las molculas de actina y miosina hacen traccin acortando las fibras, generndose un deslizamiento de los filamentos de actina y de miosina, uno sobre otro.

Un examen de la fibra muscular con luz polarizada demuestra que las bandas oscuras son anistropas, mientras que las bandas claras son istropas. Estos fenmenos se observan fcilmente con fibras simplemente fijadas con alcohol. Las zonas istropas y anistropas existen tambin en las protofibrillas. Durante la contraccin la zona anistropa disminuye de longitud. La anisotropa sera causada por la miosina, globulina cuyas molculas estaran dispuestas en forma de largos filamentos paralelos. En el segmento istropo estara otra protena fibrilar, la actina, cuya doble refraccin es de signo opuesto al de la miosina, neutralizando su poder ptico. La estriacin anistropa, que se colora con cido fosfotngstico cuando el msculo est relajado, presenta una concentracin local principalmente de potasio, calcio y magnesio. La banda istropa parece tener adinosintrifosfato (ATP). Durante la contraccin los electrolitos migran a la zona istropa y luego vuelven a su posicin de reposo (Biofsica de Cicardo 7 Ed. Pag637).

Fuentes de energa para el trabajo muscular: el msculo obtiene energa a partir de la fosforilcreatina, adenosintrifosfato y cidos grasos libre. En reposo utiliza la fosforilcreatina y cidos grasos y durante el ejercicio el ATP.

El ATP es un trifosfato nuclesido que consta de tres partes fundamentales:

1) Una base que posee nitrgeno (Adenina), que se encuentra tambin en los cidos nucleicos.2) Un azcar de 5 carbonos llamado ribosa.3) Un grupo fosfato (inorgnico)Los enlaces qumicos que mantienen unidos a los grupos fosfato de ATP son inestables, ya que por simple hidrlisis quedan deshechos. AI hidrolizarse el ATP, se libera energa (7.3 Kcal/mol), parte de ella ir a formar nuevos enlaces (Sntesis orgnica) y otra se transforma en calor que va al entorno. As, la molcula de ATP se ir degradando en ADP y AMP, otorgando energa; a su vez, mediante un proceso de fosforilacin con ayuda de enzimas especficas se revertir el fenmeno restituyndose los enlaces energticos.

ATP+H2O---------- ADP+ P + energaADP+H2O---------- AMP+ P + energaAMP+P + energa------------ ADPADP+P + energa------------ ATP

Esta energa qumica proviene casi totalmente del catabolismo aerbico (respiracin aerbica) de los nutrimentos, donde el mecanismo ms usado es el desdoblamiento de la glucosa, formndose de 36 a 38 molculas de ATP. Si quemamos 1 mol de glucosa en un calormetro, logramos 686 Kcal en forma de calor, y si 1 mol de ATP nos da 7.3 Kcal., significa que durante la respiracin aerbica de la glucosa tendramos un total de energa aerbica de 263 Kcal (7.3 x 36); de aqu que, la eficacia de la respiracin aerbica es de solo el 38% del total (263/686), el resto de la energa se pierde como calor en el entorno (Biologa de Villee, 3 Ed., Pag. 164)

PROPIEDADES FSICAS DE LOS MSCULOS.- Son esencialmente dos: la elasticidad y la contractibilidad.

MUSCULO AISLADO EN REPOSO: la nica caracterstica que nos interesa del msculo en reposo es su comportamiento elstico, razn por la cual veremos a continuacin algunas nociones fsicas sobre la elasticidad a la traccin.

Elasticidad a la traccin: si se aplica una fuerza de traccin, al extremo de un hilo cuyo otro extremo est fijo, aquel sufre un aumento de longitud l. Dentro de ciertos lmites, este alargamiento obedece a la ley de Hooke si el hilo de un material homogneo, cuya expresin es: l = Io . F / . S En esta ecuacin, Io es la longitud del cuerpo cuando no est sometido a la tensin, S el rea de su superficie de seccin y (theta) una constante llamada mdulo de elasticidad o de Young, el cual, a una determinada temperatura, depende del material.

El cociente entre la fuerza F y la superficie de seccin S del segundo miembro de la expresin de Hooke se llama TENSION. Este trmino se aplica en Fsica con varios significados distintos, en este caso lo representamos con la letra griega (sigma) y la llamaremos tensin del hilo o tensin de la fibra. Entonces:

= F / SHaciendo un reemplazo a la ecuacin anterior, resulta: l = lo / . . De donde: = lo / l .

De acuerdo con la ltima expresin el mdulo de Young se expresa en N/m2La longitud total lF que adquiere un hilo al aplicarle una fuerza de traccin F est dada por:lF = lo + l Introduciendo en ella el valor l = Io / . se obtiene: lF = lo + lo / .

Esta ecuacin se puede reordenar as: = / lo . lF - Por tanto la representacin grfica de en la funcin de lFes una recta (Fig 21X) cuyo punto de interseccin con el eje de abscisas es la longitud del hilo cuando no se ejerce traccin, pues si lF = lo y = 0(Biofsica de Frumento, 3 Ed, Pag. 72-73)

Fig. 21

DIAGRAMA LONGITUD-TENSION

ONREPRESENTACION DELA LEY DE HOOKE

X ZDiagrama de la longitud-tensin: si consideramos un diagrama que represente la traccin muscular, constituido por una abscisa y una ordenada, que en la primera valoramos la longitud del cuerpo y en la segunda la fuerza o traccin, observaremos que no se cumple la ley de Hooke, porque en vez de una figura recta obtenemos una curva, ya que el msculo es un cuerpo heterogneo. En estado de reposo, la mayora de los msculos, en el organismo, ejercen cierta fuerza de traccin, en virtud de su elasticidad.

En la figura 21Z se ilustra la relacin entre la tensin y la longitud del msculo. El punto A representa la longitud del msculo aislado en reposo cuando no se aplica ninguna fuerza. Pero sta no es la longitud que tiene (tambin en reposo) en el organismo, donde el msculo se encuentra sometido a una pequea tensin. La longitud en reposo en el organismo est dada en la grfica por la abscisa lo. La figura 21Z muestra que el msculo no obedece a la ley de Hooke, pues los incrementos de tensin necesarios para producir iguales variaciones de longitud se tornan mayores a medida que la longitud aumenta.Cuando se estira un msculo en reposo se puede observar que las bandas A no modifican sus dimensiones; en cambio, se alargan los discos I as como las bandas H.

Estos hechos son consecuencia del desplazamiento de los filamentos finos respecto de los gruesos

Efecto viscoelstico: los resultados arriba descritos son con fuerzas que actan el tiempo suficiente para conseguir el alargamiento; pero si se estira al msculo con rapidez, la curva longitud - tensin se deforma, desplazndose hacia arriba, es decir, son necesarias fuerzas mayores para las mismas longitudes (Fig. 22 central). Si, una vez estirado, permitimos que el msculo se acorte con rapidez, las fuerzas sern menores que las que corresponden al equilibrio; ste efecto recibe el nombre de histresis, que puede ser mayor cuando ms rpido sea el proceso.

CONTRACCIONTETANICASACUDIDASIMPLE

Fig. 22La histresis, por lo anterior descrito, se supone que se debe al rozamiento interno o viscosidad, al cual, como todo rozamiento, depende de la velocidad con que las partes se deslizan unas sobre otras. Tal rozamiento obedecera a que puedan las cadenas deslizarse entre s, pero las uniones laterales moleculares impediran deslizamientos mayores.

MUSCULO EN ACTIVIDAD; desde el punto de vista mecnico, la actividad del msculo se puede poner en manifiesto por un acortamiento, por el desarrollo de fuerzas de traccin o por ambas cosas. Este proceso recibe el nombre de contraccin muscular, y el pasaje del estado de actividad al de reposo se llama relajacin. Una representacin grfica de la contraccin es:

Sacudida simple: Si aislamos un msculo con su nervio y los conectamos a un quimgrafo, al estimular el nervio con una descarga elctrica el msculo se contrae bruscamente y se relaja de inmediato; a este proceso se llama sacudida simple. Aqu, el acortamiento se realiza en un tiempo ms breve que el de la relajacin (Fig. 22 izquierda).

Contraccin tetnica: cuando los estmulos son lo suficientemente frecuentes, la relajacin no tiene tiempo de producirse, generndose una contraccin tetnica o sostenida en meseta (Fig. 22 derecha).

Relacin entre longitud y fuerza: Para estudiar la relacin entre la longitud y la tensin del msculo en actividad es necesario producir la contraccin tetnica y efectuar las determinaciones en ese estado.

Los resultados que se obtienen con el msculo sartorio de la rana a diferentes longitudes se muestran en la figura siguiente (22Y). En abscisas se representa la longitud l como fraccin dela longitud en reposo lo, y, en ordenadas, la tensin , como fraccin de la tensin mxima o.

La curva a representa la tensin del msculo en reposo, la curva b corresponde a la tensin de un msculo en actividad y la curva c la tensin contrctil.

La grfica muestra que el msculo ejerce su tensin mxima o, cuando se halla en las cercanas de su longitud de reposos lo, y que decrece tanto a longitudes mayores como menores.

Es decir, se demuestra grficamente mediante una curva longitud -fuerza, que a partir de un mximo la tensin decrece al aumentar la longitud, pero la fibra muscular puede ejercer una pequea fuerza aun cuando se haya estirado hasta cerca del doble de su longitud de reposo. Igualmente puede acortarse ejerciendo fuerza hasta el 20%, aproximadamente, de dicha longitud. Adems, se puede demostrar que la fuerza mxima que desarrolla un msculo es cuando se halla en longitud de reposo.(Biofsica de Frumento, 3 Ed. Pag. 74)

El msculo trabaja en el organismo dentro de un margen comprendido entre su longitud de reposo y los 2/3 de sta; nunca se acorta a una longitud inferior que esa, a la cual solo llegara, excepcionalmente. El msculo esqueltico humano puede ejercer una tensin de 3 a 4 Kg/cm2 de seccin transversal (Biofsica de Frumento 3 Ed., Pag. 75).

TIPOS DE CONTRACCIN MUSCULAR: el acortamiento y el desarrollo de tensin son manifestaciones de la contraccin muscular; estas dos variables de la contraccin se pueden combinar de diferentes maneras, dando lugar a las 4 formas de contraccin muscular, que son: Isomtrica, isotnica, auxotnica y de poscarga

Contraccin ISOMTRICA: Cuando un msculo se contrae pero su longitud no vara y solo vara la tensin o fuerza (Fig. 23). Para obtenerla necesitamos fijar los extremos del msculo a soportes fijos, donde tendrn una longitud 1 determinada y estar sometido a una tensin F1. Este estado se representa en la grfica por el punto A, que corresponde a la curva del msculo en reposo.

Al contraerse este msculo, por hallarse los msculos fijos, su longitud no cambia y solo vara la tensin, que adquiere el valor F11. Este estado est representado por el punto B. La contraccin queda representada por el segmento AB.

Fig. 23

Es necesario aclarar que exactamente no existe contraccin isomtrica pues ciertas partes del msculo pueden acortarse a expensas del alargamiento de otras, o que se acorten fibras ya actuadas a expensa de las que an no entraron en actitud.

Contraccin ISOTONICA: cuando un msculo al contraerse cambia de longitud, pero mantiene constante la fuerza que ejerce durante toda la contraccin (Fig. 24). Para llegar a esto, sujetamos un extremo del msculo a un soporte fijo, y el otro extremo se ata a un hilo que pasa por una polea y sostiene una pesa. Estando el msculo en reposo, la tensin F1 que lo extiende, es la fuerza de la pesa y le corresponde la longitud l1, la cual se representa en la grfica mediante A.

Fig. 24

Al contraerse el msculo disminuye su longitud a l11 y eleva la pesa al contraerse, ejerciendo constantemente la misma fuerza. La contraccin est representada por el segmento AB

Contraccin AUXOTONICA: cuando durante la contraccin vara la longitud y la fuerza ejercida por el msculo (Fig. 25). Aqu hay un extremo fijo y el otro soporta una tensin F1dada por un resorte, y el punto A representa este estado en lnea con l1

En la contraccin al retraerse el msculo se estira el resorte y la fuerza va incrementndose hasta que la fuerza ejercida por el resorte se equilibra con la fuerza que otorga la contraccin muscular, y el punto B representa este estado en lnea con la longitud disminuida l11.el segmento AB representa esta contraccin.

Fig. 25Contraccin a POSCARGA: esta contraccin est formada por una parte isomtrica y otra isotnica (Fig. 26). Para llegar a esto, fijamos por un extremo al msculo y el otro extremo lo atamos a un hilo que pasa por una polea y sostiene una pesa. El msculo en reposo tiene la longitud l1 y est sometida a la tensin F1, que es la necesaria para que el msculo en reposo adquiera dicha longitud. El peso de la pesa es mayor que F1, pero el exceso es anulado por un soporte en que aquella se apoya. Todo se inicia con una contraccin isomtrica hasta que la fuerza ejercida por el msculo iguala al peso de la pesa, esta fase est representada por el segmento AB. Una vez alcanzad a dicha fuerza el msculo se acorta, levantando la pesa, realizando as una contraccin isotnica, esta segunda fase est representada por el segmento BC.

Fig. 26(Biofsica de Frumento 3 Ed., Pag. 78).

TRABAJO MUSCULAR:

Representacin grfica: en que el trabajo (W) que realiza el msculo por unidad de seccin, de manera que en lugar de obtenerlo multiplicando la tensin por el desplazamiento de su punto de aplicacin, lo obtendremos multiplicando la tensin (sigma) y no la fuerza- por el desplazamiento de su punto de aplicacin, para ser ms breves llamaremos a esa magnitud trabajo en lugar de trabajo por unidad de seccin. La representaremos con el smbolo W

Fig. 27

En el sistema de coordenadas, el trabajo se lo represente como indicamos a continuacin: supongamos que la tensin (Fig. 27) se halla aplicada en el punto A, a una distancia l1 del eje de ordenadas. Si la fuerza est dirigida hacia B y se desplaza hacia ese punto efectuar un trabajo que est dado por: W = . (l1 l2).

Este producto corresponde al rea que abarca al rectngulo agrisado en la figura. En este ejemplo, la tensin se ha mantenido constante a lo largo de la trayectoria, pero son frecuentes los casos en los que la fuerza vara durante el desplazamiento

En la Fig.28 I, por Ej., la tensin se modifica desde el valor A hasta n a lo largo de la trayectoria IA In. En este caso, el trabajo puede ser calculado dividiendo el rea de la figura en pequeos rectngulos de base l, sumando las reas de stos, o sea: W = 1 . l + 2 . l + 3 + .. 1 . l,

Fig. 28

y determinando el lmite de esta sumatoria cuando l tiende a cero. De esta manera el trabajo viene dado por la integral:

En general, cualquiera que sea la forma de la curva que representa la tensin en funcin de la longitud, el trabajo estar dado por el rea delimitada por dicha curva, el eje de abscisas y dos perpendiculares al mismo, trazadas por los puntos representativos de las longitudes inicial y final (Fig. 28 II).

Fig. 29

Por ejemplo, en las Figs. 29 I, II y III, el rea agrisada en cada grfico representa el trabajo realizado en una contraccin isotnica, auxotnica y en una contraccin a poscarga.

Corresponde sealar que en esta figura, el rea ms oscura que queda por debajo de la curva de reposo (a) no representa el trabajo activo efectuado por el mecanismo contrctil, sino que proviene del tejido conectivo y del sarcolema que constituyen el elemento elstico en paralelo.

Trabajo interno: la presencia de un elemento elstico en serie hace que, por ms que los extremos del msculo se fijen para obtener una contraccin isomtrica, siempre el elemento contrctil puede acortarse a expensas del elstico. Por ello, en la contraccin isomtrica el mecanismo contrctil realiza trabajo, aunque ste no sale al exterior. Este trabajo recibe el nombre de trabajo interno.Potencia: al igual que en el caso del trabajo, nos referimos a la potencia por unidad de seccin y la representaremos como Po.Como sabemos, la potencia de una fuerza que se desplaza est dada por: P = F . v Dividiendo ambos miembros por la seccin obtenemos: P = . v

Si aplicamos esta ecuacin a los valores que representan las curvas

Relacin entre tensin y velocidad:

CALOR MUSCULAR- Comparando la actividad de los msculos normales con otros en los, que se bloque la formacin de ATP se demostr que si el msculo se lo somete a contraccin isotnica consume menos ATP que en la contraccin isomtrica. En consecuencia, el ATP no sera la fuente de calor del acortamiento0. En cambio, cuando el msculo realiza trabajo, el ATP consumido es directamente proporcional al trabajo efectuado, por tanto, esa sustancia seria la fuente energtica del trabajo muscular.

Usando termocuplas se registra el calor producido por los msculos, que es muy pequeo y en intervalos breves. Mediante este artificio deducimos la capacidad calorfica C del msculo, es con gran aproximacin constante.

El incremento de temperatura t producida por una determinada cantidad de calor Q est dada por: t = Q/C

Adems, la intensidad de la corriente I, dada por la termocupla es directamente proporcional de t, de modo que: I = K. t = K. Q/C

Como K y C son constantes, I es directamente proporcional a Q.

Adems del calor generado por msculos en estado de reposo, el calor que se da debido a la contraccin muscular puede ser dividido en dos partes principales: el calor inicial y el de recuperacin. El primero se produce durante la contraccin, el cual, durante la sacudida simple puede durar una fraccin de segundo. El calor de recuperacin se desprende a continuacin de la relajacin y su produccin dura varios minutos. Es significativo el hecho de que ambos calores son proporcionales.

El calor inicial se produce tanto en presencia de oxgeno como en su ausencia, lo que indica que es consecuencia de la liberacin de energa por parte de sustancias contenidas en el msculo. El calor de recuperacin, en cambio, solo tiene la magnitud mencionada en presencia de oxgeno, lo que indica que es consecuencia de las oxidaciones que, a continuacin de la contraccin, reponen los compuestos de alta energa consumidos durante el proceso (Biofsica de Frumento, 3 Ed. Pag. 8).

LA MARCHA

Definicin: es la resultante de una serie de actos coordinados, de iniciacin voluntaria y que se realiza luego automticamente. Por tanto, la marcha requiere de un factor determinativo y de otro elemento cerebro-espinal ejecutivo y coordinado.

La marcha en el hombre adulto se basa en la actitud vertical; en el recin nacido, la anterior no es posible a causa del predominio del tono de flexin.La marcha cuadrpeda aparece con la tonizacin de la musculatura de extensin, hacho relacionado con la actividad funcional de la esfera mesenceflica; el paso de la fase cuadrpeda a la fase vertical, est relacionada con el desarrollo de cierta zona del lbulo frontal, considerado como el mantenedor de la estacin bpeda y de la marcha.

El hombre de pie movindose en terreno plano puede: 1) Avanzar y retroceder, 2) Desplazarse hacia la derecha, 3) Desplazarse a la izquierda, 4) Desplazarse en lnea recta, 5) Dar media vuelta, 6) Dar un cuarta de vuelta y 7) Volver a partir vuelta.

Fig. 30Para estudiar el paso de una persona, se requiere examinarlo en el plano sagital y en plano horizontal en los que evoluciona; es decir, visto de perfil o de frente (Fig. 30)

Tambin se lo examina observando cierto movimiento giratorio del busto y la pelvis, que se verifican en el plano horizontal, aunque estos movimientos giratorios encuentran su expresin mxima en la media vuelta y marcha oblicua, deben estar igualmente incluidos en la marcha normal en lnea recta. Por lo tanto, la evolucin de la persona en terreno plano, est en realidad regida por un componente infinitamente ligado en los tres planos y que concede a la armoniosa progresin en los diferentes modos de andar.

DUCROQUET describe 3 sistemas conjugados en la marcha bpeda, que son: sistema de paso sagital, sistema de paso lateral y sistema de paso giratorio en el plano horizontal

SISTEMA DE PASO SAGITAL: utiliza las articulaciones de amplia movilidad como la tibio-tarsiana, rodilla y coxofemoral, son impulsadas hacia la progresin por los msculos ms importantes de la economa por su fuerza y volumen (cudriceps, glteo mayor, etc.).SISTEMA DE PASO LATERAL: este es necesario en la marcha bpeda, por desplazarse alternativamente de derecha a izquierda y de izquierda a derecha del centro de gravedad del cuerpo. Participan las articulaciones de la pronacin subastragalina y cadera (msculos glteo mediano y menor) con exclusin de la rodilla.SISTEMA DE PASO GIRATORIO EN EL PLANO HORIZONTAL: animado por los msculos de orientacin en el plano horizontal (fibras superiores del glteo mayor, transverso y oblicuo del abdomen, retromaleolares); precisa el viraje astragalino por encima del calcneo, un avance pelviano oblicuo alrededor de la cabeza del femoral y un giro en la cintura escapular inverso al de la pelvis (Fig. 31).

Fig. 31Durante la marcha, los dos miembros inferiores se separaran manera de las ramas de un comps, la cadera posterior junto con el miembro rezagado y la cadera anterior con el situado delante (Fig. 32). Se observa rotacin cotiloidea por encima de las cabezas femorales que se encuentran en la anterior rotacin externa, con una oblicuidad variable del eje transverso de la pelvis (paso pelviano de Ducroquet).

Fig. 32COMPONENTES DEL PASO GIRATORIO PELVIANOEJEOBLICUO

El giro pelviano aparece exactamente compensado por otro inverso de la cintura escapular transmitido por un movimiento axial vertical de las articulaciones vertebrales, junto con un viaje astragalino del calcneo (Fig. 33). Los sujetos de corta talla, usan al mximo el paso pelviano y el giro inverso de la cintura escapular, de lo que resulta una marcha agitada, en contraste con los sujetos altos cuyo eje pelviano transverso se mantiene casi perpendicular a la lnea de progreso, usando muy poco la compensacin escapular.

Fig. 33PREGUNTAS DE EVALUACION

1. Qu dice la teora vitalista sobre el ser vivo?R. Dice que existe una fuerza vital irreductible en los procesos fisicoqumicos de los seres vivos, independientemente de las leyes naturales que rigen a los seres inertes.

2. Qu es un ser inerte?R. Un ser inerte es aquel que tiene forma y tamao, ocupa un lugar en el espacio y responde a leyes de la Fsica y de la Qumica.

3. Qu dice la teora mecanicista o determinista sobre los seres vivos?R. Dice que los seres vivos son sistemas materiales que obedecen a las mismas leyes fsicas y qumicas que los seres inertes

4 Cul es el concepto mecanicista de ser vivo?R. Un ser vivo es un sistema material que se encuentran en constante intercambio de sustancias con el medio que lo rodea que asimila y se reproduce

5. Por qu el concepto de ser vivo no es vlido?R. Porque las palabras asimilar y reproducir bien pueden ser caractersticas de otros sistemas materiales inertes; por Ej.: la llama de un mechero, en cuya combustin se asimila oxgeno y elimina CO2, reproducindose el fenmeno mientras no se agosten combustible y comburente

6. Por qu los virus no deben ser considerados seres vivos?R. Por no reproducirse libremente, pues para ello requieren introducirse en otros individuos. Por no poseer ncleo, ribosomas ni otros arganelos. Por cristalizar como los sistemas materiales inertes.

7. En la arbitraria escala de complejidad creciente, la divisin entre seres inertes y vivos estn los:R. __ Parsitos __ Bacterias X Virus __ Metozos

8 Por qu los virus son considerados seres vivos actualmente?R. Por poseer cidos nucleicos capaces de replicarse, por la participacin de proten