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SISTEMA DE LOCOMOCIÓN DEL HOMBRE.
Interactúan
Músculos
huesos
Tendones - ligamentos
articulaciones
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SISTEMA OSEO
1º Hueso tejido vivo
Osteocitos
Remodelación
• Osteoclastos destruyen
• Osteoblastos construyen
Esqueleto nuevo cada 7 años aproximadamente.
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2º CONSTITUYENTES DEL HUESO
H (3,4%)
C (15,5%)
N (4%)
O (44%)
Ca (22,2%)
Mg (0,2%)
P (10,2%)
S (0,3)
Otros (0,2%)
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•Colágeno óseo : Menos densoPegamentoElasticidad
•Mineral óseo :Hidroxiapatita de calcio Ca10 (PO4)6 (OH)2
Cristales cilíndricos
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TEJIDO ESPONJOSO Y COMPACTO
El esponjoso es menos denso que el compacto, es parte de los extremos de huesos largos.
Tejido compacto ubicado en parte superficial de huesos y en caña central de huesos largos.
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FUNCIONES EN EL CUERPO HUMANO
i) soporte
ii) Locomoción
iii)Protección de órganos
iv)Almacén de componentes químicos
v) Alimentación
vi)Transmisión de sonido
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RESISTENCIA MECANICA DE HUESOS
Depende del material de constitución y su forma
Tensión
Comprensión
Torsión
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CASO FEMUR
Las fuerzas que soporta puede llegar en cualquier
dirección, la
forma de cilindro hueco en la cabeza y sólido en el centro
del
hueso determina su efectividad para soportarla.
El diseño trabecular en extremos optimiza su resistencia.
Compuesto de pequeños cristales minerales de hueso
duro
atados a matriz de colágeno flexible, cuya combinación
es
similar a granito en comprensión y 25 veces mas fuerte
que
granito bajo tensión.
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RELACION DE ESFUERZOS
MATERIAL
ESFUERZO DE COMPRESION PARA RUPTURA(N/mm2)
ESFUERZO DE TENSION PARA RUPTURA(N/mm2)
MODULO DE YOUNG DE ELASTICIDAD(x 102 N/mm2)
Hueso trabecular
Hueso compacto
Concreto
Roble
Granito
Acero duro
Porcelana
2,2
170
21
59
145
552
552
-
120
2,1
117
4,8
827
55
0,76
179
165
110
517
2070
-
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Relación de esfuerzos
Observaciones
Según los valores de tabla 01, el hueso:
•Alta resistencia a fuerzas de comprensión.
•Baja resistencia a fuerza de torsión + comprensión
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Caso: cinemática – dinámica del cuerpo
Esfuerzo sobre huesos largos
Tibia vulnerable (área mínima),
tobillo.
Efecto de 50000 N comprensivo
Efecto de 100000 N comprensivo
n = 130 W ; m = 75kg
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Segunda ley de Newton •Fuerza sobre huesos de piernas
•Aceleración y fuerza de detención (a)
•De (2) y (3):
Entonces:
…………. (1)
…………. (2)
…………. (3)
…. (4)
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EJEMPLO DE FRACTURA
•Si rodillas + tobillo rectos, h = 1cm y F = 130W, entonces:
•Si rodillas se doblan
Tendones + ligamentos -> fuerza de desaceleración.
Resisten 1/20 de fuerza necesaria para fractura de huesos.
Hmax = 4m
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FRACTURA DE CUERPO
Inmovilizar zona fracturada.
Necesario movimiento pronto
Crecimiento + reparación de huesos
• Campos eléctricos
• Hueso esforzado – cargas
eléctricas
• Potencial eléctrico
• Clavos + alambres + prótesis
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SISTEMA MUSCULAR1º Tejido muscular (músculos) - locomoción
• Transductores: energía química en eléctrica, térmica y /o energía mecánica útil.
• Diferentes formas y tamaños
• Difieren en fuerzas ejercidas y velocidad de acción.
• Cambian con edad, medio ambiente y actividad.
• Anatómico: función, inervación, localización, etc.
Ejemplo :
• Lisos: cortos
• Estriados: bandas oscuras y claras, forma regular, largas.
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Centro de gravedad
Punto de aplicación del peso del cuerpo.
Centro de equilibrio del cuerpo
1º Cuerpo
Homogéneo densidad uniforme, geometría simétrica.
* centro de gravedad coincide con centro geométrico.
Heterogéneo densidad variable, geometría asimétrica.
* centro de gravedad no coincide con centro geométrico.
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Centro de gravedad
2º Aplicación
En terapia Física centro de equilibrio
Equilibrio vertical – región pélvica.
Área poligonal – línea del peso –rotación.
Peso de carga – cuerpo de persona equilibrio
conjunto.
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Centro de gravedad(idem)
Varias fuerzas actúan sobre el cuerpo versus movimiento.
•Todas se aplican en un punto (centro de masa) dentro o fuera del cuerpo.
Centro de masa concentra toda la masa del cuerpo, describe movimiento del cuerpo.
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Casos de equilibrioi) ESTABLEii) INESTABLEiii) INDIFERENTE
ESTABLE
Cuerpo al moverse regresa a su posición original. Ejm: movimiento pendular.
INESTABLE
Al moverse fuera de su posición equilibrio no retornan. Ejm.
INDIFERENTE
Cuerpos al moverse de posición de equilibrio regresan al equilibrio en cualquier
otra posición. Ejm: hombre que camina, cada vez que se detiene está en
Equilibrio.
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EQUILIBRIO Y FUERZA MUSCULAR
CONDICIONES:
i) Traslación nula
ii) Rotación nula
Aplicación
• Inmovilización de huesos rotos• Tracción Russell: fractura de femur• Determinación de fuerza muscular
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Considerando centro de giro la
articulación
del codo (punto 0) para condiciones
estáticas
en la figura adjunta; hállese fuerza del
bíceps.
SOLUCIÓN :
1º de
2º
EJEMPLO: DETERMINACIÓN DE FUERZA DEL BÍCEPS
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Equilibrio
IMPORTANCIA
Seres vivos estabilidad
Hombre : * Estabilidad física. * Estabilidad emocional.
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Estimulo Muscular•Musculo con longitud constante desarrolla una fuerza ( ISOMETRICA ).
•Al desplazar peso se contrae y desarrolla trabajo ( ISOTONICA ).
MEDIOS DE ESTIMULO.
Corrientes eléctricas.
Impulsos mecánicos.
Térmicos, etc
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OBSERVACIONES
•Estimulo – contracción – relajación – estimulo
•Contracción estacionaria
•Fatiga muscular.
Contracción falla frente a estimulo
•Músculos estriados grandes fuerzas
•Músculos esqueléticos: * fuerzas > cargas
* Movimiento de carga > contracción
muscular
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TRABAJO MUSCULARProduce calor: conversión energía química en trabajo
mecánico.
•Experimento : ∆ Temperatura corporal
∆ alimentos - ∆ energía - ∆ trabajo
Energía: capacidad para desarrollar trabajo.
Conversión de formas de energía en organismo humano.
Principio de
conservación de energía.
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Sistema de palancas en cuerpo humano
Músculos + huesos palancas
CLASES
i) DE PRIMERA
Punto de apoyo (F) esta entre punto
de
aplicación de la fuerza y el
punto
de aplicación del peso a mover
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ii) DE SEGUNDA
Peso está entre
punto de apoyo (F)
y la fuerza muscular
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iii) DE TERCERA
Punto de aplicación de
fuerza muscular
ubicado entre punto de
aplicación del
peso y del apoyo (F)
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OBSERVACIONES Carga versus región lumbar dolor
Presión sobre discos que separan vertebras
• Transductor calibrado conectado a una aguja hueca insertada en centro gelatinoso de disco intervertebral.
• Posición erecta versus disco lumbar
- Sin carga extra : p = 5 atm- Con carga 20 kgf: p = 7atm
• Elevación de carga
- Con rodillas dobladas: p = 12 atm- Sin rodillas dobladas: p = 35 atm