biomecanica fundamentos

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FUNDAMENTOS DE LABIOMECÁNICA DEL APARATO

LOCOMOTOR.



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BIOMECÁNICA. Programa

• III.1. Concepto de Mecánica.Biomecánica deportiva.

• III.2 Análisis cinemático delmovimiento.

– Posición

– Trayectoria

– Velocidad

– Aceleración



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BIOMECÁNICA. Programa.

• III.3 Análisis dinámico delmovimiento. –

Concepto de fuerza. – Tipos de fuerza.

– Momento de fuerza. – CINÉTICA

• Principios biomecánicos del movimiento.



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BIOMECÁNICA. Programa.

– ESTÁTICA• Concepto de equilibrio.

• Tipos de equilibrio.

• Factores que intervienen en el proceso deequilibración.

– Centro de gravedad.

– Línea de gravedad.

– Base de sustentación.



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CUERPO HUMANO - MÁQUINA

Sigue las leyes de la Física



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III.1 CONCEPTO DE MECÁNICA

• MECÁNICA: Parte de la física queestudia el movimiento y el equilibrio delos cuerpos, así como las fuerzas que

los producen.• Se divide en dos ramas: – Cinemática

– Dinámica.• Cinética.

• Estática



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• CINEMÁTICA:

Parte de la mecánica que estudia

el movimiento de los cuerpos, sinconsiderar las causas que loproducen.

(Descripción del movimiento).



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• DINÁMICA:

Rama de la mecánica que estudia las

causas físicas del movimiento, esdecir la fuerza.



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• ESTÁTICA:

Estudio de las fuerzas que actúan

sobre los cuerpos en equilibrio.



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III.1 CONCEPTO DE BIOMECÁNICA

• BIOMECÁNICA: – Ciencia que aplica las leyes mecánicas

al movimiento humano.

– Según su ámbito de aplicación:• Básica.

• Médica.• Deportiva.• Ocupacional.



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III.1 CONCEPTO DE BIOMECÁNICA

• BIOMECÁNICA DEPORTIVA:

Busca optimizar el movimiento

humano.Se soporta sobre diferentes ciencias que intentan describir, explicar,controlar,… las variables queintervienen en el gesto deportivo.

Biología. Física. Matemáticas. Informática...



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DELMOVIMIENTO

• CINEMÁTICA estudia los

movimientos de los cuerpos sintener en cuenta las causas que losproducen.



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EL MOVIMIENTO: Es el cambio de posición de uncuerpo a lo largo del tiempo respecto a un sistema dereferencia que se considera fijo.

Para describir un movimiento es necesario: – Tener una referencia fija (Sistema de referencia).

– Determinar la posición del móvil en cada instanterespecto al sistema de referencia.

– Medir el tiempo durante el movimiento.



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• SISTEMA DE REFERENCIA ESPACIAL – Conjunto de ejes (1, 2 o 3)

perpendiculares entre sí, que permiten

cuantificar posiciones, direcciones en elespacio.

• Unidimensional• Bidimensional• Tridimensional



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• UNIDIMENSIONAL – Posiciones y direcciones a lo largo de

una línea.

-3 -2 -1 0 1 2 3 4



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• BIDIMENSIONAL

Y (x,y) = (1,3)

3

2

1

1 2 X



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(x,y,z) = (3,4,3)

1 2 3



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTO

• Parámetros cinemáticos:

• Posición.

• Trayectoria• Velocidad

• Aceleración



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTOParámetros cinemáticos:

POSICIÓN: Localización de un puntorespecto al sistema de referencia.

TRAYECTORIA: Línea imaginaria quedescribe un móvil durante sumovimiento.

• Puede ser rectilínea o curvilínea.• Puede ser TRASLACIÓN o ROTACIÓN.



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTO.Parámetros cinemáticos. Trayectoria.

• TRASLACIÓN:

Distintos puntos del objeto siguen una

trayectoria paralela.



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTOParámetros cinemáticos. Trayectoria.

• ROTACIÓN:

Puntos del objeto van modificando su

posición angular.



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTOParámetros cinemáticos.

• VELOCIDAD: Espacio recorridodividido por el tiempo invertido.

V= e / t (m/s)

V media…...V instantáneaV constante…...V variable



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTOParámetros cinemáticos.

• ACELERACIÓN:

Movimiento acelerado es aquel cuya

velocidad varía con el tiempo.

a = V1 - V0

2 t(m/s )



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTO

• MAGNITUDES FÍSICAS:

Para expresar cualquier fenómeno se

requieren unas magnitudes físicas,un número que expresa la cantidad yuna unidad de medida.

Masa (1Kg.) Longitud (2m) Tiempo (8s)



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTO MAGNITUDES FÍSICAS:

• MAGNITUDES ESCALARES. – Medidas que quedan completamente

especificadas con un número. (4m).

• MAGNITUDES VECTORIALES. – En ellas hay que indicar además de su

intensidad y unidad, la dirección y el

sentido. Ej. Fuerza, Velocidad.



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III.2. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MOVIMIENTO MAGNITUDES VECTORIALES.

• VECTOR: Elementos de un Vector: – Dirección: (Recta sobre la que actúa el vector)

– Sentido: (Lo indica el extremo, la flecha).

– Punto de aplicación (Origen).

– Módulo (Su longitud es proporcional a lamagnitud que representa).

sentidodirección módulo

Punto de aplicación



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III.3.ANÁLISIS DINÁMICO DEL MOVIMIENTO

• DINÁMICA: Estudia las causas delmovimiento: Las FUERZAS.

– FUERZA es toda causa capaz de producir aceleración o deformación a un cuerpo.

Algunas sirven sólo para equilibrar a otras.



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III.3.ANÁLISIS DINÁMICO DEL MOVIMIENTO Concepto de Fuerza.

• EFECTOS DE LAS FUERZAS: Las fuerzas sobre los sólidos tienen distintos

efectos según:

– Las características de los sólidos.• Deformable. F. producirá deformación (pértiga)

• Rígido o indeformable. F. producirá aceleración (cambio delestado del movimiento del cuerpo.) o equilibrará fuerzas desentido opuesto.

– La parte del sólido donde se apliquen.• F. Excéntricas• F. Concéntricas



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III.3.ANÁLISIS DINÁMICO DEL MOVIMIENTOTipos de fuerza según el punto de aplicación

• Fuerzas CONCÉNTRICAS

Su dirección pasa por el centro de

gravedad y produce movimiento detraslación.



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III.3.ANÁLISIS DINÁMICO DEL MOVIMIENTOTipos de fuerza según el punto de aplicación

• Fuerzas EXCÉNTRICAS

Su dirección no pasa por el centro de

gravedad y produce movimiento detraslación y rotación.



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• PAR DE FUERZAS:

Dos fuerzas paralelas, de igual

dirección, sentido opuesto yequidistantes del centro de gravedad,producen únicamente rotación.



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III.3.ANÁLISIS DINÁMICO DEL MOVIMIENTO III.3.3. Momento de fuerza.

MOMENTO DE FUERZAEs el efecto que produce una fuerzaexcéntrica (que no pasa por el centro

de gravedad de un cuerpo) respecto aun punto.(eje de giro) Es un efecto de

rotación.

FUERZA DISTANCIA

EJE DE GIRO



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• Ej . Puerta.

Bisagras son el eje de rotación.• La experiencia muestra que el giro

producido por una fuerza situada en unplano perpendicular al eje de giro dependede :

– De la intensidad de la fuerza. – De la distancia entre el eje de giro y el punto deaplicación de la fuerza.



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• MOMENTO DE FUERZA

Se cuantifica como fuerza*distancia.

(Siendo la distancia perpendicular a ladirección de la fuerza hacia el punto degiro o centro de gravedad).



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• TIPOS DE FUERZA.

– FUERZAS INTERNAS:

– FUERZAS EXTERNAS



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III.3.ANÁLISIS DINÁMICO DEL MOVIMIENTO Tipos de fuerzas.

• FUERZAS INTERNAS:Las produce elpropio cuerpo, sus músculos. Estasfuerzas movilizan los segmentoscorporales, pero según la 3ª ley deNewton no producen movimiento delcuerpo.



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• FUERZAS EXTERNAS:

• F. de reacción.• F. de gravedad.

• F. de rozamiento

• F. de los fluidos.



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• F. REACCIÓN

La explica la 3ª Ley de Newton.

(Que veremos más adelante).



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• F. de GRAVEDAD.Los cuerpos son atraídos por la Tierra,con una aceleración = 9,8 m/s2

g = 9,8 m/s2

El cuerpo tiene una masa m, la fuerza queactúa sobre él se denomina Peso

P = m x g



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• F. de ROZAMIENTO. Se debe a la fricción entre el móvil y la

superficie de deslizamiento o entre el

móvil y el medio en que se mueve.- Esta fuerza se opone al movimiento del móvil.- Es paralela a la superficie de deslizamiento.- Tiene la dirección del movimiento pero sentido

opuesto.- Depende del tipo de superficie.



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• Ej. Petanca (superficies).• Ej. Coche (necesita F. rozamiento).

a = F – Fr Si F = Fr a = 0

m Si F > Fr........



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• F. de los FLUIDOS.Ppio de Arquímedes. Un cuerpos sumergido en unfluido experimenta un empuje hacia arriba igual alpeso del fluido que desaloja.

Un sólido sumergido en un fluido estásometido a dos fuerzas: el peso haciaabajo y el empuje hacia arriba.

Si P > E? Si P < E? Si P = E?

III 3 4 CINÉTICA



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III.3.4. CINÉTICA.PRINCIPIOS BIOMECÁNICOS DELMOVIMIENTO

• LEYES DE NEWTON• 1ª LEY: Ley de la inercia. Todo cuerpo

se mantiene en reposo o en movimiento

uniforme si no existe una fuerza externaque se aplique sobre él. (Esta fuerza puedeser un impulso, la gravedad, rozamiento,..)

La tendencia que tiene un cuerpo amantener su estado de reposo o demovimiento uniforme se llamaINERCIA.



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PRINCIPIOS BIOMECÁNICOS DELMOVIMIENTO.

• De esta ley se desprende que: – Ningún cuerpo por si mismo es capaz de

modificar su estado de reposo o de

movimiento uniforme. – Un cuerpo que esté en movimiento

uniforme seguirá su movimiento si no

actúa sobre él una fuerza externa. Ej. pasajeros en un vehículo.



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• 2ª LEY: Ley de la aceleración:

Las aceleraciones producidas a uncuerpo son directamenteproporcionales a las fuerzas que actúansobre él, e inversamente proporcionalesa su masa.

F= m x a a = F / m



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• Si sobre un cuerpo de masa m seaplica un a fuerza F, éste cuerpoadquiere una aceleración a

F= m x a a = F / m- Masa = cantidad de materia. A más masa, máscostará cambiar su estado de movimiento.- Para una misma F, a mayor m, menor será laaceleración.



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• 3ª LEY: Ley de acción-reacción.

A toda acción le corresponde unareacción igual en sentido contrario.Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza (acción)sobre otro, el segundo ejerce sobre el primero unafuerza (reacción) igual pero de sentido contrario.

(Si yo en suspensión lanzo, recibo una fuerza contraria a la queyo ejerzo sobre la pelota).



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III.3.5. ESTÁTICA.

• ESTÁTICA

Parte de la dinámica que estudia los sistemasen EQUILIBRIO.

– EQUILIBRIO. Un sólido está en equilibriocuando no se desplaza ni gira.

– El equilibrio como “cualidad motriz” humana,es definido por Vayer como el conjunto de

reacciones del sujeto frente a la fuerza de lagravedad.



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III.3.5. ESTÁTICA.

• TIPOS DE EQUILIBRIO – Según tipo de actividad.

• Eq. Estático: Mantener una posición controlada

(siendo ésta estática o con movimientos muylentos).

• Eq. Dinámico. Controlar las posturas y/orecuperar el equilibrio en

movimientos amplios y/o rápidos.



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III.3.5. ESTÁTICA.

• Según la cantidad de segmentos:

– Eq. General: Intervienen muchos

segmentos. – Eq. Segmentario Algún segmento.

Ej. (Escoba)



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III.3.5. ESTÁTICA

• Según el control:• Eq. Estable: Control total.

• Eq. Inestable: En situaciones dinámicas,hay cierta inestabilidad, desequilibrioscontrolados.

(Lo ampliaré más adelante porquedependen de los factores físicosde la equilibración).



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III.3.5. ESTÁTICA.

• FACTORES QUE INTERVIENEN EN ELPROCESO DE EQUILIBRACIÓN DEL SERhumano.

– 1) Receptores de la información: – 2) SN Como elaborador de información

y reacciones.

– 3) Psicológico: Miedo a equilibrio enaltura. – 4) Factores físicos.



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III.3.5. ESTÁTICA. FACTORES QUE INTERVIENEN ENEL PROCESO DE EQUILIBRACIÓ N.

• 1) Receptores de la información:

-Aparato vestibular (posición cabeza)- Vista (Información del exterior)

- Tacto (presiones,..)- Propioceptores (articulaciones, etc.)



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– 2) SN Como elaborador de informacióny reacciones.

– 3) Psicológico: Miedo a equilibrio enaltura.



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• 4) Factores físicos:

- a) Fuerza de gravedad (ya explicada)

- b) Centro de gravedad- c) Base de sustentación

- d) Línea de gravedad



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• b) Centro de gravedad Punto teórico donde se concentra la masa de un

cuerpo.

En sólidos regulares simétricos su c.g. coincide con sucentro de simetría.

En sólidos irregulares se puede hallar suspendiéndolosucesivamente en dos posiciones…

(Pero no todo se puede colgar) Existen complejoscálculos que nos permiten obtener el c.g.



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• Centro de gravedad en el cuerpohumano. ¿Donde se encuentra?

En posición anatómica, alrededor dela 3ª lumbar.

• Pero…. En un cuerpo cuyos componentesson móviles, el c.g. varía cuando cambianlos componentes. (Cuerpo cambia de forma).



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• c) Base de sustentación.

Superficie sobre la que se deposita elpeso del cuerpo.

Cuanto mayor sea, mejor equilibrio.



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• d) Línea de gravedad. – La línea teórica que une el centro de

gravedad de un cuerpo con el centro de

la Tierra.• Si la línea de gravedad pasa por la base de

sustentación, el cuerpo estará en equilibrio.• Si la línea de gravedad está fuera de la base,

estará en desequilibrio.



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• El equilibrio dependerá de todos estosfactores relacionados:

- De la altura del centro de gravedad respecto a

la base de apoyo (agachado o de pie).- También influye la distancia del centro de

gravedad respecto al suelo, ya que se alejan lasreferencias visuales) Ej. barra.

- Las dimensiones de la base de sustentación ysu adherencia.

- La masa del sujeto.



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• Un sólido puede estar en equilibrio dedos formas: Colgado o apoyado. – Un sólido colgado de un punto está en

equilibrio cuando el punto desuspensión O y el centro de gravedadestán en la misma vertical.

• Si el c.g. está por debajo de O: E.Estable.

• Si el c.g. está por encima de O: E.Inestable.

Si c.g. coincide con O: E.Indiferente.



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• EQUILIBRIO ESTABLE – Se caracteriza porque el centro de

gravedad se encuentra debajo del punto

de giro. Después de aplicar una fuerza aun cuerpo, éste tiende a volver a susituación inicial.



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• Equilibrio estable.



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• Equilibrio inestable – El centro de gravedad queda por encima

del punto de giro. Después de aplicar una

fuerza a un cuerpo, éste tiende a alejarsede su posición inicial.

• Si estoy con los pies juntos y me empujan (si nolos muevo, me caigo)



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• Equilibrio indiferente.

Las condiciones no varían antes ydespués de aplicar la fuerza.



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III.3.5. ESTÁTICA. MEDIDAS DE ESTABILIDAD.

MEDIDAS DE ESTABILIDAD:

Concepto de “Arista de vuelco”.

Situación crítica del cuerpo antes desalir de su posición estable (de que“caiga”.)

Arista de vuelco



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III.3.5. ESTÁTICA. MEDIDAS DE ESTABILIDAD.

(El equilibrio se mide):

• MEDIDAS DE ESTABILIDAD. – Medida Geométrica.

– Medida Dinámica.

– Medida Energética (No la explicaremos)



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III.3.5. ESTÁTICA. MEDIDAS DE ESTABILIDAD

• MEDIDA GEOMÉTRICA. – Ángulo que “debe girar” un cuerpo para que la

línea de gravedad coincida con la arista de

vuelco. – Un cuerpo puede tener varias medidasgeométricas (tantas como aristas de vuelcoposibles).



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Medida geométrica de 1 > 2

1 2

Base de sustentación

Mayor ángulo

El ángulo para “caer “ es mayor. Estabilidad

Á



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• MEDIDA DINÁMICA. Viene dada por la fuerza lateral que hay queaplicar a un objeto para hacer que la resultante desu peso con la fuerza salga fuera de la arista de

vuelco.peso medida dinámica estabilidad

Se necesita mayor fuerza lateral para

que la resultante salga de la línea de vuelco.




PESA MUCHO. LA FUERZA NO ESSUFICIENTE.

LA RESULTANTE NO SALE DE LA ARISTADE VUELCO

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