Escuela de Kinesiología – Módulo Biomecánica y Análisis del Movimiento

Guía de ejercicios Biomecánica 2013 Torque

1. ¿Cuál es componente horizontal (Fx) y vertical (Fy) de una fuerza de magnitud 72 N actuando a 16° de la horizontal? 2. El componente horizontal y vertical de una fuerza son 32.52 N y 12.23 N, respectivamente. ¿Cuál es la magnitud del vector resultante? 3. Calcule la fuerza muscular según el siguiente diagrama de cuerpo libre

4. El antebrazo de la figura adjunta está con respecto al brazo en 90º y sostiene en la mano una masa de 7kg. Despreciando la masa del antebrazo. Considere g=9.8 m/s2 a) ¿Cuál es el torque producido por masa de 7kg alrededor de la articulación de codo (punto O)? b) ¿Cuál es el torque alrededor del eje O producido por la fuerza Fm ejercida sobre el antebrazo por el bíceps para mantener la masa de 7kg en equilibrio? c) ¿Cuál es el valor de Fm?

5. Repita los puntos b y c del ejercicio anterior suponiendo que el brazo y la mano juntos tiene una masa de 3.5kg y que el centro de masa de estos se encuentra a 15cm del eje O.

 

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6. Calcule la fuerza muscular según el siguiente diagrama de cuerpo libre si el codo esta en 25° bajo la horizontal. Considere ángulo de inserción muscular 50°

7. Un sujeto adulto es capaz de ejercer una fuerza máxima de 500N sobre un dinamómetro como se muestra en la figura adjunta. Si el aparato está a 28 cm del codo y el bíceps se inserta a 5 cm del eje del codo, ¿cuáles son el valor o módulo de la fuerza ejercida por el bíceps?

8. Una fuerza de 213 N es aplicada a 0.25 m desde el centro de rotación. ¿Cuál es el resultado del torque desarrollado por los grupos musculares? Realice el diagrama de cuerpo libre. 9. Si una fuerza de 120 N actúa a 0.29 m desde el centro de rotación y es balanceada por otra fuerza de 92 N, ¿Cuál es el brazo de palanca de la segunda fuerza? Realice el diagrama de cuerpo libre. 10. ¿Cuál es el torque que debe generar el músculo deltoides para mantener una mancuerna de 60 N en línea recta con el hombro a 90° de abducción y el codo extendido? La mancuerna está a 60 cm del centro de rotación del hombro. El centro de masa del miembro superior, cuyo peso es de 30 N, está a 25 cm del centro de rotación del hombro. El brazo de palanca del deltoides es de 5 cm y su ángulo de inserción es de 8°. Realice el diagrama de cuerpo libre. 11. El antebrazo de la figura adjunta está a 40º con respecto al brazo, estando este último en la vertical, y en la mano se sujeta una masa de 5kg. Considere el ángulo de inserción del bíceps de 80° y su distancia al eje de rotación de 0,05 m; distancia de rotación de la resistencia al eje 0.4m a) ¿Cuál es el valor de la fuerza ejercida sobre el antebrazo por el bíceps? (desprecie la masa del antebrazo y mano).

 

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b) Hallar el valor de la fuerza ejercida sobre el codo

c) Repita el ejercicio anterior suponiendo que el brazo y la mano juntos tiene una masa de 3.5kg y que el centro de masa de estos se encuentra a 15cm del eje O. 12. Según la siguiente imagen, ¿Cuál es la fuerza muscular (Fm) que se debe generar para que el sujeto mantenga la posición de flexión anterior de tronco y cuál es el o los grupos musculares que lo realizan? La masa del tronco, miembros superiores, cuello y cabeza es de 59 kg, y el centro de masa de los segmentos está a 40 cm del centro de rotación (CR). El punto de aplicación de la Fm está a 15 cm del centro de rotación y con un ángulo de inserción de 5°. Realice el diagrama de cuerpo libre.

13. Según la siguiente imagen, ¿Cuál es la fuerza muscular que debe generar el bíceps para mantener las 3 posiciones de flexión de codo? Posición A 45°, posición B 90° y posición C 140°. Los ángulos de inserción del bíceps son A: 40°, B: 80° y C: 110°. Considere distancia de inserción del bíceps de 0.05m, peso del segmento de 45N y distancia del CoM al eje de 0.15m. Realice los diagramas de cuerpo libre correspondientes.

14. Según los resultados del ejercicio N°15, calcule la normal rotatoria del bíceps para cada posición.

 

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15. Según los resultados del ejercicio N°15, calcule la fuerza horizontal del bíceps para cada posición e identifique si es compresiva (coapta) o descompresiva (luxante). 16. El siguiente esquema escalado muestra una persona en una máquina de ejercicios. El punto P corresponde al eje de rotación de la articulación de codo. Si la masa total de los discos es de 14kg, la cuerda es rígida y de masa despreciable.

a) Realice el diagrama de cuerpo libre del segmento antebrazo considere las fuerzas que actúan sobre dicho segmentos. b) Si el bíceps se inserta a 5 cm del eje articular del codo. Calcule la tensión que debe desarrollar este músculo para mantener el sistema en equilibrio. 17) a) ¿Cuál es la Tensión que debe generar el glúteo medio para mantener la posición unipodal de un hombre de 70 kg. de masa? Considere el brazo de palanca para el glúteo medio de 8cm y para el CoM de 12cm. Desarrolle el diagrama de cuerpo libre y discuta el resultado. (Ángulo de inserción glúteo medio 50°) b) ¿Cuál es la Fm necesaria si además consideramos la resistencia ejercida por el miembro inferior contralateral, cuya masa equivale a 1/8 del peso corporal y su bp=18 cms?

18) ¿Cuál es la fuerza que debe generar el cuádriceps y el glúteo mayor (relación 3:2) para que el sujeto de la figura sea capaz de mantener una pesa de 90kg? Considerando la pelvis como el eje o fulcro y los ángulos (con respecto a la horizontal), del cuádriceps es de 20° y del glúteo mayor 40°. El brazo de palanca para el cuádriceps es de 10 cm; para el glúteo mayor de 20 cm y de la resistencia 80 cm.

 

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19) ¿Cuál es la fuerza que debe generar el cuádriceps para mantener estática una pesa de 100 N, ubicada a 0.4 m del eje articular. Considere la inserción del cuádriceps a 0.05 m del eje articular y un ángulo de inserción de 20°? Realice un diagrama de cuerpo libre. 20) De acuerdo a la imagen de la izquierda a) ¿Cuánto es Fm en las 3 posiciones (Inicial, Media y Final)? Grafique. Brazo de palanca Fm: 10 cm Ángulo de inserción: 15° en todas las posiciones Long. Pierna: 60 cm. Angulación rodilla: I= 90°, ½= 120° y F= 160° (Angulo cordel disminuye 90°, 75°, 30°).

b) De acuerdo a imagen derecha; calcular Fm si Q estuviera en el extremo de la pierna. Ángulos de inserción muscular y bp igual a ejercicio (21.a). Grafique, compare con ejercicio (21.a) e interprete los resultados.

21) ¿Cuánto es el torque de Fm en cada posición? Ángulos de inserción: Fmi= 80°, Fm½ = 65°, Fmf= 15°. Grafique. Bp Fm: 3 cm. Bp de CG: 18 cm. Bp de Q: 40 cm.

 

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22) Considere un sujeto en prono realizando una flexión de pierna sobre muslo. Calcule Fm ejercida considerando posición inicial (pi), media (pm) y final (pf).

- Ángulo de flexión de rodilla: pi: 65°, pm: 90°, pf: 120° - Ángulo cordel de pierna: pi: 75°, pm: 50°, pf: 30° - Ángulo de inserción muscular: pi: 125°, pm: 90°, pf: 60° - Brazos palanca: BpT= 70 cm, BpFm: 10 cm, Bp CoM pierna: 30 cm - Peso resistencia: 30 Kg