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Mecánica en la Medicina Objetivos: Comprender los conceptos de posición, velocidad, aceleración, rotación, fuerza y torque sobre la base del movimiento.

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Presentación del tema: "Mecánica en la Medicina Objetivos: Comprender los conceptos de posición, velocidad, aceleración, rotación, fuerza y torque sobre la base del movimiento."— Transcripción de la presentación:

1 Mecánica en la Medicina Objetivos: Comprender los conceptos de posición, velocidad, aceleración, rotación, fuerza y torque sobre la base del movimiento del cuerpo humano. – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile

2 La Posición Una posición se define por un punto de partida y la distancia a este. El punto de partida Distancia al punto de partida – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

3 El tiempo La otra variable que necesitamos es el tiempo que se denota por lo general con la letra t. x es la distancia recorrida al tiempo t lo que se indica con la función t x – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

4 Velocidad Una forma de caracterizar el movimiento es calculándole la Velocidad que tiene en un momento t. La velocidad se define como: Velocidad* = Camino recorrido Tiempo transcurrido Metros Segundos = O como ecuación: Donde x 1 es el punto en que nuestro corredor pasa en el tiempo t 1 y x 2 el punto en que pasa en el tiempo t 2. *En realidad es rapidez ya que velocidad incluye dirección. – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión Cuidado: Valido para velocidades Constantes! En realidad:

5 Unidades de Velocidad Conversión de Unidades 1 m = (1/1000) km 1 s = (1/3600) Hrs 1 = = 3.6 msms (1/1000) km (1/3600) Hrs km hrs Las Unidades Metros [m] Segundos [s] Kilómetros [km] Horas [Hrs] 1 km = 1000 m 1 Hrs = 3600 s 1 = = km Hrs (1000) m (3600) s msms – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

6 Aceleración El otro parámetro que describe el movimiento es la Aceleración que un cuerpo tiene en un momento t. La Aceleración se define como: Aceleración = Variación Velocidad Tiempo transcurrido Metros/Segundo Segundos = O como ecuación: Donde x 1 es el punto en que nuestro corredor pasa en el tiempo t 1 y en que tiene la velocidad v 1 y x 2 el punto en que pasa en el tiempo t 2 y donde la velocidad es v 2 – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión Cuidado: Valido para velocidades Constantes! En realidad:

7 Caso aceleración constante (1) (constante) Velocidad en el tiempo tVelocidad inicial (t=0) Tiempo transcurrido [m/s] – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

8 Caso aceleración constante (2) Posición en el tiempo t Posición inicial (t=0) [m] – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

9 Posición (x) Velocidad (v) Aceleración (a) Definición Casos: aceleración constante Ecuaciones básicas en cinemática [m/s] [m] [m/s 2 ] – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

10 Distancia (m) Tiempo (s) Records – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

11 Distancia (m) Tiempo (s) Acelerar (Reserva de energía alto rendimiento max. 30 seg.) Correr (Energía Aeróbica) Capacidad del cuerpo al acelerar – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

12 TiempoAcelerac.x0v0xv 3 s2 m/s m6.00 m/s 27 s-0.05 m/s 2 9 m6.0 m/s m4.65 m/s 30 s-0.1 m/s m4.65 m/s m1.65 m/s 3 s a 2 m/s2 27 s a m/s2 30 s a -0.1 m/s2 Cuidado: t es el tiempo desde que la posicion era x0 y la velocidad v0. Ejercicio Nota: en este ejercicio se supuso una aceleracion. A continuacion se vera El tipo de aceleracion que logra el ser humano. – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

13 Simulador – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión Simulador se puede encontrar bajo mySoftware en mi pagina

14 Reacción Acción (3 Ley de Newton) Tercera Ley de Newton (Acción = Reacción) – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

15 Funcionamiento del cuerpo Como los músculos solo pueden tensar deben de trabajar en duplas: Musculo para abrir Musculo para cerrar – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

16 (2 Ley de Newton) Segunda Ley de Newton [N] (Newton) – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

17 Componentes de la fuerza Componente para levantar el cuerpo Componente para avanzar – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

18 Compensar peso Componente para levantar el cuerpo VariableValor M60 kg g9.8 m/s2 55 grad F717.8 N – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

19 Impulsar el cuerpo Componente para levantar el cuerpo Componente para avanzar VariableValor F717.8 N m60 kg 55 grad a6.86 m/s 2 – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

20 Torque La fuerza de los músculos se trasmite vía el torque generado [Nm = kgm 2 /s 2 ] – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión Cuidado en realidad:

21 Simulador – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión Simulador se puede encontrar bajo mySoftware en mi pagina

22 Ejercicio La flexión es un problema de Torque L VariableValor L1.5 m d0.8 m 20 grad F/mg0.5 – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

23 Si aplicamos una fuerza realizaremos trabajo. El concepto de trabajo – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

24 Gaspard-Gustave Coriolis {Trabajo mecánico} = {Fuerza a lo largo de un camino} x {el camino recorrido} s F La definición de trabajo J (Joule) = N m – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

25 Caso persona pasa de caminar a correr. Velocidad critica? Calcular la energía TiempoAcelerac.x0xW 3 s2 m/s m J 27 s-0.05 m/s 2 9 m m J 30 s-0.1 m/s m m J – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

26 Usando la segunda ley de Newton Energía cinética J (Joule) = N m – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión TiempoAcelerac.v0vW 3 s2 m/s m/s1080 J 27 s-0.05 m/s m/s4.65 m/s J 30 s-0.1 m/s m/s1.65 m/s J

27 Rotación de un miembro – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

28 Relación entre velocidad tangencial y angular Un objeto que rota en un radio r recorre al dar una vuelta una distancia 2 r en un tiempo t. En el mismo tiempo t el ángulo varia en 2 O sea – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

29 Aceleración centrifuga Si un cuerpo no esta amarado se alejaría. el observador que no gira con el objeto percibe como que este acelera hacia la tierra (aceleración centrípeta) Inercia Todo cuerpo trata de mantener su estado actual. Ej. Continuar con la misma velocidad en forma rectilínea. Debemos definir una aceleración angular – UACH-Kinesiologia-Fisica-02-Cinematica-Introducción – Versión 10.07

30 Relación entre aceleración tangencial y angular – UACH-Kinesiologia-Fisica-02-Cinematica-Introducción – Versión Pitagoras: Si

31 Pregunta para el taller de mañana Que pasa cuando la aceleración centrifuga es mayor que la gravitacional? 30 – UACH-Kinesiologia-Fisica-02-Cinematica-Introducción – Versión 10.07

32 Numero de Froude El caso critico muestra un cambio de comportamiento, de leyes que aplican y forma de operar el sistema: – UACH-Kinesiologia-Fisica-02-Como Caminamos – Versión En estos casos se acostumbra generar un numero que divide los comportamientos. En este caso se definió el numero de Froude: Numero de Froude El limite ocurre aquí en el caso que este numero sobrepase el 1.

33 ParámetroValor Altura [m]0.8 g [m/s 2 ]9.8 Velocidad ciritica [m/s]2.8 Caso persona pasa de caminar a correr. Velocidad critica? Ejercicio – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09

34 Contacto Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina – Versión 03.09


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