SISTEMA DE PALANCAS Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti.

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1 SISTEMA DE PALANCAS Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

2 Las Palancas         Una palanca representa una barra rígida que se apoya y rota alrededor de un eje. Las palancas sirven para mover objetos o vencer resistencias . Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

3 Las palancas están constituidas de:
El punto de apoyo (E): Es el punto de apoyo donde pivotea la palanca o eje de rotación. Aplicación de la fuerza (F). Representa el punto donde se aplica la fuerza a la palanca. En el cuerpo humano, la acción de los músculos producen la Fuerza. Punto de aplicación de la resistencia (R): Es el peso que se va a mover. Puede ser el centro de gravedad del segmento que se mueve o un peso externo que se le añade a la palanca o una combinación de ambos. Brazo de resistencia (BR): Es aquella porción de la palanca que se encuentra entre el punto de pivote y el peso o resistencia. Brazo de fuerza (BF): Representa la distancia comprendida entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje de rotación. Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

4 La ley de las palancas. F x BF = R x BR donde:
Sea cualquier tipo de palanca, se dice que para que una palanca esté en equilibrio, el brazo de resistencia multiplicado por la resistencia tiene que ser igual al brazo de fuerza multiplicado por la fuerza.  Matemáticamente esto se puede expresar en la siguiente ecuación: F  x  BF  =  R  x  BR donde: F  =  Fuerza BF  =  Brazo de Fuerza R  =  Resistencia BR  =  Brazo de Resistencia Cuando el brazo de fuerza (BF) es mayor que el brazo de resistencia (BR), la ventaja mecánica será mayor de uno; en este caso, la palanca será eficiente Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

5 El esqueleto del organismo humano es un sistema compuesto de palancas; puesto que una palanca puede tener cualquier forma. Cada hueso largo en el cuerpo puede ser visualizado como una barra rígida que transmite y modifica la fuerza y el movimiento. Debido a que el organismo humano es un objeto constituido de un sistema de palancas más pequeñas, el cuerpo posee el potencial de producir movimientos como una unidad entera o en sus partes en tres posibles patrones o vías. Estos tipos de patrones de movimientos generales son; rectilíneo, angular y complejos. Todos los movimientos humanos se ejecutan a nivel de las articulaciones y la mayoría de los movimientos en una articulación ocurre alrededor de un eje articular. Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

6 TIPOS DE PALANCAS Existen tres tipos de palancas, clasificables según las posiciones relativas de la fuerza y la resistencia con respecto al pivote. En el cuerpo humano, el punto de apoyo está ubicado en la articulación que produce el movimiento; la fuerza es generada por los músculos y la resistencia representa la carga a vencer o a equilibrar. Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

7 Palancas de primera clase
Palancas de primera clase. El eje o punto de apoyo se encuentra entre la fuerza y la resistencia. En esta clase, se aplican dos fuerzas en uno de los dos extremo del eje. Esto implica que ambos brazos de palanca se mueven en direcciones opuestas. En términos generales, no se favorece a ningún brazo. Por lo general, en estas palancas se sacrifica la fuerza para dar paso a la velocidad. En el cuerpo humano existen muy pocas  palancas de primer género. El tríceps actuando sobre el antebrazo es un ejemplo que posee el cuerpo humano. Otros ejemplos de este tipo de palanca son el sube y baja, las tijeras,  el movimiento hacia atrás y hacia adelante de la cabeza, entre otros. Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

8 Palancas de segunda clase
Palancas de segunda clase. La resistencia se encuentra entre el apoyo y la fuerza. En esta clase, se sacrifica la velocidad para poder alcanzar una mayor fuerza. En el organismo humano casi no hay palancas de este tipo. No obstante, un ejemplo corporal puede ser la apertura de la boca contra una resistencia. Pararse de puntas en los pies, la carretilla y el rompenueces que son un ejemplo fuera del cuerpo. Sin carga Con carga Punto de apoyo P R Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

9 Palancas de tercera clase
Palancas de tercera clase. Son aquellas que se crean cuando la fuerza está entre el apoyo en un extremo y la resistencia por el otro. En este tipo de palanca favorece la velocidad o la amplitud de movimiento. La mayoría de los músculos que rotan sus segmentos distales son considerados como una palanca de tercer género. El bíceps braquial actuando sobre el antebrazo es un ejemplo común que se encuentra dentro del sistema musculo-esquelético y tendinoso del cuerpo humano. P R Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

10 Lo que puede favorecer la palanca.
Una palanca puede favorecer la fuerza o la velocidad de la amplitud del movimiento. Esto dependerá de la longitud que posee el brazo de fuerza con respecto al brazo de resistencia. Por lo tanto, este concepto se considera como una proporción, ya que si ambos brazos fueran iguales, entonces no se favorece la fuerza ni la resistencia. Cuando una palanca rota alrededor de su eje de pivote, todos los puntos de ésta recorren el arco de una circunferencia, donde la distancia recorrida por cada punto es proporcional a su distancia del eje. Los puntos más alejados del eje se mueven más rápidos en comparación con los puntos más cerca del apoyo. Por lo tanto, la velocidad aumenta al  incrementar la distancia al punto de pivote. Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

11 Cantidad del Movimiento
        La cantidad o magnitud de un movimiento rotatorio puede ser expresado en grados o radianes. Un segmento se mueve a través de 360° o 6.28 radianes cuando se describe un círculo completo. Un radian representa la proporción de un arco al radio de su círculo. Un radián es igual a 57.3°. Un grado es igual a radianes. Para poder medir el arco de movimiento de una articulación (palanca) en grados se requiere el uso de un goniómetro. Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

12 FISICA O BIOLOGÍA Es interesante estudiar los ejemplos comparando el punto de análisis de la física con el de la biología. Si tenemos los mismos datos (F,R,Bf y Br) desde la física el 3º género de palanca es el más ineficiente, entonces: ¿Porqué en el cuerpo humano las mayoría de las palancas son de éste tipo? Desde la Física se estudia la relación Fuerza-Brazo de fuerza y Resistencia-Brazo de resistencia. “En Biología se agrega la energía y principalmente el tiempo en que ésta se pone en juego. Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

13 P R Si vemos la diapositiva 8 encontramos ejemplos de palancas de 2º género. En la misma se cita como ejemplo el levantarse en punta de pies. A Desde la física, es una palanca muy eficiente por la relación Potencia (triceps-flexores-peroneos) Brazo de potencia (distancia entre la inserción de los músculos al punto de apoyo (articulación falanges-metatarsianos) y Resistencia (peso de toda la masa corporal) Brazo de resistencia (articulación: tibia, astrálago, calcáneo,escafoides) Desde la Biología, ¿cuántas veces o por cuánto tiempo, puede Ud estar en punta de pié? Salvo quien tenga una gran práctica en danza clásica, nos resulta difícil y cansador este tipo de actividad física Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti

14 ¿Y LOS ANIMALES? En su mayoría, los sistemas óseos de los animales, están compuestos por un sistema de palancas mixtos combinadas Desde La Física, los animales al poseer (en muchos casos) menor peso la Resistencia es menor, además poseen en sus miembros inferiores una articulación más que le permite, en estado de reposo o al acecho una acumulación de energía (como un resorte) que al comenzar el movimiento le aportan un gran despliegue Pero desde el punto de vista de La Biología: ¿Por cuánto tiempo puede mantener esas prestaciones? Es relativamente corto debido al gasto de energía que ello implica. Como ejemplo se puede citar al “Guepardo o Chita”  Es el animal terrestre más veloz, alcanzando una velocidad punta entre 95 y 115 km/h en carreras cortas de un máximo de 400 a 500 metros Profesores Javier Maldonado y Leonardo Monti