UNIDAD 1: SISTEMAS BIOFISICOS MECANICOS

UNIDAD 1

SISTEMAS BIOFISICOS MECANICOS: MAGNITUDES Y MEDIDAS

Las leyes de la Física se expresan en términos  de magnitudes  básicas que requieren una definición  clara. En mecánica existen  tres magnitudes  fundamentales  que son longitud (L), masa (M) y tiempo  (T). Son fundamentales  porque no son deducibles  de ninguna otra magnitud  y están definidas  en términos  de comparaciones  con un patrón establecido.

                                                                   MEDIDA

Se conoce como medida al resultado de medir una cantidad desconocida utilizando como parámetro una cantidad conocida de la misma  magnitud  que será elegida como unidad.  Una unidad  de medida es una cantidad  estandarizada  de una determinada magnitud  física,  definida  y adoptada por convención  o por ley. Cualquier valor de una cantidad física  puede expresarse como un múltiplo  de la unidad  de medida.

FUERZA

La fuerza es una acción que solo se puede expresar  cuando hay interacción entre dos cuerpos. Fuerza aplicada de un cuerpo al otro transforma la energía potencial en cinética.

ENERGIA

Energía es la capacidad para realizar un trabajo o para transferir calor; la energía a su vez se presenta como energía calórica, energía mecánica, energía química, energía eléctrica y energía radiante; estos tipos de energía pueden ser además potenciales o cinéticos.

ELASTICICAD Y RESISTENCIA DE LOS TEJIDOS

La elasticidad es una propiedad que también se encuentra en muchos órganos, tejidos y músculos de los organismos, teniendo esto relación con la capacidad de crecer y volverse elásticos de acuerdo a diferentes situaciones. Un ejemplo claro de órgano elástico es la del estómago, que puede aumentar varias veces su tamaño original para luego volver a su estado de reposo luego de haberse realizado el proceso de la alimentacion.

LEYES DE NEWTON

También conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. 

PRIMERA LEY DE NEWTON

Esta ley postula, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. 

SEGUNDA LEY DE NEWTON

Se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante.

TERCERA LEY DE NEWTON

También conocida como Principio de acción y reacción nos dice esencialmente que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo.

RESISTENCIA Y ESTRUCTURA DE LOS MÚSCULOS Y HUESOS, LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

El tejido óseo forma la mayor parte del esqueleto, el armazón que soporta nuestro cuerpo y protege nuestros órganos y permite nuestros movimientos.

ESTRUCTURA

Estructuralmente, el esqueleto consiste en unos 200 huesos formados por tejido óseo, cartílagos, médula ósea y el periostio o membrana que rodea los huesos. Los huesos se clasifican según si forma en huesos largos, huesos cortos, huesos planos y huesos irregulares.

La estructura de un hueso largo, como el húmero, es la siguiente:

• Diáfisis: la parte alargada del hueso
• Epífisis: estremos o terminaciones del hueso
• Metafisis: unión de la diáfisis con las epífisis. En el hueso adulto esta parte es ósea, siendo cartilaginosa en la fase del desarollo del mismo.
• Cartílago articular: es una fina capa de cartílago hialino que recubre la epífisis donde el hueso se articula con otro hueso. El cartílago reduce la fricción y absorbe choques y vibracciones.

Resistencia de los huesos

Los huesos les confiere una enorme resistencia y les permite soportar sin problema todo el peso del resto del cuerpo. La fortaleza de los huesos se debe principalmente a su estructura interna, construida a partir de miles de unidades tubulares compactadas en torno al perímetro del hueso: los sistemas haversianos.

Estructura de los músculos

Los músculos son los órganos activos del movimiento, son los elementos esenciales del corazón, controlan el diámetro de los vasos sanguíneos y son los responsables de actos como la respiración, parto, micción, defecación y mantenimiento del equilibrio corporal. Tiene como propiedad la excitabilidad, contractibilidad, elasticidad y tonicidad.

Para que los músculos se muevan y sostengan nuestro cuerpo y sus órganos, se deben realizar dos acciones musculares, la contracción y la relajación.

CONTRACCION MUSCULAR

Se produce cuando un impulso (señal) proveniente del sistema nervioso central le ordena a las fibras que componen el músculo que se acorten (disminuyan su tamaño). Existen dos tipos de contracciones musculares que trabajan en conjunto y se complementan para realizar sus distintas actividades.se produce cuando un impulso (señal) proveniente del sistema nervioso central le ordena a las fibras que componen el músculo que se acorten (disminuyan su tamaño). Existen dos tipos de contracciones musculares que trabajan en conjunto y se complementan para realizar sus distintas actividades.

CARACTERÍSTICAS, ESTRUCTURA Y FUNCIONES DE LAS ARTICULACIONES

Las articulaciones son las uniones entre los extremos de los huesos, que permiten que exista cierto movimiento entre ellos. De este modo, las extremidades y la espalda pueden doblarse, girar. En la articulación, cada extremo de los huesos está recubierto de un tejido duro, aunque con cierta elasticidad y flexibilidad, que es el cartílago articular. 

Tipos de Articulaciones

Las articulaciones se pueden clasificar por la amplitud de su movimiento, como ya vimos, o por el tipo de material que tiene la articulación.

    - Tipos de Articulaciones por su movimiento: 

       - Sinartrosis o inmóviles
       - Anfiartrosis o con leve movimiento
       - Diartrodial o con movimiento completo.

  - Tipos de Articulaciones por el tipo de material de la articulación: 

       - Fibrosas: fibras de colágeno.
       - Cartilaginosas: hechas de una banda de cartílago que une los huesos.

       - Sinoviales: cuenta con un espacio lleno de líquido entre las almohadillas cartilaginosas lisas en el extremo de los huesos que articulan.

BIOMECANICA DE LA MARCHA

La marcha es un proceso de locomoción en el que el nuestro cuerpo estando de pie, se desplaza de un lugar a otro, siendo su peso soportado  de forma alternante por ambos miembros inferiores. 
Mientras el cuerpo se desplaza sobre la pierna de soporte, la otra pierna se balancea hacia delante como preparación para el siguiente apoyo. Uno de los pies se encuentra siempre en el suelo y, en el período de transferencia de peso del cuerpo de la pierna retrasada a la adelantada, existe un breve intervalo de tiempo durante el cual ambos pies descansan sobre el suelo.

FLUIDOS.  LÍQUIDO Y GASES. MECÁNICA DE LOS FLUIDOS. ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS O HIDROSTÁTICA. PRINCIPIOS DE PASCAL Y ARQUÍMEDES

Un fluido.-es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles y las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases.

Los fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento así como distinguirlos de otros.

ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS O HIDROSTÁTICA

La estática de fluidos estudia el equilibrio de gases y líquidos. A partir de los conceptos de densidad y de presión se obtiene la ecuación fundamental de la hidrostática, de la cual el principio de Pascal y el de Arquímedes pueden considerarse consecuencias.

PRINCIPIO DE PASCAL

Se resume en la frase: la presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, la presión en todo el fluido es constante.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. 

LEY DE STOKES

Es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas. Se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds.