Departamento de Fisioterapia
BIOMECÁNICA Y FÍSICA APLICADA Teoría Grupo C ANNA ARNAL GÓMEZ CURSO ACADÉMICO 2011/2012 Biomecánica y Física aplicada 2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
FÍSICA APLICADA
Biomecánica y Física aplicada 2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
PROGRAMA FÍSICA Tema 1. Introducción a la Mecánica y a la Biomecánica Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Tema 3. El Equilibrio Tema 4. Problemas de Equilibrio: Métodos Gráficos. Tema 5. Problemas de Equilibrio: Métodos Numéricos Tema 6. Trabajo y Energía. Las Máquinas simples en Fisioterapia. Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad. Tema 8. Movimiento y cambio en el Movimiento: Introducción a la Dinámica. Tema 9. La Tendencia a Fluir: Introducción a la Mecánica de Fluidos. Tema 10. Electroestática. Tema 11. Circuitos Eléctricos.
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PROGRAMA Tema 12. Conducción en Líquidos: Bases Físicas de la Corriente Galvánica. Tema 13. Campo Electromagnético. Inducción. Magnetismo. Tema 14. Corriente Alterna I. Tema 15. Corriente Alterna II. Tema 16. Bases Físicas de la Electroterapia de Frecuencia Variable. Tema 17. Ondas I. Tema 18. Ondas II. Tema 19. Bases Físicas de la Fototerapia. Tema 20. El Láser. Tema 21. Bases Físicas de la Termoterapia I. Tema 22. Bases Físicas de la Termoterapia II.
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Tema 2.
Fuerza y Momento de Fuerza
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Objetivos
Conocer las tres leyes del movimiento de Newton. Saber qué es el momento de una fuerza. Saber qué es el momento de inercia y lo que significa.
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Conceptos MECÁNICA: rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos y su evolución en el tiempo bajo la acción de las fuerzas que lo producen. Comprende entre otras: Cinemática Dinámica Estática
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Newton
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Newton LEY I. Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, a menos que sea forzado a cambiar ese estado por fuerzas que actúan sobre él.
LEY II. El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz que se la ha impreso, y sigue la dirección de la línea recta en que se le imprime la fuerza.
LEY III. A toda acción se opone siempre una reacción igual; o bien: las acciones recíprocas de dos cuerpos, uno sobre otro, son siempre iguales y dirigidas hacia las opuestas.
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Leyes de Newton
Primera ley de Newton o Ley de Inercia Un cuerpo que está en reposo o moviéndose con velocidad rectilínea uniforme, seguirá su estado salvo que actúe una fuerza externa.
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Conceptos
Fuerza: es la magnitud física que cambia o tiende a cambiar el estado de reposo o movimiento uniforme de un cuerpo. La unidad de fuerza en el SI es el Newton (N). Inercia: es una propiedad del cuerpo que hace referencia a la resistencia al movimiento y al cambio en el movimiento. Está relacionada con la masa.
Ejemplo. Aplicando el primer principio de Newton, explicar: a) El fenómeno que experimentamos al ser lanzados hacia delante cuando el coche en que viajamos frena bruscamente.
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Leyes de Newton
Segunda ley de Newton o Ley de Fuerza La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional al producto de su masa y su aceleración .
Ejemplo: tenemos el brazo de un paciente de masa 7kg suspendido de una polea a la altura de la muñeca. Si hacemos fuerza sobre la cuerda y se acelera a 3m/s2, ¿Qué tensión soporta la cuerda?
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Conceptos Aceleración: es la tasa de cambio de la velocidad. La unidad en el SI es m/s2. La Unidad de Fuerza: La fuerza necesaria para comunicar a la unidad de masa la unidad de aceleración. En el SI la unidad de fuerza recibe le nombre de Newton (N). 1N = 1 kg · 1 m/s2 Masa: magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo. La unidad de masa en el SI es el kilogramo (kg). No debe confundirse con el peso, que es una fuerza. Peso: medida de la fuerza gravitatoria actuando sobre un objeto. Es la fuerza con la que la Tierra atrae al cuerpo. La unidad de peso en el SI es el Newton (N). P=m·g ¿Cuál es el peso de un cuerpo de masa 1 kg? Biomecánica y Física aplicada 2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Leyes de Newton
Tercera ley de Newton, Ley de acción y reacción. Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el cuerpo que la produjo.
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Momento de una fuerza
El momento de una fuerza (M) con respecto a un punto, es la tendencia de una fuerza a producir la rotación con respecto a un punto dado. Se mide en N·m en el SI. Momento positivo: sentido anti-horario.
Momento negativo: sentido horario
Las dimensiones son |M| = M·L2·T-2
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Momento de una fuerza Para que haya momento ha de haber un punto de apoyo o eje de rotación y una fuerza aplicada a cierta distancia. o Trazamos una cruz por el eje de rotación para medir la distancia de la fuerza. o Se mide la distancia perpendicular de la línea de acción de la fuerza y la cruz trazada. o Si la fuerza no es perpendicular a la cruz trazada, se descompone la fuerza en sus componentes Fx y Fy y se miden de nuevo las distancias perpendiculares de las componentes. oOJO con el signo del momento producido por cada componente.
ATENCIÓN: Si no hay Fuerza no hay momento y si no hay distancia no hay momento Biomecánica y Física aplicada 2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Momento de una fuerza
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Momento de una fuerza
El momento de una fuerza depende de la fuerza y la distancia, es decir, que una misma fuerza puede tener distinto efecto giratorio dependiendo de su punto de aplicaci贸n.
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Momento de una fuerza En la primera figura, el tornillo avanza en una dirección perpendicular al plano de la página, y hacia el lector (momento positivo). El módulo del momento es F·d. En la segunda figura, el tornillo avanza en una dirección perpendicular al plano de la página, y hacia dentro (sentido contrario al anterior, negativo»horario). El módulo del momento es F·2d. Con una llave más larga estamos en una situación más favorable que disponiendo de una llave más corta. En la tercera figura, el tornillo avanza en una dirección perpendicular al plano de la página, y hacia el lector. El módulo del momento es F·sen30·2d=F·d. Esta situación es equivalente a la primera. Biomecánica y Física aplicada 2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Momento de una fuerza Ejemplos:
Brazo a 90º de abducción que soporta en la mano el peso de una pelota de 5N. Teniendo en cuenta que la longitud del brazo es de 30,5 cm. ¿Cuál es el momento que se produce?
Brazo a 30º de abducción que soporta en la mano el peso de una pelota de 5N. Teniendo en cuenta que la longitud del brazo es de 30,5 cm. ¿Cuál es el momento que se produce?
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Momento de Inercia Oposición que muestra un cuerpo a cambiar su estado de giro.
Donde: I = momento de inercia α=aceleración angular Se mide en Kg/m²
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Moment de inèrcia •
El momento de inercia o inercia rotacional es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo.
•
Magnitud escalar que refleja la dsitribución de masas de un cuerpo o un sistema de aprticulas en rotación respecto al eje de giro.
•
El momento de inercia solo depende de: • la geometría del cuerpo. • la posición de del eje de giro.
•
No depende de fuerzas que intervienen en el movimiento.
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El momento de inercia tiene un papel análogo al de la masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme.
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Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza Dar los pesos de los siguientes objetos: a) Un adulto de masa 70 kg b) Una cabeza humana de masa 4 kg c) Una moneda de masa 3’56 g
Si un cuerpo que está sujeto a un conjunto de fuerzas permanece en reposo, ¿qué podemos afirmar sobre las fuerzas que están actuando?
Cuando un fisioterapeuta aplica una fuerza con la mano sobre la pierna de un paciente, la pierna del paciente aplica una fuerza igual y opuesta sobre la mano del fisioterapeuta. ¿Por qué éste debe tomar precauciones al igualar su esfuerzo con el que hace el paciente?
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Hem terminat!
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