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Palancas en el cuerpo humano
EQUIPO 3
23-FEBRERO-2012
IDENTIFICACIÓN DE UN CONCEPTO PROBLEMÁTICO PARA SU COMPRENSIÓNDENTRO DE LA MECÁNICA
El principio de palanca es un concepto teórico estudiado en el aula, pero que se aplica diariamente a cada actividad que se realiza.
Sin ir más lejos nuestro cuerpo utiliza para moverse diferentes tipos de palancas. Sin embargo no se le da la importancia necesaria en la explicación del funcionamiento de la misma.
Ahora bien, ¿que es una palanca? Es una barra rígida que puede girar en torno a un punto de apoyo fijo. La longitud de la palanca entre el punto de apoyo y el punto de aplicación de la resistencia se llama brazo de resistencia, y la longitud entre el punto de apoyo y el punto de aplicación de la fuerza se llama brazo de fuerza.
Su empleo esta íntimamente relacionada con su ventaja mecánica, que es la relación entre la longitud del brazo de potencia y la del brazo de resistencia.
La función usual de una palanca es obtener una ventaja mecánica de modo que una pequeña fuerza aplicada en un extremo de una palanca a gran distancia del punto de apoyo, produzca una fuerza mayor que opere a una distancia más corta del punto de apoyo en el otro, o bien que un movimiento aplicado en un extremo produzca un movimiento mucho más rápido en el otro.
Esto proviene de la ley de proporcionalidad, descubierta por Arquímedes, entre el peso y la distancia necesaria con el punto de apoyo, que permita equilibrar las fuerzas. Arquímedes sabía que no existe peso imposible de levantar, aún con una fuerza débil, si para eso se utiliza una palanca.
La ley de la proporcionalidad explica porque una palanca puede estar en equilibrio teniendo en un extremo una bola de 100kg y en el otro una de 5kg
Una palanca está en equilibrio cuando el momento de fuerza total hacia la izquierda es igual al momento de fuerza total hacia la derecha (el momento es el giro o rotación de un cuerpo alrededor de un eje).
Existen tres tipos de palancas, clasificables según las posiciones relativas de la fuerza y la resistencia con respecto al punto de apoyo:
-Palanca de Primer Grado
El punto de apoyo se halla entre la fuerza y la resistencia. También se le llama palanca de equilibrio. Ejemplos de este tipo de palanca son el las tijeras, las tenazas y los alicates.
-Palanca de segundo géneroLa resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza. Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, y el cascanueces.
-Palanca de tercer género
La fuerza se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia. El tercer tipo es notable porque la fuerza aplicada debe ser mayor que la fuerza que se requeriría para mover el objeto sin la palanca. Este tipo de palancas se utiliza cuando lo que se requiere es amplificar la distancia que el objeto recorre.
Ejemplos de este tipo de palancas son las pinzas que se utilizan para depilar y sacar hielos.
Muchos de los músculos y huesos del cuerpo actúan como palancas. Las de tercera clase son las más frecuentes. Principalmente se hallan en las extremidades, y están destinadas a permitir grandes, amplios y poderosos movimientos.
Las de las piernas son más fuertes que las de los brazos, aunque tiene menos variedad de posiciones al moverse. Con las palancas en el cuerpo es posible ejercer fuerzas mayores que las que se quieren vencer, sin dificultar la realización de movimientos muy rápidos.
ELEMENTOS ANATOMICOS ELEMENTOS MECANICOSHUESOS ---------- PALANCASARTICULACIONES ---------- JUNTASMUSCULOS --------- MOTORESTENDONES --------- CABLESLIGAMENTOS ------ REFUERZOS Y CIERRES
En estos casos F está representada por la fuerza que ejercen los músculos encargados de producir los movimientos, R es la fuerza a vencer (a levantar, a mover) y el punto de apoyo es la articulación alrededor del cual giran los huesos.
Las palancas nos permiten obtener lo que llamamos una ventaja mecánica, bien sea multiplicando nuestra fuerza, ampliando la velocidad del movimiento o aumentando nuestra precisión.
Al ejercer una fuerza en un punto de la palanca, ésta se transmite a través de ella, recibiéndose modificada en otro punto. Esta fuerza transmitida y modificada por la palanca se utiliza para vencer una resistencia.
En función de la situación del punto de apoyo, del punto de aplicación de la fuerza ejercida y del punto en el que la resistencia es vencida, existen tres tipos de palancas.
Pero las palancas no están sólo en los artefactos construidos por el hombre, podemos encontrarlas por doquier en la naturaleza. Y como no, no podían faltar en una de las máquinas más perfectas que existen: el cuerpo humano.
De hecho, gran parte del movimiento de nuestro cuerpo puede explicarse a través del trabajo conjunto de huesos, músculos y articulaciones, que actúan como simples palancas.
1. PALANCAS DE PRIMER GÉNERO
En el movimiento de la cabeza cuando asentimos, encontramos una palanca de primer grado.Al desplazar la cabeza hacia atrás, el cráneo pivota sobre la vértebra atlas (el punto de apoyo).
Los músculos trapecio y esternocleidomastoideo, realizan la fuerza necesaria para mover el peso de la cabeza.
Otro ejemplo lo encontramos al realizar algo tan cotidiano como llamar a una puerta. El músculo que trabaja es el tríceps que como puedes ver arriba se inserta en el antebrazo por detrás del codo. Así el tríceps se contrae, haciendo que el antebrazo pivote sobre el codo, moviendo el peso del antebrazo y alejándolo de nuestro cuerpo
Es el mismo movimiento que cuando se lanza un tiro libre en baloncesto.
2. PALANCAS DE SEGUNDO GÉNERO
Las encontramos al caminar, un movimiento tan genuinamente humano. Al andar, se ponen en juego distintos músculos que accionan palancas de 2º grado, que multiplican la fuerza para que podamos desplazar el peso de nuestro cuerpo.
En la primera fase observamos cómo nos impulsamos para elevar el pie, jugando un papel primordial, los gemelos. Éstos al contraerse, transmiten su fuerza al talón de Aquiles, que vence el peso del cuerpo, haciendo pivotar el pie cerca del nacimiento de las falanges.
En la segunda fase, el pie se deposita en el suelo suavemente. Al apoyar el pie en el suelo, éste pivota sobre el talón (su punto de apoyo). La fuerza la realizan ahora los músculos tibiales que permiten que el peso se deposite suavemente en el suelo.
3. PALANCAS DE TERCER GÉNEROSon unas palancas muy utilizadas en el cuerpo humano. Su ventaja mecánica es que aumentan el movimiento, sacrificando así la fuerza, con el fin de conseguir una mayor velocidad y un mayor desplazamiento.
Podemos sujetar y elevar pesos en nuestras manos gracias a la acción de los bíceps, que ejercen la fuerza necesaria sobre el antebrazo. Éste pivota sobre el codo levantando así el brazo y acercando el objeto a nuestro cuerpo.
También los cuadriceps trabajan accionando una palanca de tercer género, cuando por ejemplo, damos una patada al balón en un partido de fútbol. Así los cuadriceps, hacen pivotar a la pierna hacia arriba, venciendo su peso. Fíjate que en este caso el punto de apoyo es la rodilla.
Como puedes observar nos hemos focalizado en algunas etapas de un movimiento concreto. En nuestros movimientos cotidianos el cuerpo utiliza multitud de músculos que concatenan diferentes palancas, combinándose la acción de muchas de ellas a la vez.
un brazo es una palanca de tercer género donde la fuerza se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia: la fuerza necesaria para levantar un peso va a ser inversamente proporcional a la distancia entre este y el punto de apoyo.
Es decir: f x d1 = r x d2 ------- f = r x 2 d1
Para que la palanca este en equilibrio: M = f x d1 + r x d2 = 0 donde r es resistencia, f fuerza y d distancia.
Para esto, será necesario hacer los cálculos antes de experimentar. Manteniendo constante el peso (0.25 kgr), calcular momento de a (que se ubicará en el punto de apoyo) con las tres diferentes distancias (20, 30 y 40 cm).
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