Características mecánicas de huesos y tendones

Explica las características mecánicas del hueso

El tejido óseo es un material anisotrópico, sus propiedades dependen de la dirección de las fuerzas que actúan sobre él. Su gran resistencia y rigidez debido a su componente mineral hace que su grado de deformación hacia la fractura sea pequeño. Es frágil ante cargas muy grandes y falla antes que otros materiales biológicos. Tiene el módulo de Young alto con respecto a otros tejidos vivos. El tejido óseo responde diferente dependiendo de la pendiente de aplicación de la carga y la duración. Cuanto mayor sea la velocidad de carga que se aplique, el hueso puede soportar un mayor esfuerzo y se logra una mayor tensión antes de la fractura.

• Respuesta elástica: Cuando una carga se aplica el hueso se deformará en longitud o ángulo. Esto es considerado como rango elástico, porque cuando se deja de aplicar la carga el hueso recobra la forma o longitud original.

• Respuesta plástica: Con el aumento de la carga el tejido óseo tiende a cederse produciéndose microroturas del tejido. El hueso empieza a estar deformado permanentemente e incluso llegar a fracturarse si persiste la carga.

Explica las características mecánicas del tendón

Se compone principalmente de células, fibras de colágeno y glucoproteínas. El tendón es más resistente que el ligamento debido a su alta concentración de colágeno, que es la proteína fibrosa más resistente y sus fibras se disponen paralelas a la dirección de la fuerza de tracción. En el ligamento en estado relajado sus fibras están orientadas en todas direcciones. La relación entre la carga y la deformación es similar a la de los ligamentos. Cuando las cargas exceden sus propiedades fisiológicas de estiramiento son susceptibles a lesionarse las fibras de colágeno. El estiramiento del tendón depende de la forma en la que este es sometido a cargas de tensión, por ejemplo en el trabajo de flexibilidad. Los tendones también presentan propiedades viscoelásticas, es decir, su alargamiento depende no solo de la magnitud de la fuerza, sino también de la velocidad y del tipo. Debido a esto muestran fenómenos de relajación, fluencia lenta e histéresis. Cuando se aplica sobre un tendón diferentes ciclos de carga/descarga, la curva tensión-deformación pierde progresivamente la rigidez. La recuperación de las dimensiones iniciales en estos cuerpos viscoelásticos es más lenta que en los cuerpos elásticos por su alto grado de histéresis. En cuanto a la velocidad, cuanto mayor sea la velocidad de alargamiento mayor será la rigidez del tendón. Estas características viscoelásticas son el resultado de la viscosidad de la matriz interfibrilar de los mucopolisacáridos.

¿Qué es un sistema de palancas?

Define el concepto de ventaja mecánica y pon un ejemplo en el cuerpo humano en el que el sistema tenga ventaja mecánica y otro en el que no. Se trata de un sistema formado por una barra rígida que gira gracias a un fulcro o eje de rotación y vence una resistencia por medio de la potencia. Sobre la barra rígida actúan tres fuerzas: - Potencia: Fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado - Resistencia: Fuerza ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover - Fuerza de apoyo: Fuerza ejercida por el fulcro sobre la palanca Las fuerzas resultantes dependen de la distancia de cada fuerza al fulcro. Podemos distinguir el brazo de potencia (distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo) y el brazo de resistencia (distancia entre la fuerza de la resistencia y el punto de apoyo). En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación P x Bp = R x Br. (potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo) La ventaja mecánica se define como el parámetro que resulta de dividir el valor numérico de la resistencia de un cuerpo entre la potencia o fuerza aplicada sobre este: V.M=R/P. Una palanca puede ser evaluada por su efectividad determinando su ventaja mecánica: - Cuando la ventaja mecánica de una palanca es igual a uno, sirve para alterar la dirección de movimiento o equilibrarla. - Cuando es mayor a uno, el momento generado se amplifica por el gran brazo de fuerza de movimiento. - Cuando es menor a uno se necesita una mayor fuerza de movimiento para superar la fuerza de resistencia.

Indica la influencia del tamaño, forma y peso de los objetos a lanzar/empujar, y si el lanzamiento es de precisión en vez de longitud.

¿Qué es un sistema de palancas? Define el concepto de ventaja mecánica y pon un ejemplo en el cuerpo humano en el que el sistema tenga ventaja mecánica y otro en el que no.

Se trata de un sistema formado por una barra rígida que gira gracias a un fulcro o eje de rotación y vence una resistencia por medio de la potencia.

Sobre la barra rígida actúan tres fuerzas: - Potencia: Fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado - Resistencia: Fuerza ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover - Fuerza de apoyo: Fuerza ejercida por el fulcro sobre la palanca Las fuerzas resultantes dependen de la distancia de cada fuerza al fulcro. Podemos distinguir el brazo de potencia (distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo) y el brazo de resistencia (distancia entre la fuerza de la resistencia y el punto de apoyo). En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación P x Bp = R x Br. (potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo) La ventaja mecánica se define como el parámetro que resulta de dividir el valor numérico de la resistencia de un cuerpo entre la potencia o fuerza aplicada sobre este: V.M=R/P. Una palanca puede ser evaluada por su efectividad determinando su ventaja mecánica: - Cuando la ventaja mecánica de una palanca es igual a uno, sirve para alterar la dirección de movimiento o equilibrarla. - Cuando es mayor a uno, el momento generado se amplifica por el gran brazo de fuerza de movimiento. - Cuando es menor a uno se necesita una mayor fuerza de movimiento para superar la fuerza de resistencia.

Describe las diferencias entre los patrones de lanzamiento/golpeo y los patrones de impulsión.

Explica el fundamento y utilidad de la medición de la máxima potencia con el uso de medidores linealesAl realizar los test con pesos libres, nos podemos acercar bastante a la situación real de competición, pero nos quedamos escasos de información. Con el dispositivo electrónico de medición lineal de posición, útil para medir la fuerza concéntrica, denominado isocontrol, se pueden conseguir los mismos datos que con los pesos libres y, además, otros relacionados con la velocidad, fuerza y potencia desarrolladas durante el ejercicio. Realiza una medición directa del espacio recorrido por la resistencia en función del tiempo obteniendo un dato cada milisegundo. Además, con el uso de medidores lineales se puede ver de una manera clara que el pico de potencia siempre se alcanza un poco antes del pico de velocidad.

Explica los mecanismos de optimización de la marcha

Nuestro organismo desarrolla mecanismos de optimización de la marcha que mejoran su rendimiento a través de transferencias de energía y de la minimización del desplazamiento del CDG. - Dicha transferencia de energía se basa en conversiones de energía cinética a potencial y en la transferencia de energía entre segmentos. - Durante la fase de apoyo bipodal la energía potencial del tronco es mínima y su energía cinética máxima. Pero durante la mitad de la fase de apoyo monopodal el tronco se eleva sobre la pierna reduciendo su velocidad, lo que lleva a la transformación en EP parte de su EC. En cambio, durante el resto del apoyo monopodal vuelve a reducir su altura incrementando su EC. - Los cambios en la energía mecánica del cuerpo entero son inferiores a la suma de los cambios producidos en el torso, muslo y pierna, lo que demuestra una transferencia energética entre los segmentos. Dicha transferencia se produce a través de los músculos. - En la minimización del desplazamiento del Centro de Gravedad se han identificado 6 mecanismos fundamentales de optimización de la marcha dirigidos a la reducción de las oscilaciones que presentaría teóricamente el CG si tales mecanismos no estuvieran presentes. Estos mecanismos son: - La rotación pélvica (plano transversal) - Caída pélvica (plano frontal) - La flexión de la rodilla en el centro de la fase de apoyo - El contacto mediante el talón - El despegue mediante el antepié - La angulación fisiológica en valgo de la rodilla.

Explica cómo realizar el cálculo de 1RM mediante la medición isoinercial utilizando pesos libres instrumentos de medida.

Cuando medimos una activación isoinercial (pesos libres) en acción concéntrica y saltos (CEA), las principales mediciones son la fuerza dinámica máxima y relativa, la fuerza explosiva dinámica en cualquier punto de la curva o entre dos puntos y la fuerza explosiva máxima, la potencia y el déficit de fuerza. También se pueden hacer mediciones de resistencia a la fuerza con cualquier carga.

Estos métodos de medición pueden ser de tres clases, en función del tipo de material que se utilice para la medición:

La utilización de pesos libres sin instrumentos adicionales de medida. Pesos libres medidos a través de un medidor lineal de posición. Plataformas de fuerza.

El primer método es el sistema más habitual y sencillo y barato de medir la fuerza, aunque sólo puede proporcionar información sobre valores de fuerza dinámica máxima expresados en kilogramos desplazados en sentido vertical, generalmente.

El resultado de estos test también se conoce como «una repetición máxima» (1 RM). El procedimiento para determinar la 1 RM consiste en realizar un pequeño calentamiento de tres o cuatro repeticiones con el 50 y 70% de la fuerza dinámica máxima, para alcanzar de manera progresiva en tres o cuatro intentos el máximo peso que podemos desplazar.

Explica las ventajas y desventajas de la valoración isocinética

La medición isocinética consiste en realizar activaciones musculares concéntricas y excéntricas, en las que la velocidad permanece constante durante la mayor parte del recorrido.

Ventajas:

Las máquinas tienen una aplicación más apropiada con velocidades muy bajas y con activaciones isométricas que se pueden realizar en distintos ángulos. Permite comparar músculos agonistas y antagonistas, medir acciones isométricas, concéntricas y excéntricas y comparar los miembros entre sí (desequilibrios). Se miden variables: cantidad de momento muscular durante el movimiento angular (trabajo muscular), la posición angular o el tiempo que se tarda en alcanzar el pico máximo de momento de fuerza.

Desventajas de las mediciones isocinéticas:

• Movimiento no natural.

• Las activaciones isocinéticas sólo pueden realizarse con máquinas electrónicas especiales que requieren mucho coste material.

• La medición y el entrenamiento se hacen en articulaciones aisladas. Muchos niveles de errores de medida.

• Cuanto mayor es la velocidad, menor es la fiabilidad.

• Las medidas en flexión son menos fiables que en extensión.