Biomecánica : Sistema de palancas del cuerpo humano

Sistema de palancas

La estructura del esqueleto del cuerpo humano está construida como un sistema de palancas. Digamos que una palanca es un segmento rígido que posee un punto fijo alrededor del cual puede realizar la rotación cuando se aplica sobre ella una fuerza externa o interna.

En la figura siguiente veremos los elementos que componen un sistema de palancas:

• F= Fulcro / punto de apoyo (Centro de rotación)
• R = Resistencia / carga a vencer o equilibrar
• P = Potencia / fuerza que hay que generar para vencer o equilibrar la resistencia
• Br = Brazo de resistencia, distancia del Fulcro (eje de rotación) al punto de aplicación de la Resistencia
• BP = Brazo de Potencia, distancia del Fulcro (eje de rotación) al punto de aplicación de la potencia
• El sistema está en equilibrio si:
• P x BP = R x BR

A- El sistema está en equilibrio, si el fulcro (eje de rotación) esta a la misma distancia de P (Punto de aplicación de la potencia, que en el caso del cuerpo humano corresponde al punto de inserción del musculo que actúa como motor en el segmento que sostiene la carga) y de R ( punto de aplicación de la resistencia a vencer) los dos brazos son iguales y la magnitud de las fuerzas es igual, por lo tanto el sistema está en equilibrio.

B- A medida que el BP sea mayor que el BR menor será la fuerza que tenemos que aplicar para vencer la Resistencia. Ventaja mecánica, por ejemplo si el brazo de potencia es 3 veces superior que el brazo de resistencia podre mantener el sistema en equilibrio usando una potencia(fuerza) 3 veces inferior a la resistencia(carga) que tengo que sostener.

C- Cuanto menor es el brazo de Potencia respecto al de Resistencia. Mayor debe ser la magnitud de la Potencia para vencer la Resistencia. Hay desventaja mecánica. Por ejemplo si el brazo de potencia es 3 veces menor que el brazo de resistencia, para mantener el sistema en equilibrio tendré que usar una potencia(fuerza) 3 veces superior a la resistencia(carga) que tengo que sostener.

Tipos de sistemas de palancaz

Dependiendo de la ubicación relativa de los puntos de aplicación de las fuerzas con respecto al eje de rotación de sistema (centro de giro) se distinguen tres tipos de palancas diferentes también en el cuerpo humano, a saber:

Palancas de primer género

presentamos como ejemplo la articulación Occipitoatloidea cuyo eje de rotación representa el Fulcro, identificado por una F; Los músculos extensores del cuello actúan aportando la fuerza motriz o Potencia representada por la letra P); y el peso de la cabeza es el que genera la carga a vencer denominada Resistencia y representada en la figura por la letra R

Este es un típico caso de Palanca de Primer Género: donde la articulación Occipitoatloidea que es el Fulcro (eje de rotación), se encuentra entre P=Potencia que es el punto de aplicación de la fuerza motriz por parte de la musculatura extensora del cuello en el cráneo, y R= Resistencia (carga a vencer) que es el peso de la cabeza.

Palancas de segundo género

Ejemplo: presentamos como ejemplo de un sistema de palanca de segundo genero el que encontramos al andar, en este movimiento 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 tendón de Aquiles, que vence el peso del cuerpo, haciendo pivotar el pie cerca del nacimiento de las falanges, esta articulación servirá como eje de rotación o Fulcro=F (apoyo); y donde los músculos extensores del tobillo aportaran la fuerza para realizar el movimiento o sea que representen la Potencia=P; y el peso del cuerpo es la carga que representa la Resistencia=P.

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

Palancas de tercer género

Ejemplo: presentamos como ejemplo de un sistema de palanca de tercer genero a la articulación del codo que servirá como eje de rotación o Fulcro=F (en el movimiento de flexión); y donde los músculos flexores del codo, (en especial tomamos como referencia al bíceps braquial) aportaran la fuerza para realizar el movimiento o sea que representen la Potencia=P; y el peso en la mano es la carga que representa la Resistencia=R.

Flexión de codo: F= Articulación del codo, R = Resistencia (generada por la tensión del cable, debido a la carga que cuelga de él), P = musculatura flexora del codo, inserción en el radio del bíceps braquial.

Las palancas de tercer género son las palancas más utilizadas en el cuerpo humano. Su ventaja mecánica consiste en que son capaces de aumentar el movimiento, sacrificando así la fuerza, con el fin de conseguir una mayor velocidad y un mayor desplazamiento.

Palancas en el cuerpo from Carlos Lozz