mecánica en la medicina objetivos: comprender los conceptos de posición, velocidad,...

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  • Diapositiva 1
  • Mecnica en la Medicina Objetivos: Comprender los conceptos de posicin, velocidad, aceleracin, rotacin, fuerza y torque sobre la base del movimiento del cuerpo humano. www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09 Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile
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  • La Posicin Una posicin se define por un punto de partida y la distancia a este. El punto de partida Distancia al punto de partida www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • El tiempo La otra variable que necesitamos es el tiempo que se denota por lo general con la letra t. x es la distancia recorrida al tiempo t lo que se indica con la funcin t x www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Velocidad Una forma de caracterizar el movimiento es calculndole la Velocidad que tiene en un momento t. La velocidad se define como: Velocidad* = Camino recorrido Tiempo transcurrido Metros Segundos = O como ecuacin: Donde x 1 es el punto en que nuestro corredor pasa en el tiempo t 1 y x 2 el punto en que pasa en el tiempo t 2. *En realidad es rapidez ya que velocidad incluye direccin. www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09 Cuidado: Valido para velocidades Constantes! En realidad:
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  • Unidades de Velocidad Conversin de Unidades 1 m = (1/1000) km 1 s = (1/3600) Hrs 1 = = 3.6 msms (1/1000) km (1/3600) Hrs km hrs Las Unidades Metros [m] Segundos [s] Kilmetros [km] Horas [Hrs] 1 km = 1000 m 1 Hrs = 3600 s 1 = = 0.2777 km Hrs (1000) m (3600) s msms www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Aceleracin El otro parmetro que describe el movimiento es la Aceleracin que un cuerpo tiene en un momento t. La Aceleracin se define como: Aceleracin = Variacin Velocidad Tiempo transcurrido Metros/Segundo Segundos = O como ecuacin: Donde x 1 es el punto en que nuestro corredor pasa en el tiempo t 1 y en que tiene la velocidad v 1 y x 2 el punto en que pasa en el tiempo t 2 y donde la velocidad es v 2 www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09 Cuidado: Valido para velocidades Constantes! En realidad:
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  • Caso aceleracin constante (1) (constante) Velocidad en el tiempo tVelocidad inicial (t=0) Tiempo transcurrido [m/s] www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Caso aceleracin constante (2) Posicin en el tiempo t Posicin inicial (t=0) [m] www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Posicin (x) Velocidad (v) Aceleracin (a) Definicin Casos: aceleracin constante Ecuaciones bsicas en cinemtica [m/s] [m] [m/s 2 ] www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Distancia (m) Tiempo (s) Records www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Distancia (m) Tiempo (s) Acelerar (Reserva de energa alto rendimiento max. 30 seg.) Correr (Energa Aerbica) Capacidad del cuerpo al acelerar www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • TiempoAcelerac.x0v0xv 3 s2 m/s 2 009.00 m6.00 m/s 27 s-0.05 m/s 2 9 m6.0 m/s152.78 m4.65 m/s 30 s-0.1 m/s 2 152.78 m4.65 m/s247.28 m1.65 m/s 3 s a 2 m/s2 27 s a -0.05 m/s2 30 s a -0.1 m/s2 Cuidado: t es el tiempo desde que la posicion era x0 y la velocidad v0. Ejercicio Nota: en este ejercicio se supuso una aceleracion. A continuacion se vera El tipo de aceleracion que logra el ser humano. www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Simulador www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09 Simulador se puede encontrar bajo mySoftware en mi pagina www.gphysics.net
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  • Reaccin Accin (3 Ley de Newton) Tercera Ley de Newton (Accin = Reaccin) www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Funcionamiento del cuerpo Como los msculos solo pueden tensar deben de trabajar en duplas: Musculo para abrir Musculo para cerrar www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • (2 Ley de Newton) Segunda Ley de Newton [N] (Newton) www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Componentes de la fuerza Componente para levantar el cuerpo Componente para avanzar www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Compensar peso Componente para levantar el cuerpo VariableValor M60 kg g9.8 m/s2 55 grad F717.8 N www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Impulsar el cuerpo Componente para levantar el cuerpo Componente para avanzar VariableValor F717.8 N m60 kg 55 grad a6.86 m/s 2 www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Torque La fuerza de los msculos se trasmite va el torque generado [Nm = kgm 2 /s 2 ] www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09 Cuidado en realidad:
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  • Simulador www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09 Simulador se puede encontrar bajo mySoftware en mi pagina www.gphysics.net
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  • Ejercicio La flexin es un problema de Torque L VariableValor L1.5 m d0.8 m 20 grad F/mg0.5 www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Si aplicamos una fuerza realizaremos trabajo. El concepto de trabajo www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Gaspard-Gustave Coriolis {Trabajo mecnico} = {Fuerza a lo largo de un camino} x {el camino recorrido} s F La definicin de trabajo J (Joule) = N m www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Caso persona pasa de caminar a correr. Velocidad critica? Calcular la energa TiempoAcelerac.x0xW 3 s2 m/s 2 09.00 m1080.0 J 27 s-0.05 m/s 2 9 m152.78 m- 431.3 J 30 s-0.1 m/s 2 152.78 m247.28 m- 567.0 J www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Usando la segunda ley de Newton Energa cintica J (Joule) = N m www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09 TiempoAcelerac.v0vW 3 s2 m/s 2 06.00 m/s1080 J 27 s-0.05 m/s 2 6.0 m/s4.65 m/s- 431.3 J 30 s-0.1 m/s 2 4.65 m/s1.65 m/s- 567.0 J
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  • Rotacin de un miembro www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Relacin entre velocidad tangencial y angular Un objeto que rota en un radio r recorre al dar una vuelta una distancia 2 r en un tiempo t. En el mismo tiempo t el ngulo varia en 2 O sea www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Aceleracin centrifuga Si un cuerpo no esta amarado se alejara. el observador que no gira con el objeto percibe como que este acelera hacia la tierra (aceleracin centrpeta) Inercia Todo cuerpo trata de mantener su estado actual. Ej. Continuar con la misma velocidad en forma rectilnea. Debemos definir una aceleracin angular www.gphysics.net UACH-Kinesiologia-Fisica-02-Cinematica-Introduccin Versin 10.07
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  • Relacin entre aceleracin tangencial y angular www.gphysics.net UACH-Kinesiologia-Fisica-02-Cinematica-Introduccin Versin 10.07 Pitagoras: Si
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  • Pregunta para el taller de maana Que pasa cuando la aceleracin centrifuga es mayor que la gravitacional? 30 www.gphysics.net UACH-Kinesiologia-Fisica-02-Cinematica-Introduccin Versin 10.07
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  • Numero de Froude El caso critico muestra un cambio de comportamiento, de leyes que aplican y forma de operar el sistema: www.gphysics.net UACH-Kinesiologia-Fisica-02-Como Caminamos Versin 10.07 En estos casos se acostumbra generar un numero que divide los comportamientos. En este caso se defini el numero de Froude: Numero de Froude El limite ocurre aqu en el caso que este numero sobrepase el 1.
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  • ParmetroValor Altura [m]0.8 g [m/s 2 ]9.8 Velocidad ciritica [m/s]2.8 Caso persona pasa de caminar a correr. Velocidad critica? Ejercicio www.gphysics.net UACH-Fisica-en-la-Mediciona-01-Mecanica-en-la-Medicina Versin 03.09
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  • Contacto Dr. Willy H. Gerber wgerber@gphysics.net Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile ww