UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD CIENCIAS MÉDICAS
ESCUELA DE MEDICINA
ESCUELA DE MEDICINA
- CÁTEDRA DE BIOFISÍCA-
LEYES DE NEWTON
| Primera ley o ley de inercía | Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él. |
| Segunda ley o Principio Fundamental de la Dinámica | La fuerza que actua sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración. |
| Tercera ley o Principio de acción-reacción | Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto. |
La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercía, nos dice
que si sobre un cuerpo no actua ningún otro, este permanecerá
indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante
(incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).
Como
sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el
observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren,
el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren,
mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una
estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad.
La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales,
que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un
cuerpo sobre el que no actua ninguna fuerza neta se mueve con velocidad
constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial,
puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos,
pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el
problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en
un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en
la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.
La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:
F = m a
La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.
Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por
ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo
para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia
arriba.
Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros tambien
nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra
persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.
Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre si, puesto que actuan sobre cuerpos distintos.
La marcha es un proceso de locomoción en el que el nuestro cuerpo
estando de pie, se desplaza de un lugar a otro, siendo su peso
soportado de forma alternante por ambos miembros inferiores.
Mientras
el cuerpo se desplaza sobre la pierna de soporte, la otra pierna se
balancea hacia delante como preparación para el siguiente apoyo. Uno de
los pies se encuentra siempre en el suelo y, en el período de
transferencia de peso del cuerpo de la pierna retrasada a la adelantada,
existe un breve intervalo de tiempo durante el cual ambos pies
descansan sobre el suelo.
Biomecánica de la fase de apoyo de la marcha
La
fase de apoyo comienza cuando el talón contacta con el suelo y termina
con el despegue de los dedos. La división en dos fases del contacto del
metatarsiano del pie y de la punta de los dedos, constituye un período
de doble apoyo que caracteriza la marcha y que no ocurre en la carrera.
Esta fase de apoyo influye de la siguiente manera en las distintas
partes del cuerpo:
1. Columna vertebral y pelvis: Rotación de la pelvis
hacia el mismo lado del apoyo y la columna hacia el lado contrario,
Inclinación lateral de la pierna de apoyo.
2. Cadera: Los movimientos que se producen son la
reducción de la rotación externa, después de una inclinación interna,
impide la aducción del muslo y descenso de la pelvis hacia el lado
contrario. Los músculos que actúan durante la primera parte de la fase
de apoyo son los tres glúteos que se contraen con intensidad moderada,
pero en la parte media disminuyen las contracciones del glúteo mayor y
del medio. En la última parte de esta fase se contraen los abductores.
3. Rodilla: Los movimientos que se producen son ligera
flexión durante el contacto, que continúa hacia la fase media, seguida
por la extensión hasta que el talón despega cuando se flexiona la
rodilla para comenzar con el impulso. La flexión baja la trayectoria vertical del centro de gravedad del cuerpo, incrementándose la eficacia de la marcha.
4. Tobillo y pie: Los movimientos producidos en este
fase son la ligera flexión plantar seguida de una ligera flexión dorsal.
Por ello los músculos que actúan son el tibial anterior en la primera
fase de apoyo,
Biomecánica de la fase de Oscilación de la Marcha
Esta
fase, como ya sabemos, comienza con el despegue de los dedos y termina
con el choque del talón. En ella intervienen las siguientes partes del
cuerpo:
1. Columna y pelvis: Los movimientos que se producen
son la rotación de la pelvis en sentido contrario a la pierna que se
apoya y a la columna, con ligera rotación lateral de la pelvis hacia la
pierna que no se ha apoyado.
2. Cadera: Los
movimientos son de flexión, rotación externa (por la rotación de la
pelvis), abducción al comienzo y al final de la fase. Para ello los
músculos actuantes son el sartorio, tensor de la fascia lata, pectíneo,
psoas ilíaco, recto femoral y la cabeza corta del bíceps femoral, que se
contraen precozmente en la primera fase del impulso
3. Rodilla: Los movimientos son la flexión en la
primera mitad y extensión en la segunda parte. Para ello los músculos
que trabajan al igual que en la flexión de la cadera hay una pequeña
oscilación debida a los extensores del cuádriceps que se contraen
ligeramente al final de esta fase, así como el sartorio y los
isquiotibiales que aumentan su actividad en la marcha rápida.
4. Tobillo y pie: Hay dorsiflexión (evita la flexión
plantar) y trabajan el tibial anterior, extensor largo de los dedos y
del pulgar que se contraen al comienzo de la fase de oscilación y que
disminuye durante la parte media de esta fase. Al final de la misma este
grupo de músculos se contraen otra vez potentemente como preparación
del contacto del talón; los flexores plantares están completamente
relajados durante toda la fase.
La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.
Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de
adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad
se le da el nombre de fluidez.
Son fluidos tanto los líquidos como los gases, y su forma puede cambiar
fácilmente por escurrimiento debido a la acción de fuerzas pequeñas.
Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.
Principio de Pascal
En física, el principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662).
El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre un fluido no compresible contenido
en un recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en
todas las direcciones y a todas partes del recipiente.
Este tipo de fenomeno se puede apreciar, por ejemplo en la prensa hidráulica la cual funciona aplicando este principio.
Definimos compresibilidad como la capacidad que tiene un fluido para disminuir el volumen que ocupa al ser sometido a la acción de fuerzas.
Principio de Arquímedes
El
principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o
parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba
con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desalojado.
El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho
fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente
del objeto, éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente
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