Ejercicio 1: Estática en Biomecánica

Summary

En este video, se presenta un ejercicio de estática aplicada a la biomecánica. El objetivo es determinar la fuerza desarrollada por el bíceps y la reacción en la articulación del codo para mantener un brazo en una posición específica. Se analiza el peso y el centro de gravedad del antebrazo, el ángulo y la posición del músculo bíceps. A través de diagramas de cuerpo libre y ecuaciones de estática, se calculan las fuerzas y momentos correspondientes. Finalmente, se obtiene la fuerza del músculo, las componentes de la reacción en el codo y su magnitud total. El video invita a suscribirse y a seguir aprendiendo sobre biomecánica.

Takeaways

• 📚 Este video trata sobre el tema de la estática aplicada a la biomecánica, específicamente para realizar un ejercicio práctico.
• 💪 Se analiza la posición del brazo de una persona y se busca determinar la fuerza desarrollada por el bíceps y la reacción en la articulación del codo.
• 📏 Se proporcionan datos como la masa del antebrazo (1.5 kg), la distancia del centro de gravedad del antebrazo al codo (15 cm) y la inserción del bíceps a 3 cm del codo.
• 📐 El ángulo formado por el bíceps con la horizontal es de 80 grados, lo cual es crucial para el cálculo de fuerzas.
• 🔍 Se construye un diagrama de cuerpo libre del segmento del antebrazo, identificando las fuerzas presentes: fuerza del músculo, reacciones en la articulación y peso del segmento.
• ⚖️ Se asume que las reacciones en la articulación (horizontal y vertical) son positivas y se llaman rx y ry respectivamente.
• 📉 Se aplica la ley de la suma de fuerzas a cero, obteniendo ecuaciones para las fuerzas en los ejes X e Y.
• 🔄 Se utiliza el principio de la sumatoria de momentos en torno a un punto para resolver las incógnitas, eligiendo la articulación del codo como punto de referencia.
• 📝 Se resuelven las ecuaciones para encontrar la fuerza del bíceps (74.81 N) y las componentes de la reacción en la articulación (rx = 13.02 N, ry = -58.98 N).
• 🔢 Se calcula la reacción total en la articulación del codo, obteniendo un valor de 60.30 N.
• 🎓 El video concluye con la resolución del ejercicio y se menciona que en futuras oportunidades se abordará el mismo ejercicio de manera vectorial.

Q & A

¿Qué es la estática aplicada a la biomecánica y cómo se relaciona con el ejercicio planteado en el script?

La estática aplicada a la biomecánica es el estudio de las fuerzas estáticas que actúan sobre los cuerpos en movimiento o en reposo, y cómo estas fuerzas afectan al cuerpo humano. En el ejercicio, se utiliza la estática para calcular la fuerza desarrollada por el bíceps y la reacción en la articulación del codo al mantener una posición determinada.

¿Cuál es el peso del segmento antebrazo humano según el script?

El peso del segmento antebrazo humano es de 1.5 kilogramos.

¿Dónde se encuentra el centro de gravedad del segmento antebrazo humano según el script?

El centro de gravedad del segmento antebrazo humano se encuentra a una distancia de 15 centímetros del codo.

¿Cómo se determina la posición del músculo bíceps en relación con la horizontal según el script?

El músculo bíceps se inserta a 3 centímetros del codo y forma un ángulo de 80 grados con la horizontal.

¿Cuál es el primer paso para construir el diagrama de cuerpo libre del segmento antebrazo humano?

El primer paso es separar el segmento que se quiere analizar, en este caso el antebrazo, del resto del cuerpo, para luego ubicar las diferentes fuerzas que se encuentran en biomecánica.

¿Cuáles son las fuerzas que se consideran en el diagrama de cuerpo libre del antebrazo según el script?

Las fuerzas consideradas en el diagrama de cuerpo libre son la fuerza del músculo bíceps, las reacciones en la articulación del codo (componente horizontal 'rx' y vertical 'ry'), y el peso del segmento antebrazo.

¿Cómo se asume la dirección de las reacciones en la articulación del codo en el script?

En el script, se asume que ambas componentes de las reacciones en la articulación del codo son positivas, con 'rx' horizontal de izquierda a derecha y 'ry' vertical de abajo hacia arriba.

¿Cómo se calcula el peso del segmento antebrazo humano en newtons y qué valor se utiliza para la gravedad?

El peso del segmento antebrazo se calcula multiplicando la masa del segmento (1.5 kg) por la gravedad (9.81 m/s²), dando como resultado un peso de 14.715 newton.

¿Cuáles son los dos principios de la estática que se aplican en el script para resolver el ejercicio?

Los dos principios de la estática aplicados son: 1) la sumatoria de fuerzas en cada eje debe ser igual a cero, y 2) la sumatoria de momentos en un punto dado debe ser igual a cero.

¿Cómo se determina la fuerza desarrollada por el bíceps según el script?

Se determina la fuerza desarrollada por el bíceps resolviendo las ecuaciones de sumatoria de fuerzas y momentos, obteniendo un valor de 74.80014 newton.

¿Cómo se calculan las componentes de la reacción en la articulación del codo en el script?

Después de calcular la fuerza del bíceps, se reemplaza este valor en las ecuaciones de sumatoria de fuerzas para calcular las componentes 'rx' y 'ry' de la reacción en la articulación del codo.

¿Cuál es el valor de la reacción total en la articulación del codo y cómo se calcula?

La reacción total en la articulación del codo es de 60.30097 newton y se calcula como la raíz cuadrada de la suma de las componentes 'rx' y 'ry' al cuadrado.