Laboratorio 2

Física Biológica

Determinación de la fuerza muscular en una persona

Profesor Ricardo Portugal Vera

Mauricio García Cárdenas Fiorella Ruiz Danckers Daniel Vera Carrasco Katherine Yuen Ato Víctor Andrés Zapata Salazar

Introducción Músculo es cada uno de los órganos contráctiles del cuerpo humano y de otros animales, formados por tejido muscular. Los músculos se relacionan íntimamente bien con el esqueleto -músculos esqueléticos-, o bien forman parte de la estructura de diversos órganos y aparatos -músculos visceralesLas Capacidades Físicas, dependen de sistemas físicos, relacionados con los procesos energéticos, están íntimamente ligadas con el movimiento, de esta forma, la fuerza muscular es la capacidad de superar una resistencia externa o interna, gracias a la tensión generada por la contracción muscular Al definir la fuerza nos encontramos con la necesidad de distinguir entre Fuerza como magnitud física y Fuerza como presupuesto para la ejecución de un movimiento deportivo. Desde el punto de vista biológico se entiende como la capacidad de un ser vivo para vencer o soportar una resistencia. En el ser humano viene determinada por la tensión generada en el aparato muscular producto de la contracción. Materiales * -

Dinamómetro de escala (0-50) kgf Muñequera Base de apoyo Argollas metálicas insertadas en soporte fijo o pared

Procedimiento 1. Cada integrante del grupo debe enganchar su antebrazo al dinamómetro ejerciendo la máxima tensión sobre este. Los resultados se anotaron en la siguiente tabla. N º 1 2 3 4

*

12 12

7.5 8

2 25.5 2 25.5

d1 (c – b) 23.5 23.5

26

12

2 28.5

26.5

8

27

7.5

Alumno T (kgf) Kathy Fiorella Maurici o Andrés

24

Materiales adjuntos en hoja anexa

a

b

11.5 2

c

29

d2 (a – b – 2) 3.5 4

En donde: T = Magnitud de la tensión sobre el dinamómetro d 1 = Distancia perpendicular entre las líneas de acción de la tensión (T) y la fuerza de contacto (F c ) d 2 = Distancia perpendicular entre las líneas de acción de la fuerza muscular (F m ) y la fuerza de contacto (F c )

1. Haciendo uso de la tabla # 1 y las ecuaciones de equilibrio completar la información de la siguiente tabla. N º 1 2 3 4

Alumno T (kgf) F m (kgf) F c (kgf) Kathy 12 80.57 68.57 Fiorella 12 70.5 58.5 Maurici 26 86.13 60.13 o Andrés 24 86.4 62.4

En donde: F m = Magnitud de la fuerza muscular (del bíceps) F c = Magnitud de la fuerza de contacto

Hacer el diagrama de fuerzas en cada uno de los casos.*

1. Determinar la sección transversal del músculo para cada uno de los casos. N º 1 2 3 4

Alumno F m (kgf) A (cm 2 ) Kathy Fiorella Maurici o Andrés

80.57 70.5

23.02 20.14

86.13

24.6

86.4

24.7

Cuestionario 1) ¿De acuerdo a la información de la Tabla Nº ¿Qué relación existe entre la magnitud de la tensión sobre el dinamómetro y las cualidades atléticas de la persona? La relación se comprende en que una persona que tenga una mayor calidad muscular esto quiere decir que desarrolle mayor cantidad de músculo magro( “marcado”)generara una mayor tensión que una persona que tenga mas grasa que músculo esto se debe a que un a persona con mayor cantidad de fibras musculares generara fuerzas mayores que una que no las tiene, según la cantidad de tensión que se les de a estas crecerán(hipertrofia muscular)en caso contrario se llamara(atrofia muscular). 2) ¿Que relación existe entre la fuerza muscular y la fuerza de contacto? La relación existente genera en los resultados un promedio de 12 a 16 puntos de diferencia entre la fuerza muscular y fuerza de contacto, al observar la tabla también verificamos que la relación de contacto que se refiere al recorrido que hace la articulación para propagar la fuerza debe ser equilibrada según el plano donde algún músculo trabaje, en este caso el bíceps. 3) A partir de la información de la Tabla Nº 2, expresar el mayor valor de la fuerza muscular en unidades del sistema internacional Fm=846.72 1kg=9.8N 4) ¿De qué factor (o factores) depende la mayor magnitud de la fuerza muscular (del bíceps)? *

Diagrama de fuerzas adjuntos en hoja anexa

La longitud de los huesos, los ángulos de inserción del músculo, posición de inserción del bíceps en el antebrazo. También se podría considerar en general la eficiencia neuromuscular, la longitud del músculo y el tono muscular 5) ¿El dinamómetro ha permitido determinar directamente la FUERZA MUSCULAR (del bíceps)? Explique Normalmente, un dinamómetro basa su funcionamiento en un resorte que sigue la Ley de Hooke, siendo las deformaciones proporcionales a la fuerza aplicada. Los dinamómetros los incorporan las máquinas de ensayo de materiales cuando son sometidos a diferentes esfuerzos, principalmente el ensayo de tracción, porque miden la fuerza de rotura que rompen las probetas de ensayo. En este caso aparte de la medida del dinamómetro también hacen falta otras referencias. El dinamómetro midió la magnitud de la tensión que ejerció cada alumno. 6) El trabajo realizado por el buzo sobre el dinamómetro. ¿en que tipo de energía se ha convertido? En este caso vendría a ser Energía Cinética ya que mueve la marca del dinamómetro para que éste registre la fuerza. 7) ¿Qué estudia la CINESIOLOGÍA o BIOMECÁNICA? La biomecánica o cinesiología es la parte de la física biológica que se encarga de estudiar principalmente las fuerzas musculares las cuales producen movimiento y equilibrio en el cuerpo humano. Es de vital importancia para atletas y terapeutas físicos ya que ellos necesitan saber que fuerzas específicas se necesitas para determinados movimientos. Observaciones y/o conclusiones 1. Como parte de nuestra vida cotidiana y base de nuestra carrera, es importante conocer los mecanismos de acción el cuerpo humano, su funcionamiento total y metabolismo. Es por ello que esta práctica es muy importante para poder conocer de qué manera funcionan nuestros músculos, la fuerza que estos ejercen y lo más importante: la relación de la física con la medicina. 2. Los músculos de nuestro cuerpo son un componente fundamental para el movimiento y equilibrio del mismo. Los músculos están compuestos principalmente por células fusiformes constituidas por el sarcolema, que es la membrana celular; y el sarcoplasma, que contienen las organelas,

el núcleo celular, mioglobina y un complejo entramado proteico de fibras llamadas actina y miosina, cuya principal propiedad es la contractilidad. 3. Al realizar el trabajo con el dinamómetro es importante saber que se debe realizar con el brazo en posición horizontal y el antebrazo en posición totalmente vertical. De manera contraria, saldrá un valor mayor al real ya que al doblar el antebrazo no se ejerce tanto esfuerzo y por ende la fuerza es mayor. Bibliografía 1. 2. 3. 4.

www.wikipedia.org Microsoft Encarta 2007 www.efdeportes.com MENDOZA DUEÑAS, Jorge. “Física” Edición Multimedia. Lima 2004.

Anexos 1. Materiales

Base de apoyo

Dinamómetro

Muñequera

2. Diagramas de fuerza

Diagrama Kathy

Diagrama Fiorella

Diagrama Mauricio

Diagrama Andrés