En esta circunstancias el ángulo entre la fuerza (F) y el desplazamiento (d) será de 180 grados
F = 100N
15 Kg.
d = 180º grados F Tercera: La fuerza actúa de manera vertical (hacia arriba arriba por ejemplo) sobre un objeto que se desplaza horizontalmente. El vector fuerza y el vector desplazamiento se encuentran en ángulo recto. Por lo tanto el ángulo entre la fuerza (F) y el desplazamiento (d) será de 90 grados.
N°2. Una fuerza de 100 N se aplica formando un ángulo de 30°con la horizontal, para mover 5 metros a velocidad constante a un cuerpo de 15 Kg.
F = 100 N
30°
15 Kg.
F
= 90º grados
d Tomen en cuenta la tercera situación para resolver la pregunta del mozo que lleva la fuente del cebiche!. Revisemos su compresión. Tenga la gentileza de resolver lo siguiente. Utilice la ecuación del trabajo para determinar el trabajo (vale la redundancia) realizado al aplicar una fuerza en las siguientes situaciones.
N°1. Una fuerza de 100 N se aplica sobre un cuerpo de 15 kilos desplazándolo horizontalmente 5 metros a velocidad constante.
N°3. N°3. Una fuerza vertical “jala” a un objeto de 15 kilogramos y lo levanta hasta una altura de 5 metros a velocidad constante. Considere g = 10m/s 2.
F 15 Kg.
N°4. N°4. Una fuerza de 50 N actúa sobre un bloque como indica la figura en un ángulo de 30°. 30°. El bloque se mueve horizontalmente a una distancia de 3.0 m.
CONCEPTO La energía se define como la:
Capacidad para producir trabajo 30° Existen muchas formas de energía (calorífica, magnética, radioactiva), pero en mecánica nos ocuparemos de dos tipos, la energía potencial y la energía cinética.
Energía Potencial
ENERGIA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD Albert Einsten consideraba que la materia y la energía son formas diferentes de una misma cosa y que una puede transformarse en la otra, según la siguiente fórmula:
E = mc²
Energía potencial es la energía almacenada o inactiva, es cuando un sistema tiene la capacidad de producir trabajo.
Por ejemplo un peso suspendido por una cuerda (recuerden como Schwarzennger elimina al extraterrestre en la película “Depredador”), o un arco (con o sin flecha) cuando se encuentra tenso. Esta energía almacenada de acuerdo a la posición del objeto es la denominada energía potencial.
Esta fórmula se lee como la energía (E), es el producto de la masa (m) por el cuadrado de la velocidad de la luz (c²) o, también, la energía es la materia altamente rarificada y recíprocamente la materia es la energía altamente condensada. Esto último se entienden como el principio de interconvertibilidad entre la materia y la energía.
ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL
ENERGIA POTENCIAL ELASTICA
Si uno quiere profundizar un poco podríamos decir que existen dos formas de energía potencial, una dependiente de la gravedad y otra dependiente de la capacidad elástica del objeto. Las llamaremos respectivamente: Energía potencial gravitacional y energía potencial elástica.
¿Cuál de los dos clavadistas tiene mayor energía potencial?
La energía potencial gravitacional, gravitacional , será aquella que resulta de la posición vertical del objeto (altura a la que se encuentra) .Esta energía será el resultado de la fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre el objeto. La energía potencial gravitacional, dependerá de dos variables, variables, la masa del objeto suspendido suspendido y de la altura. Existirá como es lógico una relación directa entre la energía potencial gravitacional y la masa del objeto, es decir a mayor masa, mayor energía potencial gravitacional. También con respecto a la altura la relación será directa, los objetos mas elevados tendrán mayor energía potencial gravitacional. Esto lo podríamos expresar así para los fanáticos de la ecuaciones:
Ep (grav) = masa x g x altura Ep (grav) = m x g x h Donde: Ep = M = g = h =
energía potencial masa expresada en kg aceleración de la gravedad (9,8m/s²) altura expresado en m
Para determinar la energía potencial gravitacional, es necesario asignar un punto de referencia arbitrario, para que sea nuestro cero (0) , lo usual es tomar el ras del suelo como el punto cero (0) de referencia, pero también puede ser la superficie de nuestra mesa de trabajo en el laboratorio. Debido a que la energía potencial gravitacional de un objeto es directamente proporcional a su altura sobre la posición cero, el doble de la altura determinará una energía potencial gravitacional también doble, una altura triple, triplicará la energía potencial y así sucesivamente.
La energía potencial elástica, es la segunda forma de energía potencial, es la energía almacenada en los materiales elásticos como resultado de su compresión o estiramiento (como un resorte). La cantidad de energía potencial elástica almacenada, dependerá de la capacidad de estiramiento o compresión del objeto. Esto evidentemente tiene aplicación para entender el trabajo muscular. Si consideramos a un músculo como un elástico o un resorte, la cantidad de fuerza será directamente proporcional a la cantidad de
03. Un encendedor “viaja” en el bolsillo de un aficionado al fútbol. Desde las las gradas inferiores hasta las superiores de la tribuna norte. 04. Un loquito realiza “puenting” y gracias a Dios, la cuerda de nylon que lo lo sostiene, realiza una fuerza ascendiente, antes que el loco llegue al suelo. 05. El resorte de una pistola de dardos, ejerce fuerza sobre este y sale sale disparado violentamente hacia el blanco.
04. La fuerza de rozamiento entre una carretera y las llantas llantas de un carro cuando se encuentran frenando.
05. Una nadadora, se se impulsa horizontalmente desde un poyo al iniciar una competencia.
Cuando el trabajo es realizado por fuerzas externas, la energía mecánica total del objeto se altera. Es decir que si la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección el trabajo será positivo y por consiguiente el objeto gana energía mecánica. Si la fuerza y el desplazamiento se encuentran en dirección opuesta entonces el trabajo será negativo , por lo tanto el objeto pierde energía mecánica. Las siguientes descripciones, involucran fuerzas externas actuando sobre un objeto. Examínelas y determine si el objeto realiza trabajo positivo (gana energía) o negativo (pierde energía). Luego indique si la ganancia o perdida ha originado un cambio en la energía cinética del objeto, en la energía potencial del mismo o en ambas formas de energía.
01. Andre Agassi deja caer una bola desde su mano y luego golpea fuertemente con la raqueta de manera horizontal.
06. Un levantador de pesas, aplica una fuerza que eleva las pesas por encima de su cabeza a velocidad constante.
A estas alturas podemos concluir que existe una relación entre el trabajo y la energía mecánica. Si el trabajo es realizado por fuerzas externas habrá un cambio en la energía mecánica total del objeto. Si solamente las fuerzas internas realizan el trabajo, no habrá cambio en la energía mecánica total, es decir esta se conserva. La ecuación para los matemáticos, que expresa este fenómeno es la siguiente:
Eci + Epi + Wext = Ecfinal + Epfinal 02. Un beisbolista impacta fuertemente una pelota, logrando que llegue hasta las graderias. El contacto del bate con la pelota se realizo en un angulo de 10 grados.
03. Un carpintero golpea un clavo clavo en un bloque de madera. La cabeza del martillo se mueve de manera horizontal cuando impacta sobre el clavo.
Donde:
Eci = Energía cinética interna Epi = Energía potencial interna Wext = Trabajo externo
Ec final = E. cinética final Ep final = E. potencial final
Fig. 1 El músculo liso, liso, es llamado también visceral (forma las vísceras del tubo digestivo, el estómago por ejemplo); interno (también es obvio el porque) y se le llama finalmente involuntario (obedece solo el sistema nervioso autónomo o de la vida “involuntaria”. Intenten detener a su estomago cuando se mueve y suena por ejemplo). No presenta sarcomera. Sus fibras tienen mucho menos Mioglobina y por lo tanto son blanquecinas, lo pueden reconocer cuando compran el “mondonguito” para cocinar un delicioso cau-cau.
MUSCULO LISO VISCERAL INTERNO INVOLUNTARIO NO TIENE SARCOMERA Sus proteínas contráctiles se organizan formando la sarcomera. sarcomera. Sus fibras son de color rojo por la presencia de una proteína llamada Mioglobina y uno lo puede reconocer fácilmente cuando compre la carne para una parrillada. A este tipo de músculo nos estaremos refiriendo en esta parte del seminario.
El músculo cardiaco, se encuentra como Uds. suponen en el corazón. Tiene sarcomera pero es involuntario y se le reconoce en los anticuchos.
MUSCULO CARDIACO MUSCULO ESTRIADO ESQUELETICO EXTERNO VOLUNTARIO TIENE SARCOMERA
ESTRIADO INVOLUNTARIO CON SARCOMERA
Todos los músculos tienen en común la capacidad de ejercer fuerzas de tr acción y por ende generar una fuerza fisiológicamente útil a nuestro organismo. La unidad responsable de la capacidad contráctil del músculo (esquelético se entiende) es la sarcómera. La contracción de las sarcomeras de un músculo es la causa de la contracción del mismo
Y COMO ES LA SARCÓMERA? La sarcomera es una estructura proteica y microscópica con capacidad de acortamiento, que presenta proteínas contráctiles de varios tipos. Su estructura básica es la siguiente:
Miofilamentos vistos transversalmente. Disposición hexagonal: filamentos finos; disposición triangular: filamentos gruesos.
Filamento grueso (Banda A). La Miosina tiene dos segmentos de meromiosina, ligera y pesada.
Esquema de acoplamiento y contracción, en la sarcomera (entre actina y miosina).
Los filamentos delgados están formados de Actina, Tropomiosina y Troponina (I, T y C). Los filamentos gruesos formados por Miosina y Meromiosina. Filamento delgado (Banda II):
A partir de este concepto podemos integrar el fenómeno de la contracción muscular solo necesitamos ahora precisar algunos conceptos. Si estudiamos al músculo desde el punto de vista físico, tenemos que definir lo siguiente: El elemento contráctil: contráctil: la sarcomera y sin duda el mas importante. El elemento elástico en serie: serie : inicialmente se consideraba al tendón, pero al parecer existen otras proteínas contráctiles y elásticas mas que formarían parte de el (continua la investigación).
El elemento elástico en paralelo: paralelo : formado por el tejido de relleno del músculo (tejido conectivo) y la membrana de la fibra muscular llamada sarcolema. Estos componentes se representan en un esquema como el siguiente, denominado esquema de Voigt, y existe otra interpretación llamada esquema de Maxwell.
CONTRACCION ISOMETRICA
Elastico en serie
Elemento contractil
Elastico en serie Se estira
Elastico en paralelo Elemento contractil Se acorta
Elástico en paralelo No cambia
carga
Una vez determinado el esquema de análisis, podemos definir los tipos de contracción que presenta un músculo. Contracción Isométrica: Isométrica: es aquella en la que el músculo se contrae pero su longitud no varía. Evidentemente su tensión si aumenta. Esto se da por ejemplo, cuando se realizan las demostraciones de los físico culturistas, en las competencias de vencidas y cuando un pesista sostiene las pesas en todo lo alto. Estos ejercicios no son recomendables para conservar una buena salud. En resumen contracción isométrica = tensión SIN acortamiento.
Carga No se desplaza
Contracción isotónica: isotónica: es aquella en la que el músculo modifica su longitud manteniendo constante la fuerza que ejerce durante toda la contracción. Esto se da en la mayoría de los ejercicios, caminar, carrera, natación, ciclismo y otros. Estos si son recomendables para mantener en estado optimo nuestra salud. En resumen contracción isotónica = tensión MAS acortamiento. CONTRACCION ISOTONICA
Elástico en Serie No cambia
Elemento Contráctil Se acorta
Elástico en paralelo Se acorta
Carga Se desplaza Estos son los dos tipos de contracción que todo medico conoce pero en fisiología también definimos la contracción a postcarga y la contracción auxotònica; les dejo la tarea hallar las definiciones correspondientes. *El presente material didáctico ha sido revisado por la Dra. Karina Cabrejos Dr. Mauro Rivera Ramírez Encargado de la Asignatura
