elasticidad
Post on 17-Mar-2016
217 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
BIOMECÁNICA Y FÍSICA APLICADA
Teoría Grupo C
ANNA ARNAL GÓMEZ
CURSO ACADÉMICO 2011/2012
Departamento de Fisioterapia
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
FÍSICA APLICADA
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
PROGRAMA FÍSICA Tema 1. Introducción a la Mecánica y a la Biomecánica
Tema 2. Fuerza y Momento de Fuerza
Tema 3. El Equilibrio
Tema 4. Problemas de Equilibrio: Métodos Gráficos.
Tema 5. Problemas de Equilibrio: Métodos Numéricos
Tema 6. Trabajo y Energía. Las Máquinas simples en Fisioterapia.
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Tema 8. Movimiento y cambio en el Movimiento: Introducción a la
Dinámica.
Tema 9. La Tendencia a Fluir: Introducción a la Mecánica de Fluidos.
Tema 10. Electroestática.
Tema 11. Circuitos Eléctricos.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
PROGRAMA
Tema 12. Conducción en Líquidos: Bases Físicas de la Corriente
Galvánica.
Tema 13. Campo Electromagnético. Inducción. Magnetismo.
Tema 14. Corriente Alterna I.
Tema 15. Corriente Alterna II.
Tema 16. Bases Físicas de la Electroterapia de Frecuencia Variable.
Tema 17. Ondas I.
Tema 18. Ondas II.
Tema 19. Bases Físicas de la Fototerapia.
Tema 20. El Láser.
Tema 21. Bases Físicas de la Termoterapia I.
Tema 22. Bases Físicas de la Termoterapia II.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Tema 7. Elasticidad y
Bioelasticidad.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Objetivos
Ley de Hooke y módulo de Young.
Conocer los ensayos de materiales elásticos.
Conocer los ensayos de los materiales viscoelásticos.
Los muelles en fisioterapia
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Contenidos
La MECÁNICA es un rama de la Física que trata de las fuerzas y de sus
efectos, específicamente el movimiento y la deformación de la materia en
sus estados sólido, líquido y gaseoso.
Mecánica de los sólidos rígidos
o Estática
o Cinemática
o Dinámica
Mecánica de los sólidos deformables
Mecánica de los fluidos
Experiencias cotidianas: fuerza, movimiento y deformación.
Tema 1. Introducción a la Mecánica y a la Biomecánica
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Sólidos
Definición de Sólido, objeto rígido que tiende a
mantener su forma cuando se le aplican fuerzas
externas. Está formado por partículas estables y muy juntas
que ejercen entre sí fuerzas atractivas.
En los líquidos y gases las moléculas están
más separadas, en este tema estudiaremos el
comportamiento de los Sólidos.
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Sólidos
Son sólidos rígidos aquellos cuyas distancias entre sus partículas
constituyentes permanece constante en el tiempo.
Son sólidos deformables aquellos que se deforman fácilmente al aplicarles una
fuerza, mientras que, por el contrario, los cuerpo rígidos (o indeformables) se
deforman con dificultad.
Los sólidos deformables, de acuerdo con el tipo de deformación, se
clasifican en:
Cuerpos elásticos
Cuerpos plásticos
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Elasticidad
En los sólidos deformables el volumen y forma se ven modificados al aplicar una
fuerza.
Así, un primer tipo de sólidos son los elásticos, los cuales al aplicarle una fuerza
son deformados y vuelven a su estado inicial cuando cesa la fuerza.
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Elasticidad
Los sólidos plásticos, continúan deformados una vez que deja de actuar la
fuerza.
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Elasticidad. Ley de Hooke
Las propiedades mecánicas de los materiales elásticos se pueden describir
mediante la ley de Hooke.
Robert Hooke (1635-1703): “ En todo cuerpo elástico, siempre que no se rebase
el límite de elasticidad, la deformación producida, es directamente proporcional a
la fuerza deformadora que la origina”
Dice lo siguiente, que el alargamiento relativo conseguido, es proporcional a la
fuerza aplicada por unidad de superficie,
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Donde F=fuerza
S=superficie
∆L/L=alargamiento relativo
E=módulo de elasticidad
módulo de Young en N/m2
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Elasticidad. Ley de Hooke
La fórmula lo que hace es establecer una relación entre la causa deformadora y
la deformación,
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
El módulo de Young E y su inversa 1/E expresan la
rigidez y distensibilidad de un sólido.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Elasticidad. Ley de Hooke
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Definición de Tensión o Esfuerzo: Coeficiente entre el incremento
de la fuerza y el área de la sección transversal del objeto.
Definición de Deformación: Coeficiente entre la vairación de la
longitud experimentada por la barra y la longitud de la misma.
Elasticidad. Ley de Hooke
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Modulo de Young
E = Tensión(Causa deformadora ) / deformación
Unidades = N/m2
σ/ ε = E
σ=esfuerzo o tensión =F/S
ε=deformación = L/L
El módulo de Young E y su inversa 1/E expresan
la rigidez y distensibilidad de un sólido.
Ensayos elásticos
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Dado que las fuerzas aplicadas pueden ser de muchos tipos, se establecen
unos u otros tipos de ensayos,
Tracción o contracción, cuando actúan sobre una sección fuerzas iguales
y opuestas alineadas perpendiculares a la superficie externa y que tienden
a alargarla o contraerla.
Cizalla o cortante, se produce cuando las fuerzas aplicadas son paralelas a
la superficie
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Ensayos elásticos
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Flexión, se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un
elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje
longitudinal.
El efecto es traccionar una parte y comprimir la opuesta. La parte media no
sufre deformación, ni se alarga ni se estira y se denomina fibra neutra.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Ensayos elásticos
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Torsión, cuando actúa el momento de una fuerza con respecto a su eje
longitudinal. El esfuerzo es máximo en el extremo y mínimo en el eje que
también actúa como fibra neutra.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Ensayos elásticos
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Ejemplo 1, una fuerza de contracción de 750N se aplica a una muestra
cilíndrica de hueso que tiene una sección de 1cm2. La longitud de la
muestra disminuye en un 0,05%. Al cesar la carga, la muestra vuelve a su
posición original de longitud 30cm, determinar,
El esfuerzo de contracción.
La deformación sufrida.
El módulo de elasticidad de la muestra.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Elasticidad. Ley de Hooke
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Viscosidad, plasticidad y viscoelasticidad
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
La plasticidad se produce cuando tras la aplicación de fuerzas el
material no recupera su forma inicial, sino que se deforma de
manera irreversible.
El comportamiento viscoso: continuará deformándose bajo carga.
Es el típico de los líquidos, en los cuales al aplicar una fuerza
externa, se deforman y fluyen. La deformación continua mientras
siga la fuerza y cuando cesa, el líquido no vuelve a su forma inicial.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Comportamiento viscoelástico de los materiales, son los que tienen propiedades
entre los elásticos y los viscosos. Se caracterizan porque no hay proporcionalidad
entre la fuerza y la deformación conseguida.
Se caracterizan porque no hay proporcionalidad entre fuerza aplicada y
deformación conseguida, y porque ésta depende también del tiempo y de la
velocidad a la que se hace el ensayo.
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Viscosidad, plasticidad y viscoelasticidad
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Materiales viscoelásticos
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
En los materiales viscoelásticos, para una misma fuerza, la deformación
continua conforme avanza el tiempo, por tanto se hace difícil definir el
módulo de elasticidad, ya que la deformación en un tiempo t1 será menor
que un tiempo t2, por tanto será necesario definir el módulo E en función del
tiempo,
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Materiales viscoelásticos: el cuerpo humano
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Hueso
Cartílago
Ligamentos
CREEP O
FLUENCIA, se
aplica un esfuerzo y
se
registra la
deformación en el
tiempo.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Materiales viscoelásticos: ensayos
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
CREEP O FLUENCIA, se aplica un esfuerzo y se
registra la deformación en el tiempo.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Relajación de tensiones o STRESS RELAXATION, este método se
basa en aplicar una deformación i medir el esfuerzo necesario a lo
largo del tiempo para mantener esa deformación.
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
En los materiales elásticos…
a) Aparece el fenómeno de fluencia cuando superamos el límite elástico.
b) Una vez superamos el límite de elasticidad, aparece una deformación
residual al eliminar la carga.
c) Cuanto mayor es la sección del material, mayor es el modulo de Young.
d) La deformación no aparece de manera instantánea.
Sabemos que hay distintos tipos de materiales atendiendo a sus propiedades, ya
sean elásticas, viscosas o viscoelásticas, de forma que podemos afirmar…
a) En los materiales viscoelásticos la deformación es proporcional al esfuerzo
aplicado.
b) En materiales viscoelásticos sometidos a un esfuerzo de tracción se alargan
instantáneamente.
c) En materiales viscoelásticos, el ensayo creep o fluencia se aplica un esfuerzo y
se registran las deformaciones frente al tiempo.
d) No todos los sólidos sufren deformaciones.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Los muelles en Fisioterapia
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Los muelles se utilizan en fisioterapia para:
-Controlar el movimiento
-Aplicar fuerzas
-Proporcionar resistencia
durante los ejercicios
-Para almacenar fuerzas
-Para reducir las fuerzas de
impacto y vibración
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
Los muelles en Fisioterapia
Tema 7. Elasticidad y Bioelasticidad.
Los muelles cumplen la ley de Hooke.
A mayor fuerza aplicada, mayor deformación.
Si se colocan en serie con una misma fuerza aplicada la extensión es el
doble.
Sin embargo, si están en paralelo, la fuerza que aplicábamos para estirarlo
una determinada longitud con uno solo, ha de ser el doble en este caso para
un mismo alargamiento.
Los utilizados para ejercicios miden unos normalmente unos 30cm y se
alargan hasta dos veces su longitud.
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
The end!
Biomecánica y Física aplicada
2011/2012 [Anna Arnal Gómez]
top related