Sistema de Palancas:
La estructura del esqueleto del cuerpo
humano está construida como un sistema de palancas. Digamos que una
palanca es un segmento rígido que posee un punto fijo alrededor del cual
puede realizar la rotación cuando se aplica sobre ella una fuerza
externa o interna.
En la figura siguiente veremos los elementos que componen un sistema de palancas:
F= Fulcro / punto de apoyo (Centro de rotación)
R = Resistencia / carga a vencer o equilibrar
P = Potencia / fuerza que hay que generar para vencer o equilibrar la resistencia
Br = Brazo de resistencia, distancia del Fulcro (eje de rotación) al punto de aplicación de la Resistencia
BP = Brazo de Potencia, distancia del Fulcro (eje de rotación) al punto de aplicación de la potencia
El sistema está en equilibrio si:
P x BP = R x BR
A- El sistema está en
equilibrio, si el fulcro (eje de rotación) esta a la misma distancia de P
(Punto de aplicación de la potencia, que en el caso del cuerpo humano
corresponde al punto de inserción del musculo que actúa como motor en el
segmento que sostiene la carga) y de R ( punto de aplicación de la
resistencia a vencer) los dos brazos son iguales y la magnitud de las
fuerzas es igual, por lo tanto el sistema está en equilibrio.
Sistemas de palancas del aparato locomotor del cuerpo humano
Para el estudio de los sistemas de
palancas en el Aparato locomotor hay que identificar los elementos
anatómicos que forman parte del sitema de palancas:
1º. Fulcro (F): es el punto fijo o eje de rotación articular alrededor del cual se produce o puede producirse el movimiento rotatorio.
2º. Potencia (P): es el
motor del gesto a estudiar, es decir el músculo que provoca el
movimiento, se utiliza para su medición el punto de su inserción en el
hueso o palanca en el que aplica su fuerza.
3º. Resistencia (R): es
el elemento o carga que se opone al movimiento, puede ser una carga
externa, o el propio peso del segmento corporal a mover, o la suma de
los dos.
4º. Línea de Fuerza (LF): es la línea que indica la dirección en la que se aplica la Fuerza (Dirección en la que actúa la carga o Resistencia)
5º. Brazo de potencia (BP): representa aquel trozo de la palanca que se encuentra entre el punto donde se aplica la fuerza y el eje de la articulación.
6º.Brazo de resistencia (BR): es el trozo de la palanca que se encuentra entre la resistencia y el punto o eje de rotación articular.
7º.Brazo de palanca (B.PL): es
la línea perpendicular a la Línea de Fuerza que pasa por el Fulcro. El
Brazo de Palanca=B.PL es la distancia más corta que hay entre el
Fulcro=F y la Línea de fuerza=LF, medida mediante una línea
perpendicular a la línea de fuerza que pasa por el eje de la
articulación.
Tipos de sistemas de palancas
Dependiendo de la ubicación relativa de
los puntos de aplicación de las fuerzas con respecto al eje de rotación
de sistema (centro de giro) se distinguen tres tipos de palancas
diferentes también en el cuerpo humano, a saber:
Palancas de primer género:
Primer ejemplo: presentamos
como ejemplo la articulación Occipitoatloidea cuyo eje de rotación
representa el Fulcro, identificado por una F; Los músculos extensores
del cuello actúan aportando la fuerza motriz o Potencia representada por
la letra P); y el peso de la cabeza es el que genera la carga a vencer
denominada Resistencia y representada en la figura por la letra R.
Este es un típico caso de Palanca de
Primer Género: donde la articulación Occipitoatloidea que es el Fulcro
(eje de rotación), se encuentra entre P=Potencia que es el punto de
aplicación de la fuerza motriz por parte de la musculatura extensora del
cuello en el cráneo, y R= Resistencia (carga a vencer) que es el peso
de la cabeza.
Segundo ejemplo: otro ejemplo de sistema
de palancas de primer genero es la articulación del codo (en el
movimiento de extensión) cuyo eje de rotación representa el Fulcro,
identificado por una F; Los músculos extensores del codo actúan
aportando la fuerza motriz o Potencia representada por la letra P); y la
fuerza que se opone a la extensión es la que genera la carga a vencer
denominada Resistencia y representada en la figura por la letra R.
Este es otro caso de Palanca de Primer
Género: donde la articulación del codo que es el Fulcro (eje de
rotación), se encuentra entre P=Potencia que es el punto de aplicación
de la fuerza motriz por parte de la musculatura extensora del codo en el
olecranon (nos referimos en este caso al punto de inserción del tríceps
braquial), y R= Resistencia ( carga a vencer) que es el peso de la .
F = articulación del codo
R = Peso que pende del cable el cual se opone a la extensión del codo
P = contracción del
tríceps braquial que se inserta en la articulación en un punto de
aplicación posterior al fulcro denominado olecranon en el cúbito.
Palancas de segundo género:
Ejemplo: presentamos como ejemplo de un sistema de palanca de segundo genero el que encontramos al andar, en este movimiento se ponen en juego distintos músculos que accionan palancas de 2º grado, que multiplican la fuerza para que podamos desplazar el peso de nuestro cuerpo.
En la primera fase observamos cómo nos
impulsamos para elevar el pie, jugando un papel primordial, los gemelos.
Éstos al contraerse, transmiten su fuerza al tendón de Aquiles, que
vence el peso del cuerpo, haciendo pivotar el pie cerca del nacimiento
de las falanges, esta articulación servirá como eje de rotación o
Fulcro=F (apoyo); y donde los músculos extensores del tobillo aportaran
la fuerza para realizar el movimiento o sea que representen la
Potencia=P; y el peso del cuerpo es la carga que representa la
Resistencia=P.
En la segunda fase, el pie se deposita
en el suelo suavemente. Al apoyar el pie en el suelo, éste pivota sobre
el talón (su punto de apoyo). La fuerza la realizan ahora los
músculos tibiales que permiten que el peso se deposite suavemente en el
suelo
Palancas de tercer género:
Ejemplo: presentamos como ejemplo de un
sistema de palanca de tercer genero a la articulación del codo que
servirá como eje de rotación o Fulcro=F (en el movimiento de flexión); y
donde los músculos flexores del codo, (en especial tomamos como
referencia al bíceps braquial) aportaran la fuerza para realizar el
movimiento o sea que representen la Potencia=P; y el peso en la mano es
la carga que representa la Resistencia=R.
Flexión de codo: F= Articulación del codo, R = Resistencia (generada por la tensión del cable, debido a la carga que cuelga de él), P = musculatura flexora del codo, inserción en el radio del bíceps braquial.
Las palancas de tercer género son las
palancas más utilizadas en el cuerpo humano. Su ventaja mecánica
consiste en que son capaces de aumentar el movimiento, sacrificando así
la fuerza, con el fin de conseguir una mayor velocidad y un mayor
desplazamiento.
Gracias a este sistema de palancas que
posee el codo podemos sujetar y elevar pesos en nuestras manos gracias a
la acción de los Flexores del mismo, que ejercen la fuerza necesaria
sobre el antebrazo. Éste pivota sobre el codo levantando así el brazo y
acercando el objeto a nuestro cuerpo.
