Storyboard

Las articulaciones actúan como palancas que modifican la relación entre la fuerza muscular y la fuerza resultante sobre el objeto externo. En biomecánica se clasifican como palancas de primera, segunda o tercera clase según la posición relativa del fulcro (articulación), la fuerza de entrada (músculo) y la resistencia (carga externa). La mayoría de las articulaciones del cuerpo humano son palancas de tercera clase (músculo insertado cerca del fulcro), lo que sacrifica ventaja mecánica a cambio de mayor velocidad y rango de movimiento en el extremo distal. La ventaja mecánica (MA) es el cociente entre el brazo de fuerza muscular d_m y el brazo de la resistencia d_r. El torque (momento) en la articulación determina la demanda sobre el cartílago articular y el tejido periarticular. En articulaciones como la rodilla, la fuerza de compresión articular puede superar 10 veces el peso corporal en aterrizaje de salto. El cartílago hialino se modela como un material bifásico (fase sólida + fluido intersticial); la rigidez efectiva aumenta con la velocidad de carga por la presión hidrostática del fluido (efecto poroelástico).

>Modelo

ID:('ky', 448)

Storyboard

$F_m d_m\sin(\theta_m)=F_{ext}d_{ext}$

Variables

$F_{ext}$

Fuerza externa

$N$

$F_m$

Fuerza muscular

$N$

$d_{ext}$

Brazo externo

$m$

$d_m$

Brazo muscular

$m$

$\theta_m$

Ángulo muscular

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 3949)

Storyboard

$MA=\frac{d_m}{d_{ext}}$

Variables

$MA$

Ventaja mecánica

$1$

$d_{ext}$

Brazo externo

$m$

$d_m$

Brazo muscular

$m$

>Modelo

ID:('gm', 3950)

Storyboard

$M_m=F_m d_m\sin(\theta_m)$

Variables

$F_m$

Fuerza muscular

$N$

$M_m$

Torque muscular

$N·m$

$d_m$

Brazo muscular

$m$

$\theta_m$

Ángulo muscular

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 3951)

Storyboard

$F_m=\frac{F_{ext}d_{ext}}{d_m\sin(\theta_m)}$

Variables

$F_{ext}$

Fuerza externa

$N$

$F_m$

Fuerza muscular

$N$

$d_{ext}$

Brazo externo

$m$

$d_m$

Brazo muscular

$m$

$\theta_m$

Ángulo muscular

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 3952)

Storyboard

$F_{art}=F_m-F_{ext}\cos(\alpha_{art})$

Variables

$F_{art}$

Fuerza de reacción articular

$N$

$F_{ext}$

Fuerza externa

$N$

$F_m$

Fuerza muscular

$N$

$alpha_{art}$

Ángulo de reacción articular

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 3953)

Storyboard

$a_c=\left(\frac{3F_{art}R_{eff}}{4E_{eff}}\right)^{1/3}$

Variables

$E_{eff}$

Módulo efectivo de contacto

$Pa$

$F_{art}$

Fuerza de reacción articular

$N$

$a_c$

Radio de contacto Hertz

$m$

$R_{eff}$

Radio efectivo de contacto

$m$

>Modelo

ID:('gm', 3954)

Storyboard

$p_{max}=\frac{3F_{art}}{2\pi a_c^2}$

Variables

$p_{max}$

Presión máxima de contacto

$Pa$

$F_{art}$

Fuerza de reacción articular

$N$

$a_c$

Radio de contacto Hertz

$m$

>Modelo

ID:('gm', 3955)

Storyboard

$P_{art}=M_m\omega_{art}$

Variables

$M_m$

Torque muscular

$N·m$

$P_{art}$

Potencia articular

$W$

$omega_{art}$

Velocidad angular articular

$rad/s$

>Modelo

ID:('gm', 3956)

Storyboard

$W_{art}=M_m\Delta\theta$

Variables

$M_m$

Torque muscular

$N·m$

$W_{art}$

Trabajo articular

$J$

$Delta heta$

Desplazamiento angular

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 3957)

Storyboard

$p_{poro}=B_k\Delta V_{rel}$

Variables

$Delta V_{rel}$

Compresión volumétrica relativa

$1$

$B_k$

Módulo poroelástico

$Pa$

$p_{poro}$

Presión hidrostática poroelástica

$Pa$

>Modelo

ID:('gm', 3958)

Storyboard

$\sigma_{eff}=\frac{F_{art}}{A_{cart}}-p_{poro}$

Variables

$p_{poro}$

Presión hidrostática poroelástica

$Pa$

$sigma_{eff}$

Tensión efectiva del cartílago

$Pa$

$F_{art}$

Fuerza de reacción articular

$N$

$A_{cart}$

Área de contacto cartilaginoso

$m²$

>Modelo

ID:('gm', 3959)

Descripción

Red de modelo

• Método alternativo
• Método tradicional
• Estrategia
• 2D
• 3D

Ecuación

Número

Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

---

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

Cálculos

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar

Variables

$Delta V_{rel}$

Delta_V_rel

Compresión volumétrica relativa

1

$MA$

MA

Ventaja mecánica

1

$E_{eff}$

E_eff

Módulo efectivo de contacto

Pa

$B_k$

B_k

Módulo poroelástico

Pa

$p_{poro}$

p_poro

Presión hidrostática poroelástica

Pa

$p_{max}$

p_max

Presión máxima de contacto

Pa

$sigma_{eff}$

sigma_eff

Tensión efectiva del cartílago

Pa

$F_{art}$

F_art

Fuerza de reacción articular

N

$F_{ext}$

F_ext

Fuerza externa

N

$F_m$

F_m

Fuerza muscular

N

$M_m$

M_m

Torque muscular

N·m

$W_{art}$

W_art

Trabajo articular

J

$d_{ext}$

d_ext

Brazo externo

m

$d_m$

d_m

Brazo muscular

m

$a_c$

a_c

Radio de contacto Hertz

m

$R_{eff}$

R_eff

Radio efectivo de contacto

m

$A_{cart}$

A_cart

Área de contacto cartilaginoso

m²

$P_{art}$

P_art

Potencia articular

W

$alpha_{art}$

alpha_art

Ángulo de reacción articular

rad

$\theta_m$

theta_m

Ángulo muscular

rad

$Delta heta$

Delta_theta

Desplazamiento angular

rad

$omega_{art}$

omega_art

Velocidad angular articular

rad/s

ID:(0, 448)