apuntes

 

MANUAL TEÓRICO INTEGRADO FISIOLOGÍA DE TEJIDOS Y BIOFÍSICA

Capítulo 9. Comportamiento
Mecánico de Tejidos
Ley de Hooke
Curva Stress – Strain
Tipos de Materiales

Robert Hooke fue un físico Inglés del siglo XVII. En el año 1660 propuso la ley de Hooke o de
Elasticidad en su ensayo “Ut tensio sic vis”, que establece la relación de proporcionalidad directa entre el
estiramientosufrido por un cuerpo sólido y la fuerza aplicada para producir ese estiramiento[1]. En esta ley
se fundamenta el estudio de la elasticidad de los materiales. Las propiedades mecánicas de los materiales
están determinadas en gran parte por su estructura, comportándose como materiales elásticos, elásticos –
plásticos, y Viscoelásticos.
El conocimiento de éstas características resulta fundamentalpara comprender la curva carga –
deformación de los materiales de donde podemos analizar la carga que puede mantener la estructura antes
de la falla; La deformación que puede mantener la estructura antes de la falla; y a energía que puede
almacenar la estructura antes de la falla.
El estudio de la Fisiología de tejidos tiene como objetivo mejorar nuestro conocimiento de una
estructuraextremadamente compleja: El cuerpo humano. En los siguientes capítulos buscaremos identificar
las características básicas, propiedades funcionales y comportamiento mecánico de los distintos tejidos que
conforman el sistema músculo esquelético.
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9.1 Concepto y aplicación de la Ley de Hooke
La Ley de Hooke,también conocida como Ley de Elasticidad establece que existe una
proporcionalidad entre la carga aplicada a un objeto y la deformación de éste. Bajo éstas condiciones el
objeto sometido a carga vuelve a su conformación original, una vez que la fuerza deformante ha sido
retirada. El comportamiento elástico de los sólidos de acuerdo con la Ley de Hooke se puede explicar por el
hecho de que lospequeños movimientos de sus moléculas constituyentes, átomos o iones, desde
posiciones normales son también proporcionales a la fuerza que causa el desplazamiento [2].
La fuerza de deformación puede ser aplicada a un sólido por el estiramiento, compresión, o cizalla
de éste. Matemáticamente, la ley de Hooke establece que la fuerza F aplicada a un objeto rígido es igual a
una constante k (propia deltejido) por el desplazamiento o cambio de longitud s (Fórmula nº 9.1). El valor de
k depende no sólo del tipo de material elástico en cuestión, sino también de sus dimensiones y forma [2].

F = ks
(ecuación 9.1)

El valor de k es una medida del stiffness o el grado de rigidez del material. Para entender el
concepto de mejor forma, se puede aplicar a un sistema compuesto por un bloque sobreuna superficie
horizontal sin fricción conectado a un resorte (figura 9.1). Cuando un resorte se estira, o comprime, con una
fuerza F, produciéndole un estiramiento s, el resorte reacciona con una fuerza restauradora, que intenta
volverlo a su posición de equilibrio, con una fuerza

F = -ks


 

(ecuación 9.2)


 

 

 

 

 

 

 

 
Figura 9.1

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La fuerza que ejerce un resorte sobre un bloque varía con la posición s del bloque en relación a la
posición de equilibrio, en la que s = 0. (a) Cuando el sistema está en equilibrio (s = 0), la fuerza del resorte
es cero. (b) Cuando el resorte es estirado (s es positivo), la fuerza restauradora del resorte(Fr) se dirige
hacia la izquierda. (c) Cuando el resorte es comprimido (s es negativo), la fuerza restauradora del resorte se
dirige hacia la derecha.
El signo negativo que presenta la fórmula nº 2 significa que la fuerza ejercida por el resorte (fuerza
restauradora) siempre tiene una dirección opuesta al desplazamiento de equilibrio.

9.2 Constante de Elasticidad

 
La constante k es...