Biomecanica

171
Biomecánica:una mirada al funcionamiento de nuestro cuerpo
Modesto Sosa1
Resumen
Biomecánica, por su estructura semántica, puede definirse como la ciencia que estudia la Mecánica de los sistemas biológicos. No obstante, muchas otras acepciones de la palabra pueden aparecer en la literatura científica, pero todas conciernen con el estudio de fuerzas actuando sobre los órganos yestructuras de los seres vivos. En tal sentido, la Biomecánica estudia una amplia gama de situaciones biológicas tales como las fuerzas experimentadas por el cuerpo humano responsables de producir las condiciones de equilibrio en estructuras
óseas y musculares, el trabajo mecánico producido por diversos órganos, la deformación de las estructuras biológicas cuando determinadas fuerzas son aplicadas sobreellas, así como también las fuerzas actuantes en fluidos estacionarios y en movimiento, como el flujo sanguíneo y el flujo de fluidos a través de poros en membranas del cuerpo,entre otros.
1. Introducción
Muchas partes del cuerpo humano, por su naturaleza, están sometidas a fuerzas que
modifican su estado y permiten su funcionamiento. Así, es sorprendente la cantidad de
conceptos de Física quecontienen los cursos de los primeros años de los programas de Medicina, y cuán poco es discutido en los programas de Física sobre sus aplicaciones biológicas.
Resumen
Biomecánica, por su estructura semántica, puede definirse como la ciencia que estudia la Mecánica de los sistemas biológicos. No obstante, muchas otras acepciones de la palabra pueden aparecer en la literatura científica, pero todasconciernen con el estudio de fuerzas
actuando sobre los órganos y estructuras de los seres vivos. En tal sentido, la Biomecánica estudia una amplia gama de situaciones biológicas tales como las fuerzas experimentadas por el cuerpo humano responsables de producir las condiciones de equilibrio en estructuras
óseas y musculares, el trabajo mecánico producido por diversos órganos, la deformaciónde las estructuras biológicas cuando determinadas fuerzas son aplicadas sobre ellas, así como también las fuerzas actuantes en fluidos estacionarios y en movimiento, como el
flujo sanguíneo y el flujo de fluidos a través de poros en membranas del cuerpo, entre otros.
En este artículo se discuten algunos
ejemplos sencillos de la aplicación de la Mecánica a situaciones de interés médico.

2. LaBiomecánica de la marcha
El análisis y entendimiento de la dinámica en el proceso de la marcha es posiblemente uno de los ejemplos más notorios del uso de las leyes de la Física en un sistema biomecánico. Su comprensión, al menos en primera aproximación, no requiere más allá que la aplicación de las leyes clásicas de la Física, específicamente las leyes de Newton, correspondientes a los primerossemestres en todos los programas de Ingeniería o Física. Como ilustración consideremos los siguientes ejemplos.
2.1. Ejemplo 1. Una persona de pie
Este es probablemente la situación más simple de analizar. Al estar de pie y en reposo (ver Figura 1a), la persona tiene dos puntos de apoyo sobre el piso. En este caso, tal como se ilustra en la Figura las únicas fuerzas que actúan sobre el cuerposerían las fuerzas F1 y F2 correspondientes a la reacción del piso sobre los pies y actuando hacia arriba, y la fuerza peso W producida por la atracción de la gravedad de la Tierra, hacia abajo. Un simple análisis de fuerzas a través de un diagrama de cuerpo libre (ver Figura 1b) muestra que F1 + F2 = W, por lo que en principio se puede asumir con cierto grado de confiabilidad que F1 =F2 =1 /2W,esto indica que el peso del cuerpo se distribuye por igual sobre las dos piernas, lo cual concuerda con el sentido común.
Figura 1.-

2.2. Ejemplo 2. Una persona al caminar
Cuando una persona camina podemos siempre pensar que existe un instante en el cual ésta se encuentra parada en un solo pie. Esta situación se repite periódicamente a lo largo de la marcha justo antes del instante en que se...