Este documento presenta conceptos clave de biomecánica médica como momento, impulso, colisión, trabajo, energía y potencia. Explica estas ideas con ecuaciones matemáticas y ejemplos como la biomecánica de accidentes automovilísticos. El documento también distingue entre fuerzas externas e internas y sus efectos sobre la energía de un objeto.

1. BIOFÍSICA FUNCIONAL
META 2.3
Biomecánica Médica
Docente: María Guadalupe Romero García
Grupo 421
EQUIPO #9
Integrantes:
- Navarro Báez Vanessa
1270703
- Sánchez Sánchez Paulina
1262677
- Sandoval Renteria Sidney
Elena
1270682
- Véliz Serrano Alejandro
1259619

2. BIOMECÁNICA
MÉDICA

3. Se define la biomecánica médica como....
La realización de las patologías
que aquejan al cuerpo humano,
estableciendo soluciones a estas,
ofreciendo posibilidades en la
mejora de la salud y la calidad de
vida, consolidándose como un
campo de conocimientos que
aporta soluciones de carácter
científico y tecnológico.

4. En esta área se manejan tres conceptos de gran
importancia...
● TRABAJO: fuerza que actúa sobre un objeto
para causar un desplazamiento.
● ENERGÍA: capacidad para realizar un trabajo.
● POTENCIA: cantidad de energía producida o
consumida por una unidad de tiempo.

5. MOMENTO

6. La palabra “momento” tiene una connotación de movimiento. Es decir,
algo que tiene momento está en movimiento.
Por lo que “momento” se refiere a la cantidad de movimiento que tiene
un objeto.
¿Qué significa “momento” en física?

7. Todos los objetos tienen masa, así que:
1. Si se mueve, tiene momento o cantidad de movimiento.
2. Si no se mueve, el momento no existe.
Momento es masa en movimiento

8. La cantidad de movimiento depende de 2 variables:
1. Cuánta masa se mueve
2. Velocidad a la que se mueve dicha masa
Cantidad de movimiento

9. En términos de ecuación se tendría:
El símbolo para la cantidad de momento es “p”, por lo que:
Donde:
p = movimiento
m = masa
v = velocidad
MOMENTO = MASA X VELOCIDAD
p = m x v

10. P = M X V
➔ Por lo que el momento es directamente proporcional a la masa y también
a la velocidad.
➔ Las unidades de momento serán: kg x mts/s
donde:
kg = kilogramos
mts = metros
s = segundos

11. ➔ Se debe recordar que el momento es una cantidad vectorial, por lo que estará
totalmente descrita cuando su magnitud y dirección sean propuestas.
➔ La dirección del vector momento será igual a la dirección de la velocidad.
➔ El momento de cualquier objeto en reposo es 0.

12. Se aplicará una fuerza en contra del objeto en movimiento por un tiempo
determinado, es decir, a mayor momento que tenga el objeto, más difícil será
detenerlo.
¿Cómo detener un objeto en movimiento?
Entonces, al aplicar una fuerza
contra el objeto, la velocidad del
objeto cambiará y el momento
también.

13. Entonces...
Si la fuerza actúa
oponiéndose al movimiento,
disminuirá la velocidad del
objeto.
Si la fuerza actúa en la misma
dirección del movimiento,
aumentará la velocidad del
objeto.

14. IMPULSO

15. ¿Qué significa “impulso” en física?
Es un término que cuantifica el efecto general de una fuerza que actúa con el tiempo.
De manera convencional se le da el símbolo J y se expresa en newton-segundos.
Para una fuerza constante
J= F * t
F= Fuerza en Newtons
Δt: Es el intervalo de tiempo

16. Cuando calculamos el impulso, multiplicamos la fuerza
por el tiempo, equivalente a encontrar el área bajo una
curva de fuerza-tiempo (el área se puede encontrar
fácilmente).
Una de las razones por las que el impulso es importante y útil, es
que en el mundo real las fuerzas no son constantes…

17. Para comprender el movimiento de un objeto después de un
impulso, solo importa el impulso neto global.
El impulso específico, es una especificación que normalmente se
dada a los motores que producen una fuerza de empuje.
El impulso específico es el impulso medido relativo al peso del
combustible usado.
IE= J /m combustible g

18. COLISIÓN

19. Segunda ley de Newton
Esta ley se relaciona con
los conceptos que
estamos desarrollando,
es importante que
recordemos:
F= m x a
a= F/m
Si relacionamos el concepto de Fuerza (F) y
aceleración (a) con la segunda ley de Newton,
tenemos como fórmula final
F x t= m x Δv

20. Segunda ley de Newton
F x t= m x Δv
En física, la expresión fuerza x tiempo se denomina impulso, mientras que m
x v= momento. Por lo que se interpreta como:
Impulso= variación de momento

21. Importancia
La mayoría de muertes en jóvenes son
debidos a traumatismos ocasionados
principalmente por colisiones en accidentes
automovilísticos. Por ello una de las
especialidades médicas más desarrolladas
es la traumatología.
La física de este concepto, está regulada por
las leyes del momento, como:
Impulso= variación de momento

22. Impulso= variación de momento
Ecuación del impulso y variación del momento: F x t= m x Δv
Esta ecuación se puede interpretar como, si se tiene una masa en movimiento
(m x v) se necesita aplicar una fuerza, durante un determinado tiempo (F x t),
para lograr detenerla.

23. En una colisión el impulso experimentado por un
objeto siempre es igual al cambio o variación del
momento.
Para mantener un impulso en valor constante, se
debe aumentar el tiempo si la fuerza disminuye, y
disminuir el tiempo si la fuerza aumenta.
Fuerza Tiempo Impulso
100 1 100
50 2 100
25 4 100
10 10 100
4 25 100
2 50 100
1 100 100
0.1 1000 100

24. Rebotes
Tipos especiales de colisiones, donde hay cambios de dirección que generan
un gran cambio de velocidad. Tipos de rebote:
Choque elástico, en las
colisiones elásticas existe
gran variación de
velocidad, de cambio de
momento, un gran impulso
y una gran fuerza.

25. Acontecimientos de una colisión
Al colisionar un auto, en la primera décima de
segundo el parachoques delantero y la parrilla
se destruyen.
Una colisión a gran velocidad (100 km/h o mayor) ocurre en un tiempo muy
corto, por lo que el impulso, el cambio de momento y la fuerza son muy
grandes.

26. Acontecimientos de una colisión
En la segunda décima de segundo el “capot” se desmorona, las ruedas
traseras se levantan del piso.
Por inercia, todo dentro del
automóvil sigue viajando a 100 km/h.

27. Acontecimientos de una colisión
Segunda décima de segundo
En este punto se deforma el tablero, por instinto
el conductor estira los miembros inferiores contra
el impacto lo que ocasiona fracturas a nivel de las
rodillas o en su defecto a nivel del cuello del
fémur.

28. Acontecimientos de una colisión
Tercera décima de segundo
El volante impacta contra el pecho
o las costillas del conductor, lo que
aprisiona a los pulmones y dificulta
la respiración.

29. Acontecimientos de una colisión
Cuarta décima de segundo
Para este punto se ha destruido más de medio metro del frente del auto,
mientras que la parte trasera sigue viajando a 100 km/h.

30. Acontecimientos de una colisión
Quinta décima de segundo
Por el impacto y la inercia:
- se salen los zapatos
- el chasis se dobla por la mitad
- la cabeza del conductor golpea
contra el tablero y/o el
parabrisas

31. Acontecimientos de una colisión
Quinta décima de segundo
Por el impacto y la inercia:
- las llantas posteriores aún girando caen al piso
- ejes y puertas caen atrapando al conductor
Conclusión:
UNA VIDA EN MEDIO SEGUNDO

32. TRABAJO

33. Una fuerza genera trabajo constante cuando,
aplicada a un cuerpo , lo desplaza a lo largo
de una determinada distancia.
Mientras se realiza el trabajo, se
produce una transferencia de
energía al cuerpo.

34. Así que cuando se empuja un carrito, las
fuerzas realizan… ¡Un trabajo!
Todo esto mediante una ecuación...

35. Matemáticamente, podemos expresar al
trabajo como...
W= F x d x cos 𝚹
DONDE:
W= Trabajo
F = Fuerza
d = Desplazamiento o distancia
𝚹 = Ángulo formado entre la fuerza y
el vector de desplazamiento.

36. Pero tengo problemas con el ángulo, ¿Qué hago?
Hay que recordar tres circunstancias:
1. Fuerza y desplazamiento en
misma dirección= ángulo de 0.
1. Fuerza y desplazamiento en
dirección opuesta= ángulo de 180.
1. Fuerza y desplazamiento en
ángulo recto= ángulo de 90.

37. Se denominará que un trabajo es...
+ Cuando el objeto gane energía
- Cuando el objeto pierda energía

38. ENERGÍA

39. Es la capacidad para producir un
trabajo y se expresa en Joules.

40. ENERGÍA POTENCIAL
Cantidad de energía que
un objeto puede almacenar
de acuerdo a su posición.
Existen dos formas.

41. ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL
Resulta de la posición
vertical de un objeto y
es el resultado de la
fuerza de atracción
que ejerce la tierra
sobre el objeto

42. Esta depende de la masa del objeto suspendido
y de la altura.

43. Ep(grav)= m x g x h
Matemáticamente, podemos expresar a la
energía potencial gravitacional como...
DONDE:
Ep= Energía potencial
m= masa del objeto
g= aceleración de la gravedad
h= altura a la que se encuentra el objeto

44. Es la energía almacenada
en los materiales elásticos
como resultado de su
compresión o estiramiento.
ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

45. LA ENERGÍA ALMACENADA DEPENDE DE...
LA CAPACIDAD DE ESTIRAMIENTO O
COMPRESIÓN DEL OBJETO

46. La cantidad de fuerza será
directamente proporcional a la
cantidad de estrechamiento o
compresión(X) y a la constante
elástica o de resorte(k).
A esto se le denomina la LEY DE
HOOKE
F resorte= k x X

47. ENERGÍA CINÉTICA
Es la energía que depende del
movimiento, es decir, la que
participa en el desplazamiento de
un objeto de un lugar a otro

48. Esto depende de la masa del objeto
y de la velocidad del mismo.

49. Ec= ½ x m x v²
Matemáticamente, podemos expresar a la
energía cinética como...
DONDE:
Ec= Energía cinética
m= masa del objeto
v= velocidad del objeto

50. Entonces, podemos concluir que la energía mecánica total de
un objeto se determina mediante la suma de las energías
cinética y potencial...
Etotal= Ep + Ec

51. POTENCIA

52. ¿Qué es la potencia?
Se define como la cantidad de
trabajo que tiene que realizar una
fuerza (que causa
desplazamiento) en la unidad de
tiempo.

53. Su fórmula es: Potencia=trabajo /
tiempo
La unidad de la potencia es el “watt” y es equivalente
a un J/s.
El término caballo de fuerza (HP), se usa para hablar
de potencia de un motor de autos.
Un HP equivale a 750 watts.

54. La potencia indica el mayor o menor poder con el que una máquina puede realizar
un trabajo…
La expresión potencia también puede darse de las siguientes formas:
Potencia=(fuerza x desplazamiento)/ tiempo
Potencia=fuerza x (desplazamiento/ tiempo)
Potencia=fuerza x velocidad

55. Existen fuerzas que son capaces de modificar la energía mecánica
total de un determinado objeto y que también hay otras que no lo
hacen, y su único efecto es transformar la energía cinética del
objeto en energía potencial o viceversa…

56. Fuerzas externas
Son aquellas que modifican la energía mecánica total de un
objeto:
-Fuerzas que se aplican al objeto (empujar el carrito de compras)
-Fuerzas normales (perpendiculares)
-Fuerzas tensionales
-Fuerzas de fricción
-Fuerza de resistencia al aire

57. Fuerzas Internas
Son aquellas que no modifican la energía mecánica
total de un objeto:
-Fuerza, Gravedad, Magnética, Eléctrica, Fuerzas
elásticas (como de un resorte).

58. Referencias bibliográficas
● Yushimito Rubiños, L. (2007), Biofísica. Editorial Manual Moderno, 1ra Edición.
● Gilberto Quiñonez Palacios. (2012). "Fundamentos de Biofísica". México:
Editorial Trillas.