Escuela de EnfermeríaEscuela de Enfermería

TEMA MONOGRAFICO:TEMA MONOGRAFICO:BioelasticidadBioelasticidad

ASIGNATURA:ASIGNATURA:BIOFISICABIOFISICA

APELLIDOS Y NOMBRES:APELLIDOS Y NOMBRES:

MILLONES MORALES, FátimaMILLONES MORALES, FátimaSEGURA MÍÑOPE, Sussan GiovanaSEGURA MÍÑOPE, Sussan Giovana

TEPE FLORES, Hibeth MagaliTEPE FLORES, Hibeth MagaliVÁSQUEZ SAAVEDRA, Leydi SoledadVÁSQUEZ SAAVEDRA, Leydi Soledad

Chiclayo – Noviembre 2008Chiclayo – Noviembre 2008PerúPerú

BIOELASTICIDAD

Elasticidad

Una propiedad de un material, la que le permite recuperar su tamaño

y forma original

ser comprimido o estirado por una fuerza externa

después de :

Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o

tensión en el interior del material

Además:

cuando un objeto de somete a fuerzas externas, sufre cambios

de tamaño o de forma, o de ambos.

arreglo de los átomos y su enlace

en el material.

estos cambios dependen de:

es:

La deformación del mismo.

Provocando así:

BIOELASTICIDAD

Esfuerzo

“estrés mecánico”

La fuerza por unidad de área

con la letra griega sigma (s)

el esfuerzo se expresa por N/m2 o en Pascal (Pa).

Donde: = Esfuerzo F= FuerzaA= Área

Llamado también :

es:

Se denota:

donde:

las fuerzas tienen la capacidad de deformar los cuerpos y su comportamiento ante las deformaciones es muy distinto.

DEFORMACIÓN

Un cambio geométrico que experimenta un cuerpo no rígido bajo la acción de las fuerzas externas y de volumen o de inercia que a él se aplica

BIOELASTICIDAD

Recordemos que :

Es:

TIPOS DE DEFORMACIÓN

Deformación (visco) plástica o irreversible.

Es la :

Deformación en que el material no regresa a su

forma original después de retirar la carga aplicada.

Deformación elástica o reversible

Es la:

Deformación en la que el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza

que le provoca dicha deformación

En todo accionar de fuerzas

sobre un cuerpo, se muestra

una relación entre el esfuerzo y

la deformación, denominada

módulo de elasticidad, así

como el límite de elasticidad,

están determinados por la

estructura molecular del

material.

LEY DE HOOKE

“Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior de dicho material; provocando así la deformación del mismo”.

VISCOELASTICIDAD

Es una propiedad de los materiales por que la deformación depende del estés mecánico y de la velocidad con que se

aplica

Conocida también

Anelasticidad

ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elásticas cuando se deforman

Presentan

• La deformación generalmente depende del tiempo; aún en ausencia de fuerzas, la velocidad de deformación puede ser diferente de cero.• Las tensiones y esfuerzos resistidos dependen tanto de la deformación como de la velocidad de deformación.

Es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza

Dependen de

Materiales Isótropos Materiales Anisotrópicos

M.Lineales M. No Lineales

Materiales Isótropos: Lineales

El módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión; es decir, el módulo de elasticidad longitudinal es una constante.

Donde: Es el módulo de elasticidad longitudinal Es la tensión sobre la barra usada para determinar el módulo de elasticidad. Es la deformación unitaria en cualquier punto de la barra.

Materiales Isótropos: No Lineales

Materiales no lineales pueden definirse aún dos magnitudes asimilables al módulo de Young de los materiales lineales.

1ra POSIBILIDAD: es definir el módulo de elasticidad secante medio

Donde: es el módulo de elasticidad secante. es la variación del esfuerzo aplicado es la variación de la deformación unitaria

2da POSIBILIDAD: es definir el módulo de elasticidad tangente

Materiales Anisotrópicos

Puede probarse que existen tres constantes elásticasEx, Ey y Ez tales que el módulo de Young en cualquier dirección viene dado por:

Donde: lx, ly y lz son los cosenos directores de la dirección en que medimos el módulo de Young respecto a tres direcciones ortogonales dadas

La energía elástica es el aumento de energía interna acumulado en el interior de un sólido deformable como resultado del trabajo realizado por las fuerzas que provocan la deformación

Energía Potencial de elasticidad

Dada una partícula en un campo de fuerzas que responda a la ley de Hooke (F= -k|r|) siendo k la constante de dicho campo, su energía potencial será V = 1/2 K |r|².3

La energía de deformación es el aumento de energía interna acumulado en el interior de un sólido deformable como resultado del trabajo realizado por las fuerzas que provocan la deformación.

Potencial armónico Energía de deformación

Cartílago

Tejido conectivo fibroso denso

condorcitos condromucoide,

condroitinsulfato

sales inorgánicas

carece de vasos y nervios

matriz

fibras colágenas y elásticas

Fuerza tensil y la elasticidad

Fibras incorporadas en la matriz

Hialino

Elástico

Fibroso

color amarillo y es totalmente flexible y elástico

cápsulas que rodean a las células

esferoidal u ovoide. células

apoyo y flexibilidad

los cartílagos de Wrisberg y Santorini

ELASTICIDAD DE CARTILAGO

HUESO

tejido de sostén

sustancia fundamental laminar

osteína sales calcáreas

sales inorgánicas fibras colágenas

fuerza y elasticidad

forman estructuras que resisten las fuerzas de tracción

ELASTICIDAD DE MÚSCULOS Y TENDONES

ELASTICIDAD

• Es la capacidad que permite al músculo elongarse hasta cierto límite y recuperar la forma inicial.

• Los tejidos articulares (tendones, ligamentos, músculos, etc.) que conforman la articulación pueden estirarse y acortarse; pero la elasticidad más importante que hay que tener en cuenta es la elasticidad muscular.

EL MÚSCULO

• El músculo es una máquina con capacidad para transformar la energía química en trabajo mecánico.

• Existen tres tipos de músculos: el liso o involuntario, el cardíaco y el estriado; la principal función del músculo estriado es el movimiento y el mantenimiento de la postura, pero además del componente contráctil, también encontramos elementos elásticos de tejido conjuntivo que sirven para proteger al músculo de las posibles lesiones ocasionadas por estiramientos bruscos o forzados.

• La forma en que un músculo se opone al estiramiento viene dada por dos factores:

1. El grado de tensiónEl grado de tensión acumulada de forma pasiva o tono muscular que depende del grado de activación del sistema nervioso. Esto significa que para estirar un músculo debemos, reducir al máximo la tensión muscular, lo cual se logrará mediante el calentamiento previo y el estado de relajación que el sujeto haya sido capaz de alcanzar previamente.

2. Por la resistencia que ofrece el tejido conjuntivo y que se cifra en un 41% del total de la resistencia que ofrece el músculo a ser estirado. Cuando el estiramiento alcanza a la fascia muscular, se torna doloroso si se llega a ciertos límites.

TENDÓN

• Los músculos están unidos a los huesos por medio de unos cordones muy resistentes llamados tendones, cuya función es transmitir tensión a los huesos.

• Es por ello que los tendones son prácticamente inextensibles y su oposición al estiramiento alcanza el 10%.

• Cuando los músculos se acortan producen tensión en el punto donde el músculo se conecta al tendón, lugar donde se ubica el órgano de tendón de Golgi. El órgano de tendón de Golgi graba el cambio en tensión, y esta envía señales a la médula espinal para llevar esta información. Cuando esta tensión excede un cierto umbral, activa la reacción que inhibe a los músculos de acortarse y los obliga a relajarse.

• La elasticidad de membrana elástica es cuerpo elástico de pequeño espesor y escasa rigidez flexional que sólo puede resistir tensiones de tracción.

• Las membranas elásticas son membranas circulares onduladas que se sujetan en sus bordes entre dos bridas, o bien se sueldan, y son impulsadas unilateralmente por la presión del medio.

• La deformación provocada se utiliza como medida de presión y se muestra mediante un mecanismo de indicación.

• Estas tienen una fuerza de ajuste relativamente grande. Gracias a su fijación circular, son menos sensibles frente a las vibraciones; y puede soportar sobrecargas mayores por absorción.

ELASTICIDAD DE MEMBRANAS

• Como se sabe la palabra “bioelasticidad” resulta de la unión de bio y elasticidad, “bio” hace referencia al organismo; a todo lo que tenga vida, y elasticidad: hace referencia a todo cuerpo que tiene la capacidad de deformarse por acción de fuerzas, y luego regresar a s estado original.

• Se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de referencia.

• Los cuerpos según la deformación que sufren se clasifican en: rígidos, elásticos y plásticos.

• El módulo de elasticidad o módulo de Young es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza.

• La ley de Hooke nos dice que “Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior de dicho material; provocando así la deformación del mismo”

• Si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida.

• La Viscoelasticidad, también conocida como anelasticidad, es el tipo de comportamiento que presentan ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elásticas cuando se deforman.

• Para materiales elásticos no isótropos el módulo de Young medido según el procedimiento anterior no da valores constantes. Sin embargo, puede probarse que existen tres constantes elásticas.

• La energía elástica es el aumento de energía interna acumulado en el interior de un sólido deformable como resultado del trabajo realizado por las fuerzas que provocan la deformación.

• El tejido cartilaginoso es una forma de tejido conectivo fibroso denso, con variantes en su estructura, composición química y funciones por lo que se le clasifica dentro de los tejidos conectivos especiales.

• Las fibras colágenas contribuyen en gran medida a la fuerza y elasticidad del hueso.

• La elasticidad de los músculos es la capacidad que permite al músculo elongarse hasta cierto límite y recuperar la forma inicial.