Energía y Potencia en la Kinesiología – Capacidad del Cuerpo

Energía y Potenciaen la Kinesiología –Capacidad del Cuerpo Dr. Willy H. Gerber Objetivos: Comprender el concepto de energía y potencia para ser aplicados al trabajo del musculo.. www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Volvamos al principal actor, el musculo Cada fibra es capaz de generar una fuerza de 0.3 Micro Newton (3x10-7N) Tendon Area Hueso Fibra muscular www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Volvamos al principal actor, el musculo Y James Bond no estaba tan errado… el musculo mas “fuerte” es el de nuestras mandíbulas. Logra una fuerza de 4337 N por 2 segundos. 4337 N equivale a 442.5 kg casi media tonelada!!! Pero porque solo por 2 segundos??? www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Problemática del calor El principal problema de nuestro diseño es la energía disipada, o sea no aprovechada para hacer trabajo y perdida como calor. 60% de la energía consumida por un musculo se disipa como calor. www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Problemática del calor Ejemplo: subir las escaleras en el Instituto de física Altura: h = 2 x 4.85 m = 9.7 m Peso hipotético: 75 kg Energía potencial: V = mg h = 7129.5 J Si esta energía es solo el 40% del total generado, el cuerpo generara en subir las escaleras un total de E = 17823.75 J generándose calor por Q = 10694 J www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Problemática del calor Un pequeño paseo por la termodinámica 1 kcal = 4186.8 J 1 kcal es la energía para subirle a 1 kg de agua la temperatura por un grado. Q = 10694 J son 2.554 kcal Si el musculo de las piernas tuviera una masa de 7.5 kg la temperatura la temperatura por subida ascendería en 0.34 grados En tres subidas ya habría subido en 1 grado. Pero este calculo no considero el hecho que debemos mover el cuerpo “horizontalmente”. Dijiste que no trajiste desodorante? www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Problemática del calor Veamos el caso del leopardo. Porque necesita energía si va a velocidad constante? El problema es que el cuerpo lo hace pero no las piernas, estas deben “adelantarse” cada vez para hacer un paso. Si asumimos que las piernas pasan de doble velocidad (2xv) a detenerse se puede estimar la energía de la energía cinética. Si tomamos la mitad de la pierna tenemos para las 4 piernas: E = 4 ½ (mpierna/2) (2v)2= 4mpiernav2 www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Problemática del calor Capacidad: A: Velocidad de 104 km/hora por 3 kms o 100 seg y B: Velocidad de 58 km/hora por 43 km o 45 minutos Si asumimos que cada pierna pesa 2kg la energía requerida para mover la pierna un paso es: A: E = 6676.5J = 1.59kcal B: F = 2076.5J = 0.50kcal Si asumimos 1.5 m de largo de paso la energía requerida para una carrera de 3 y 43 km es: A: E = 1.34x107= 3’189kcal B: E = 5.95x107= 14’218kcal Por kg patas el calor que se debe liberar (60% del total) es: A: E = 598kcal B: E = 2666kcal Si en el caso A el musculo no libera la energía su temperatura subiría en casi 600 grados!!! Nota: la energía en A equivale a lo que se enfría el cuerpo si se transpira aprox. 1 litros de sudor por kg de pierna; la perdía de liquido seria de 8 litros!!! www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Existe peligro? El cuerpo tiene un sistema de seguridad que evita que podamos correr hasta “cocernos’. Reserva de energía alto rendimiento (max. 45 kcal/kg s por max 30 seg) Reserva de energía rendimiento mediano (max. 22 kcal/kg s por max. 45 seg) Trabajo “continuo” (max. 15 kcal/kg s según reservas generales) Valores solo referenciales, depende de la persona y su estado físico. Ante que esto ocurra se nos acaban las reservas para lograr el “rendimiento peligroso”. www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Existe peligro? El cuerpo tiene un sistema de seguridad que evita que podamos correr hasta “cocernos’. El bíceps puede consumir por ejemplo 100 Watt por algunos minutos Los músculos del corazón funcionan en el modo aeróbico y consumen sin detenerse por toda una vida entre 1 y 5 Watt. Kcal/kg s segundos www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

ReCapacidad del Cuerpo Periodo de latencia Periodo de contracción Periodo de relajación 100 % de Fuerza máxima 0 Tiempo (ms) Estimulo www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

ReCapacidad del Cuerpo Si el musculo aplica una fuerza de 400 N y se contrae 5 mm. Que Energía se requiere para contraer? Cuanta Energía se pierde en forma de calor? Cuantas kcal se consumen en el movimiento? www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

ReCapacidad del Cuerpo Tendon Contracción Muscular (contracción Isotónica) Tendon www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

ReCapacidad del Cuerpo Resistencia Relajo Tensión (kg o N) Tensión máxima Estimulo Posición en reposo Largo musculo (% en reposo) Tiempo (ms) www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

ReCapacidad del Cuerpo Contracción Muscular (contracción Isométrica) www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

ReCapacidad del Cuerpo Resistencia Tensión (kg o N) Relajo Máxima tensión que aporta Estimulo Posición en reposo Largo musculo (% en reposo) Porque gasta energía Si no hace camino? Tiempo (ms) www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Funcionamiento del musculo Fibra muscular http://entochem.tamu.edu/MuscleStrucContractswf/index.html www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Funcionamiento del musculo www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Funcionamiento del musculo Filamento fino www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Funcionamiento del musculo Filamento grueso www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

Funcionamiento del musculo Miosina www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-04-Energia y Potencia-Capacidad del Cuerpo – Versión 10.07

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