Hamill. Biomecánica_5ed

28 Sección I PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO HUMANO

donde F es la fuerza aplicada y A es la unidad de área sobre la cual se aplica la fuerza. La fuerza se aplica perpendicular a la superficie de la estructura sobre un área predeterminada. La unidad en la que se mide una fuerza es el newton (N). La unidad de área es el metro cuadrado (m 2 ). Por lo tanto, la uni- dad de estrés es el newton sobre metro cuadrado (N/m 2 ), o el pascal (Pa). La deformación también está en una escala de acuerdo con la longitud inicial de la estructura que se evalúa. Esto es, la deformación causada por el estrés aplicado es comparada con la longitud inicial, o en reposo, del material, cuando no se aplica fuerza. La deformación, designada con la letra griega épsilon ( ɛ ), por lo tanto, se define como la tasa de cambio en la longi- tud respecto de la longitud en reposo. De esta forma, ɛ = ∆ L / L donde ∆ L es el cambio en la longitud de una estructura y L es la longitud inicial. Debido a que se está dividiendo longi- tud entre longitud, no hay unidades, y por lo tanto la deforma- ción es un número sin dimensión. En la figura 2-4 se presenta una curva de tensión-deforma- ción. Hay varios puntos clave que son importantes en esta curva para la función final de la estructura. En esta curva, la pendien- te de la porción lineal de la curva es el módulo elástico , o rigi- dez del material. Así, la rigidez se calcula como k = tensión/deformación = σ / ɛ Entre mayor es la fuerza que se aplica sobre la estructura, la pendiente de la curva eventualmente disminuye. En este punto, se dice que la estructura se vence o alcanza su punto de venci- miento. Hasta el punto de vencimiento, se dice que la estruc- tura se encuentra en la región elástica . Si se retira la tensión mientras el material está en esta región, el material regresará a su longitud original sin daño estructural. Después del punto de vencimiento, los componentes moleculares del material se desplazan de manera permanente respecto a otros, y si la fuerza aplicada se retira, el material no regresará a su longitud original (fig. 2-5). La diferencia entre la longitud original del material y la longitud (en reposo) resultado de la tensión hacia la región plástica es la deformación residual .

Celda de carga

Varilla en la tibia

Bloque de acero

Rodillo

Activador

En este tipo de prueba, la tensión se define como la fuerza por unidad de área y se designa con la letra griega sigma ( σ ). Por lo tanto, la tensión se calcula con la fórmula: σ = F / A Figura 2-2. Una máquina de prueba que determina las propiedades tensión-deformación de un pie amputado. (Reimpresa con autori- zación de Alexander, R. M. [1992]. The Human Machine . New York: Columbia University Press).

Normal

Inmovilizado Figura 2-4. Una curva idealizada de tensión-deformación que mues- tra las regiones elástica y plástica y el módulo elástico. SAMPLE Tensión Estrés Figura 2-3. Curvas de tensión-deformación para los segmentos de las vértebras de un macaco Rhesus normal y uno inmovilizado. (Adaptada de Kazarian, L. E., Von Gierke, H. E. [1969]. Bone loss as a result of immobilization and chelation. Preliminary results in Macaca mulatta. Clinical Orthopaedics , 65:67-75). Tensión Estrés Elástica Plástica E σ f σ y σ ε y ε f Punto de vencimiento Falla ε