Hamill. Biomecánica_5ed

30 Sección I PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO HUMANO

Frágil

Rígido

σ f σ y

Moldeable

E 3

Estrés

E 2

Estrés

E 1

Deformación

ε y

ε f

Figura 2-10. Curvas de tensión-deformación de materiales moldea- bles, rígidos y frágiles. El módulo elástico es significativamente dife- rente en los tres materiales.

Deformación

Figura 2-8. Curva de tensión-deformación de un material vis- coelástico típico. El módulo elástico (pendiente de la curva) varía de acuerdo con la porción de la curva en la que se calcula.

nos rigidez , punto de vencimiento y punto de falla también apli- can. Las regiones elástica y plástica se definen de forma similar a las de un material elástico. Sin embargo, a diferencia de una estructura elástica, la rigidez tiene varios valores que pueden ser determinados según el sitio sobre la curva en donde se calculó. En la figura 2-8, la rigidez designada como E 1 es menor que la de E 2 . No obstante, E 3 es con certeza menor a E 2 . Además, en un material viscoelástico, la energía mecánica almacenada no regresa por completo cuando se retira la carga aplicada. Por lo tanto, la energía que regresa no es igual a la energía almacenada. La energía que se pierde se denomina histéresis (fig. 2-9). Los materiales, ya sean elásticos o viscoelásticos, a menudo se denominan como rígidos, moldeables o frágiles, depen- diendo del módulo elástico. Las curvas de tensión-deformación de estos materiales se presentan en la figura 2-10. Un material moldeable tiene un módulo elástico menor al de un material rí- gido. El material moldeable almacena de manera considerable más energía que el material rígido. Por otro lado, un material frágil tiene un mayor módulo elástico y almacena menos ener- gía que un material rígido. No obstante, todos estos términos son relativos. Dependiendo de los materiales que se evalúan, un material frágil puede considerarse rígido con relación a un material, y moldeable respecto a otro. Por ejemplo, el hueso es frágil en relación con el tendón, pero moldeable comparado con el vidrio.

su punto de vencimiento. En un material elástico, la energía mecánica que se almacenó se recupera completamente. Viscoelástico Al contrario de las estructuras elásticas, ciertos materiales mues- tran características de tensión-deformación que no son estric- tamente lineales; estos son materiales viscoelásticos . Estas estructuras tienen propiedades no lineales o viscosas en com- binación con propiedades lineales elásticas. La combinación de estas propiedades da lugar a que la magnitud del estrés dependa de la tasa de carga, o a qué tan rápido se aplica la carga. Casi todos los materiales biológicos, como el tendón y el ligamento, muestran cierto nivel de viscoelasticidad. La figura 2-8 ilustra un material viscoelástico. En la curva de tensión-deformación de un material viscoelástico, los térmi-

Histéresis (energía perdida)

CARACTERÍSTICAS BIOMECÁNICAS DEL HUESO SAMPLE Función del tejido óseo El esqueleto está compuesto de tejido óseo. Las articulaciones son las intersecciones entre los huesos. Los ligamentos conec- tan a los huesos en las articulaciones, lo que las refuerza. El esqueleto conforma aproximadamente 20% del peso corporal total. El sistema esquelético por lo general se divide en esque- leto axial y apendicular. Los principales huesos en el cuerpo se presentan en la figura 2-11. El tejido óseo tiene varias funcio- Deformación Estrés Energía recuperada Figura 2-9. Curva de tensión-deformación de un material viscoelás- tico típico, que muestra la energía recuperada cuando se permite que el material regrese a su longitud en reposo. La histéresis, o energía perdida, es igual a la energía almacenada cuando el material es deformado menos la energía recuperada.