Es el tipo de palanca más frecuente en el cuerpo humano y como ejemplo podemos poner la acción del bíceps braquial en la flexión del codo, donde el bíceps se inserta en el antebrazo entre el codo que queda por detrás y la resistencia que quedaría desplazada hacia la mano por el peso de la carga unida al peso del antebrazo.

Se consigue una buena amplitud de movimientos aunque con menos fuerza y es el tipo de palanca más frecuente en el movimiento humano, aunque una misma articulación puede formar distintos tipos de palanca en función del tipo de movimiento que realiza. Así en el codo la extensión se realiza con una palanca de primer género.

Las palancas nos sirven para estudiar la influencia de los músculos en el movimiento función de la ubicación de su origen e inserción.

Así un músculo con origen cercano e inserción lejana producen movimientos de poca amplitud y por tanto se suelen ocupar del sostén y la estabilización de la articulación en la que trabajan.

Sin embargo, los músculos con origen alejado e inserción cercana generan movimientos muy amplios y veloces.

La posición del origen y de la inserción respecto al movimiento va a variar en función de los ejercicios y con ello la función y la influencia del músculo en la acción.

Por ejemplo el bíceps braquial no trabaja igual en un ejercicio en la que se eleva un peso a través de la flexión del codo que cuando estamos haciendo dominadas (elevar el peso del cuerpo respecto al codo).

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En función de cómo se distribuyen los tres elementos fundamentales de la palanca (apoyo, potencia y resistencia) entre sí, se producen tres tipos de palanca diferentes que influyen en la eficiencia mecánica de las articulaciones en las que actúan.

1. La palanca de primer género o interapoyo es aquella que ubica el punto de apoyo entre las fuerzas de potencia y de resistencia proporcionando un equilibrio de fuerzas. En el cuerpo humano la encontramos en la articulación occipitoatloidea que es la responsable de sujetar la cabeza sobre la primera cervical, dejando el peso del cuello más desequilibrado hacia delante para ser sostenido por detrás de las cervicales por los músculos estensores del cuello. ,

2. La palanca de segundo género o interresistencia, coloca la resistencia o fuerza a vencer entre el punto de apoyo y la potencia. Se consigue una palanca de resistencia más corta que la de potencia, lo que ayuda a vencer grandes resistencias aunque de manera muy lenta y con muy poco recorrido en su movimiento.

Es por tanto una palanca de fuerza que podemos encontrar por ejemplo en los tobillos donde el peso del cuerpo queda en el centro, dejando la articulación del tobillo por delante de él y la fuerza por detrás, producida por los músculos gemelos y soleo.

De esta manera los tobillos pueden ejercer la fuerza necesaria para saltar y correr moviendo todo el peso del cuerpo que descansa sobre ellos, que sería bastante complicado de otra forma.

Los músculos masticadores también presentan este tipo de palanca y gracias a ello la mordida puede producir tanta fuerza. Es un tipo de palanca poco frecuente en el cuerpo humano.

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La ventaja mecánica se produce cuando el brazo de potencia aumenta y el de resistencia disminuye y es un concepto de gran interés si lo que buscamos es mover las mayores cargas con el menor esfuerzo, o si buscamos la máxima velocidad en un movimiento reduciendo su resistencia.

Un claro ejemplo de la aplicación de este elemento lo encontramos en la halterofilia, actividad en la que se consigue mover unos pesos increíbles aprovechando al máximo la ventaja mecánica y la reducción de los brazos de resistencia.

El concepto opuesto sería la desventaja mecánica que se produce cuando el brazo de potencia se acorta y aumenta el de resistencia lo que conduce a un aumento en la dificultad a la realización del movimiento.

En un movimiento la longitud de los brazos de palanca (potencia y resistencia) va a ir variando a lo largo del movimiento, lo que exige una tensión muscular diferente en cada secuencia del movimiento. Por eso al ejecutar un ejercicio con un peso concreto no vamos a conseguir el mismo nivel de trabajo a lo largo de todo el movimiento.

Por ejemplo cuando hacemos sentadillas, la palanca de resistencia crece al flexionar más las rodillas, obligando al cuadriceps a trabajar con más tensión. Pero al enderezarnos la cadera y la rodilla están más cerca del eje vertical y el brazo de resistencia es más corto por lo que nos cuesta mucho menos esta fase del movimiento.

El equilibrio mecánico o punto crítico se produce cuando ambos brazos alcanzan su máxima expresión y el músculo alcanza el mayor momento de fuerza muscular en un movimiento porque encuentra la máxima resistencia a vencer.

Esta situación se suele dar cuando el hueso esta paralelo al suelo y se trata de vencer la fuerza de la gravedad.

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La eficiencia mecánica de las palancas o capacidad de mover grandes cargas con mínimos esfuerzos está sujeta a la siguiente fórmula:

(P *BP) = R * BR

P = Potencia o fuerza que ejerce el músculo

BP = Distancia entre la articulación y el punto donde se aplica la fuerza muscular.

R = Resistencia a mover (peso del cuerpo o de la parte a mover junto a la carga externa)

BP = Distancia entre la articulación y el punto donde se aplica la fuerza del peso o de la resistencia a mover.

De esta fórmula se pueden sacar varias conclusiones:

1.  La relación entre brazo de potencia y de resistencia es inversa, es decir uno aumenta si el otro disminuye. De ahí que la ventaja mecánica se pueda expresar con la siguiente fórmula:

Ventaja mecánica = Brazo de potencia / brazo de resistencia.

Los brazos de potencia van a incidir en el grado de fuerza transmitida y los brazos de resistencia repertuten en el movimiento aplicado al objeto.

2. Si la P es muy pequeña y la R muy grande, sólo se podrá igualar la fórmula si el BP es grande y BR pequeño, por lo que los brazos de palanca largos (BP) son favorables para mover grandes cargas.

Como muestra el dibujo de arriba, el peso solo se puede movilizar si la palanca utilizada es suficientemente larga para igualar las fuerzas.

3. Por otro lado, si la P es muy grande y la R muy pequeña, la fórmula sólo iguala si BP es pequeño y BR grande. Si la carga es pequeña podemos movilizarla con un BP pequeño, y al ser el BR más largo aumenta el espacio recorrido por la carga en la misma unidad de tiempo, de ahí que este tipo de palanca nos permita transmitir gran velocidad a cargas más pequeñas.

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El momento de la fuerza de los movimientos corporales depende de la suma de todos los momentos que intervienen en un mismo movimiento, tanto los que lo favorecen (el de la contracción muscular o fuerza) como los que se oponen (resistencia).

Con estas dos fuerzas y el punto de apoyo se forma una palanca, que es un elemento fundamental para analizar mecánicamente el movimiento corporal y la resultante de las fuerzas que intervienen en él.

La fuerza del músculo se aplica en el punto de inserción para la acción del músculo y la distancia entre este punto y la articulación se llama en mecánica brazo de potencia (BP).

La fuerza de resistencia se aplica en el punto donde se concentra el peso de la parte del cuerpo a mover junto con la carga externa (peso, elástico, etc) si la hubiera.

Este punto donde habría que concentrar la fuerza para desplazar este conjunto se llama centro de gravedad y la distancia que le separa de la articulación se llama brazo de resistencia (BR).

En algunos casos a esta fuerza de oposición habría que sumarle el momento de la fuerza de otros músculos que se contraen en sentido contrario al de la fuerza para retener, compensar o anular el movimiento.

Al sumar todos los momentos de fuerza en un mismo esfuerzo habrá movimiento si las fuerzas a favor son distintas de las que se oponen y no ocurrirá nada si se igualan.

La palanca facilita el movimiento de grandes cargas con pequeño esfuerzo  si se combinan los brazos de palanca adecuados respecto al punto de apoyo. El cuerpo humano está lleno de palancas perfectamente organizadas para poder ejercer la máxima fuerza con el mínimo esfuerzo.

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El movimiento corporal es el desplazamiento de los huesos alrededor de las articulaciones que actúan como ejes de giro de una manera similar al de las bisagras.

Este movimiento es de tipo circular y describe un arco entre la posición en la que el hueso estaba al principio y la posición en la que se encuentra al final, y este arco se puede medir por el ángulo que forma el hueso en ambas posiciones.

Por otro lado, los músculos se insertan en los huesos a una distancia de la articulación y gracias a eso pueden ejercer su tracción a un lado u otro de la articulación formando una palanca. Si no existiera esta distancia lo único que se conseguiría es mantener bien unidos ambos huesos entre sí, pero quietos.

En este sentido el valor real de la fuerza va a depender tanto de la fuerza con la que se contrae el músculo, como de la distancia que hay entre la articulación y el punto donde se aplica la fuerza.

A este valor se le denomina momento de fuerza y es la magnitud física que mide el valor de las fuerzas de rotación.

M = F * d

Como el momento de la fuerza depende de la distancia (d) sobre la que se aplica respecto al punto de giro, una misma fuerza va a tener un distinto efecto en función de la distancia a la que se aplica esta fuerza.

Un ejemplo de esto lo tenemos cuando pretendemos abrir o cerrar una puerta, fácilmente comprobaremos que se hace un mayor esfuerzo para moverla si la empujamos cerca de la bisagra que si lo hacemos respecto al picaporte.

Continuaremos con el tema …