Baricentro e leve

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Baricentro e leve

I termini della fisica hanno una definizione scientifica “rigorosa” che è applicata anche nel caso umano.
Le grandezze fisiche e le loro unità di misura sono usate anche nel linguaggio comune.
Il corpo umano richiede: equilibrio e movimento.
Da oggi farai conoscenza con il concetto di equilibrio, baricentro, leva, forza, velocità, accelerazione, lavoro, potenza ed energia, attrito, elasticità.
Ricorda che il corpo umano è formato anche da: segmenti ossei, articolazioni, muscoli. Ed è sempre soggetto alla forza di gravità che lo attira verso il centro del pianeta.

Cosa è la Biomeccanica: la biomeccanica è la fisica applicata al corpo umano e quindi alle attività sportive.

Equilibrio di un corpo(fisica) → stabilità (biomeccanica)

Cosa vuol dire che un corpo è in equilibrio? Un corpo è in equilibrio quando non TRASLA (non si muove in orizzontale, verticale, obliquo) e non RUOTA. L’equilibrio è legato ai concetti di base di appoggio e di baricentro.
Cosa vuol dire traslazione? La traslazione è un movimento “diritto” orizzontale, verticale, obliquo.
Cosa è la base di appoggio? La base di appoggio è l’area “delimitata” dai punti di appoggio (piedi, mani…, gambe di un tavolo….) e non i soli punti di appoggio.
Che cosa è il baricentro? Il baricentro è il punto dove si immagina che sia concentrata tutta la forza di gravità cui il corpo è soggetto
Dove è il baricentro del corpo umano? Nel corpo umano ogni singola parte presenta un peso; si immagina che la risultante di tutte queste forze peso sia concentrata nel baricentro. Il baricentro è circa dove l’ombelico.
Il baricentro del corpo umano è fisso? La posizione del baricentro cambia in relazione alla forma e alla posizione di tutte le parti che compongono il corpo I l baricentro è sempre vicino all’ombelico, ma si sposta se ci si muove: se alzi il braccio lo sposti in alto e se ti pieghi lo sposti in basso
Fino a quando il corpo è in equilibrio? Il corpo (umano e non) è in equilibrio fino a quando la VERTICALE che passa per il baricentro cade all’interno della zona chiamata base di appoggio. Appena questa linea verticale esce dalla base di appoggio il corpo perde equilibrio e cade.
La perdita di equilibrio è immediata? Quando la verticale non cade al centro della base d’appoggio ma è spostata verso la periferia, il corpo perde progressivamente stabilità (ma non ancora equilibrio); il corpo è costretto ad aumentare il proprio lavoro muscolare o a variare la base di appoggio.
Come si varia la base di appoggio? Allargando le gambe, usando un corpo esterno (ad esempio un bastone), appoggiando un ginocchio su una superficie (ad esempio il letto o la sedia), abbassando il baricentro.
Cosa dice il principio di stabilità di un corpo ? il principio di stabilità afferma che
più è basso il baricentro, maggiore è la stabilità del corpo
maggiore è la base di appoggio maggiore è la stabilità
maggiore è l’attrito fra corpo e superficie di appoggio maggiore è la stabilità (w le scarpe)
Che cosa è la forza in fisica? La forza esprime le azioni responsabili del movimento di un corpo o di una sua deformazione. La forza produce variazioni di velocità, fa curvare, fa fermare, allunga o accorcia un oggetto. Si misura in Newton (simbolo N).
Che cosa è la forza in biomeccanica? La forza esprime l’azione motoria che permette all’uomo di vincere una resistenza attraverso la tensione muscolare della contrazione. La forza dipende dalla durata dell’azione, dalla resistenza e dalla velocità esecutiva
Forza motrice o potente: lancio del peso, pugilato
Forza resistente o resistenza: si manifesta quando si fa attività prolungata come canotaggio, sci di fondo, maratona, campestre, nuoto nelle lunghe distanze
Forza massimale quando la resistenza raggiunge il limite di sopportazione del muscolo: sollevamento pesi
Forza veloce: bisogna vincere la forza resistente con un gesto rapido (scherma, lancio del giavellotto, salto)
Che cosa è la Resistenza? è la forza motoria che permette all’uomo di mantenere uno sforzo fisico prolungato sostenendo i sintomi della fatica. In fisica la fatica non esiste, può essere una forza espressa da un numero di Newton molto grande.
Qual è la formula della Forza? La formula della forza, sia in fisica sia in biomeccanica è sempre data da
Forza = massa ∙ accelerazione

Cioè

F = m∙a

In palestra dove l’accelerazione è minima, la forza in un esercizio è indicata dal massimo carico sollevato in una ripetizione.

Come si chiama la formula della forza? La formula che permette di calcolare la forza è la seconda legge della dinamica, detta anche seconda legge di Newton.
Nella seconda legge della dinamica, la massa è esprimibile come vuoi? NO, la massa va sempre espressa in kg (mai g, mai mg, mai tonnellate, solo kg). Se non trasformi i grammi in kg sbagli.

Che cosa è L’APPARATO LOCOMOTORE? L’apparato locomotore l’insieme di ossa, articolazioni e muscoli. che consente all’uomo di muoversi, di camminare, di saltare… sfrutta un complesso sistema di leve.
Cosa fanno le articolazioni? Le articolazioni hanno la funzione di tenere unite le ossa tra di loro permettendo il movimento.
Cosa fanno i muscoli? I muscoli costituiscono la parte attiva dell’apparato locomotore ed avvolgono tutto il corpo e nel loro complesso costituiscono a quasi metà del peso totale del corpo.
Che cosa è una leva? La leva è una macchina semplice inventata dall’uomo, ossia un dispositivo in grado di compiere lavoro eseguendo un semplice movimento.
Qual è lo scopo delle leve? Lo scopo delle leve è quello di amplificare la forza umana così da svolgere lavori impossibile per la sola forza muscolare.
Perché è errato dire che le leve sono state inventate dall’uomo? L’affermazione è imprecisa perché il corpo umano è formato da leve e queste leve interne sono essenziali al movimento dell’uomo.
Da cosa è formata una leva? Una leva è sempre schematizzabile come un’asta rigida che ruota attorno ad un perno (detto fulcro della leva), sulla quale agiscono due forze: la forza resistente (da vincere) e la forza potente o motrice che si oppone alla resistente.
Che cosa è il braccio di una leva? Ogni leva presenta sempre due bracci (non uno solo), che si misurano in cm, dm, m,……. Si ha il braccio resistente (BR) che è la distanza fra fulcro e forza resistente e braccio potente (BP) che esprime la distanza fra fulcro e forza potente
Quali sono gli elementi delle leve del corpo umano?
FULCRO: è l’articolazione su cui si genera il movimento
FORZA PESO O RESISTENZA (FR) è la resistenza da vincere (un manubrio o il segmento osseo)
FORZA MUSCOLARE o Potenza (FP) è il muscolo che produce la tensione necessaria a produrre il movimento
Braccio Resistente (BR) è la distanza, espressa in metri, tra il fulcro e la resistenza.
Braccio Potente (Bp) è la distanza fra il fulcro e l’inserzione del muscolo

Che cosa è il MOMENTO di una leva? La leva ha sempre due momenti e non solo uno. Ed è molto meglio parlare di momento di una forza piuttosto che di momento di una leva.si ha il

momento resistente = forza resistente ∙ braccio resistente
momento potente = forza muscolare ∙ braccio potente

e si misurano in Newton ∙metro

Quale importante osservazione interessa il momento di una forza?

Se la forza resistente è grande allora il braccio resistente è piccolo
Se la forza potente è grande allora il braccio potente è piccolo
Insomma forza grande con braccio piccolo e viceversa, forza piccola con braccio grande.

Quale è la condizione di equilibrio di una leva? Una leva è in equilibrio quando vale la relazione che impedisce alla leva di ruotare, cioè:

Momento resistente = momento potente

Che cosa è una leva vantaggiosa? una leva si dice vantaggiosa quando in condizioni di equilibrio la forza potente è minore di quella resistente (e se la forza potente è piccola, il suo braccio è grande)Che cosa è una leva svantaggiosa? una leva si dice svantaggiosa quando in condizioni di equilibrio la forza potente è maggiore di quella resistente (e se la forza potente è grande, il suo braccio è piccolo)

Quanti tipi di leve ci sono? Anche nel corpo umano esistono tre generi di leve; si riconoscono osservando cosa si trova all’interno dello schema.
Che cosa è una leva di terzo genere?

La leva di terzo tipo ha la forza motrice interna ed è sempre e solo svantaggiosa.
Sono le più numerose del corpo umano
È responsabile di movimenti piccoli ad elevata velocità

permette una maggiore velocità e ampiezza di movimento, cioè un vantaggio dinamico.

Svantaggio statico (della leva) = vantaggio dinamico (movimento e rapidità)

Si trova una leva di terzo genere nella flessione dell’avambraccio.
Fulcro             →        articolazione del gomito
Resistenza      →        si poggia sulla mano
Potenza:          →        i muscoli della parte anteriore del braccio
(pinza gelato).

Che cosa è una leva di secondo genere?

La leva di secondo tipo ha la forza resistente interna ed è sempre e solo vantaggiosa.
Basta poco lavoro muscolare per spostare grandi pesi
Favorisce piccoli spostamenti per velocità minori.

Si trova una leva di secondo genere nel sollevamento sull’avampiedi.
Fulcro             →        avampiede
Resistenza       →        metatarso = tallone + dorso del piede
Potenza           →        i muscoli del polpaccio.
(Carrucola, schiaccianoci.)

Che cosa è una leva di primo genere?

La leva di primo tipo ha il fulcro interno e può essere a volte vantaggiosa, a volte svantaggiosa, a volte indifferente.

Esempio: il movimento della testa.
Forza resistente          →        la parte anteriore del cranio
Forza potente             →        i muscoli del collo
Il fulcro                       →        l’articolazione atlo-occipitale alla base del cranio.
(Altalena, forbici)

Compito: cerca su internet un esempio di leva di primo genere vantaggiosa sia del corpo umano che della vita quotidiana.

Fonte: http://sorsidifisica.weebly.com/uploads/3/4/6/0/3460712/1_ls_biomeccanica.doc

Sito web da visitare: http://sorsidifisica.weebly.com

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