¿Por qué la fuerza del bíceps es mayor que el peso que se sostiene en la mano?

El músculo se ancla cerca del codo: brazo corto. La carga en la mano está lejos: brazo largo. Para equilibrar el momento del peso hace falta una fuerza grande en el brazo corto. Se pierde fuerza y se gana rapidez y recorrido de la mano: es la palanca de tercera clase típica.

¿Hay que contar el peso del propio antebrazo?

En el esquema simple a menudo se omite. Si se incluye, el peso del antebrazo actúa en el centro de masa y da un momento extra respecto del codo, así que la fuerza del músculo es aún mayor. Por eso el brazo vacío «en vilo» ya exige esfuerzo.

¿La fuerza del bíceps es de verdad estrictamente vertical?

No: el tendón tira en ángulo. El momento lo da solo la componente perpendicular al antebrazo. La componente longitudinal comprime el hueso y no produce momento. La fuerza vertical en un punto es para poder escribir el momento como F · d.

¿Qué otras palancas de tercera clase hay en el cuerpo?

La flexión del antebrazo por el braquial; la flexión de la pierna en la rodilla (apoyo en la rodilla, carga en el pie, músculos de la parte posterior del muslo). Ponerse de puntillas es otra clase: el apoyo está en los dedos, la carga es el peso del cuerpo y la fuerza la da el tendón de Aquiles (palanca de segunda clase).

El antebrazo como palanca de tercera clase

Apoyo en el codo, carga en la mano, músculo anclado cerca de la articulación: condición de equilibrio de momentos.

Sobre el modelo

El antebrazo es una palanca de tercera clase: el apoyo está en el codo, la fuerza del músculo (bíceps) queda entre el apoyo y la carga, y el peso está en la mano. El equilibrio estático exige que la suma de momentos respecto del codo sea cero. El momento de una fuerza es M = F · d, donde d es el brazo (perpendicular del apoyo a la línea de acción). De ahí F_músc · d_músc = F_carga · d_carga. Como d_músc ≪ d_carga, la fuerza del músculo es mayor que el peso: se pierde fuerza y se gana rapidez y recorrido de la mano. El antebrazo es una barra rígida; en el esquema simple a menudo no se cuenta su masa; la fuerza del músculo se toma vertical y aplicada en un punto.

Para quién: Bachillerato y primer año de facultad: momento de una fuerza, equilibrio, palancas; introducción a la biomecánica.

Conceptos clave

momento de una fuerza
palanca de tercera clase
brazo de la fuerza
equilibrio estático
eje de rotación
ventaja mecánica

Cómo funciona

En el esquema el codo es el apoyo, la carga está en la mano y el anclaje del músculo queda más cerca de la articulación. De F_m d_m = W d_L se ve: cuanto más corto el brazo del músculo, mayor la fuerza necesaria. La palanca de tercera clase pierde fuerza y gana desplazamiento de la mano.

Preguntas frecuentes

¿Por qué la fuerza del bíceps es mayor que el peso que se sostiene en la mano?: El músculo se ancla cerca del codo: brazo corto. La carga en la mano está lejos: brazo largo. Para equilibrar el momento del peso hace falta una fuerza grande en el brazo corto. Se pierde fuerza y se gana rapidez y recorrido de la mano: es la palanca de tercera clase típica.
¿Hay que contar el peso del propio antebrazo?: En el esquema simple a menudo se omite. Si se incluye, el peso del antebrazo actúa en el centro de masa y da un momento extra respecto del codo, así que la fuerza del músculo es aún mayor. Por eso el brazo vacío «en vilo» ya exige esfuerzo.
¿La fuerza del bíceps es de verdad estrictamente vertical?: No: el tendón tira en ángulo. El momento lo da solo la componente perpendicular al antebrazo. La componente longitudinal comprime el hueso y no produce momento. La fuerza vertical en un punto es para poder escribir el momento como F · d.
¿Qué otras palancas de tercera clase hay en el cuerpo?: La flexión del antebrazo por el braquial; la flexión de la pierna en la rodilla (apoyo en la rodilla, carga en el pie, músculos de la parte posterior del muslo). Ponerse de puntillas es otra clase: el apoyo está en los dedos, la carga es el peso del cuerpo y la fuerza la da el tendón de Aquiles (palanca de segunda clase).

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