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PLATAFORMAS DE FUERZA Y MEDICIÓN DE PRESIÓN

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by

Valeria Silva Acosta

on 19 November 2015

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62
ECG
bpm
Thank You!
PLATAFORMAS DE FUERZA
*Tienen como principio la Tercera Ley de Newton
Fuerzas en z (Fz) :

1.- Cuando el pie del atleta contacta por primera vez el suelo su
aceleración resulta negativa (Fz<Fw)

2.- Ahora el corredor está en movimiento de descenso y la aceleración en esa dirección permite un incremento de la velocidad del CM (Centro de Masa)

3.- El efecto de ello es una
aceleración positiva(Fz>Fw)
en dirección de ascenso al momento de despegar el talón, en este instante la fuerza del peso vuelve a ser mayor al componente z, causando una aceleración en dirección de descenso.


Fuerzas en y (Fy)
Interpretando GRF-time curves

Equipo #5
PLATAFORMAS DE FUERZA Y MEDICIÓN DE PRESIÓN
* Permiten medir la Fuerza de Reacción del suelo, (GRF)
Hace uso de diversos transductores, los cuales arrojan un voltaje porporcional a la fuerza aplicada
DIFERENTES TRANSDUCTORES:
*Plataformas piezoelectricas: sensible a cambios rápidos , sin embargo sufren modificación en la tensión sin cambios en la fuerza aplicada
Debido a la relacion lineal de los transductores entre la fuerza aplicada y el voltaje recibido existe un coeficiente de
calibracion (gradiente), que permite la conversión:
Volt--> Newton
HISTÉRERESIS
* Plataformas en base a calibradores de tensión:
son menos susceptibles a la desviación, sin embargo son poco sensibles a los cambios de fuerza
Lineal
Histéresis
Diferente relación fuerza-voltaje durante la descarga y carga
*Permite la medición de los tres componetnes del GRF
paralelos a los ejes x,y,z
* Frecuencia mayor a la frecuecia de la señal medida para evitar errores en la medición. (>800Hz)
* El voltaje creado por los transductores debe se amplificado
*Es imperatvo utilizar un ADC de al menos 12 bits para identificar pequeños cambios en las fuezas.
F=m*a
Fuerzas que actuan sobre un corredor:
*Peso del atleta
*Resistencia del aire
* Componentes de GRF

Fz
Fy
1.-El primer contacto se realiza adelante del CM por lo que se produce una fuerza de frenado, desacelerando el movimiento hacia delante

2.- Una vez que el CM supera el punto de soporte, la fuerza de reacción se vuelve positiva, lo cual causa una aceleración hacia delante

3.- En la primera mitad de la fase de apoyo se tiene una Fy negativa, a diferencia de la segunda mitad donde una fuerza de propulsión causa la aceleración en el CM, aumentando la velocidad del corredor.

Velocidad instantánea
La velocidad instantanéa de carga se puede obtener calculando la derivada en el punto de la curva Fz-tiempo donde se considera esta la tasa de cambio mayor

• Otro método para obtener la velocidad es medir la velocidad en que se eleva Fz por una fuerza igual al peso corporal (BW) después de un periodo inicial mientras el cuerpo es cargado con por ejemplo 50 N; éste método es más fiable y objetivo.

Centro de presión (CP)
El CP es la posición del vector de GRF en relación con un plano paralelo a y justo debajo de la plataforma

Dos coordenadas ( Ax y Ay ) permiten saber su ubicación en relación con el origen de la placa.
RELACIONANDO VARIABLES GRF
las variables Ax, Ay pueden
ser positivas o negativas, lo cual determinara el cuadrante donde el CdeP se encuentre, su aplicacion comun es examinar el patron del CdeP durante la carrera.
Variables Ax Ay
El CdeP asemeja el C deM durante la fase estacionaria de alguna actividad (Arqueria o Tiro), por tanto es usado para medir estabilidad durante estas.
Momento libre (Mz)
Es el torque alrededor del eje vertical a traves del CdeP, coincide con el vector Fz. usualmente es usado para medir la reaccion del momento ejercido durante actividades que incluyen giros en el eje vertical.

Medición de presión
Presion(N/m^2)=Fuerza/ Area
El pascal es la presion creada por 1N entre 1m^2. Es comun verlo en kPa,
La presion barometrica o atmosferica es causada por el peso del aire de la tierra.

1Atm = 101325 Pa
Tambien se puede medir con un barometro de mercurio por mm de columna.

1Atm = 760 mmHg a 0ºC
Ejemplo:
Una persona de 750N de peso se para en un pie (0.01m^2). La presion sera de:
750N/0.01m^2=75,000 N/m^2 = 75kPa
Si usara tacones, el area de contacto disminuiria (Ejemplo, 0.002m^2), la presion cambiaria a:
750N/0.002m^2=375,000 N/m^2 = 375kPa
Para el estudio del movimiento humano, este concepto es importante, ya que la fuerza no cambio pero la presion aumento debido al area, por lo tanto es sensible a sufrir lesiones en un area pequeña.
La presión en el movimiento
Es mas doloroso caminar en tacones que hacerlo en tenis,por lo que en muchas situaciones es deseable reducir la presion, incrementando el area de contacto. Podemos notarlo en el diseño de equipo de proteccion, asi como en calzado para superficies fragiles.
Existen situaciones en las cuales es deseable maximizar la presión en un área de contacto lo más pequeña posible. Para medir la presión es necesario tener indicadas el área y la fuerza aplicadas.
Método
El método más simple para medir la presión es el manómetro, que consiste en dos columnas de fluido conectadas, que experimentan igual presión cuando éstas se encuentran en equilibrio.
Cuando una sufre mayor presión, su nivel de líquido decrece y el de la otra columna aumenta.
Si el extremo de referencia de referencia del manómetro está sellado en vacío (barómetro de mercurio), la altura del fluído representará la presión absoluta. Debería marcar 760 mmHg, a una presión de 1 atmósfera
Hasta ahora, hemos considerado mediciones de presión en estado estático, útil en aplicaciones donde se experimentan cambios muy bajos de equilibrio
Para la medición de presiones dinámicas, se requiere el uso de un sensor electromecánico de presión también conocido como transductores de presión, los cuales convierten el movimiento generado por un dispositivo sensible a la presión en una señal eléctrica.
La diferencia entre la altura de las dos columnas de fluido cambia debido a la presión aplicada de acuerdo a:
Peso del fluido de la columna = Volumen del fluido por la Densidad (r) por la gravedad
La salida eléctrica es proporcional a la presión aplicada, los transductores de presión más comunes son: medidor de tensión, capacidad variable y pizoeléctricos.
Volumen = peso(h) por area cruzada de presión(a)
Una aplicación común de la medición de presiones dinámicas, es en el análisis de la distribución de la presión debajo del pie durante la marcha. Colocando plantillas que contienen varios de éstos sensores que permiten la detección de dichas presiones
Peso de fluido de la columna= (r)(h)(a)(g)
Presión = Fuerza entre Área completa de presión
Los resultados del análisis, usualmente son presentados con una serie de colores como en la imagen anterior. También se pueden presentar en una forma 3D de diferentes alturas, para indicar la magnitud de presión
El análisis de la presión en el pie, ha sido ampliamente utilizado para la investigación del efecto que causan los distintos tipos de calzado y los patrones de presión y lesión que pueden ocasionar. Generalmente, mayores presiones son indicativos de un riesgo más alto de lesión
Presión = (r)(h)(a)(g)(a)=(r)(h)(g)
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