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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E3 - Interacción con el Suelo (Fuerzas de Reacción)
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3289
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Fuerzas externas y reacción del suelo
¿Qué fuerzas externas cambian la cantidad de movimiento durante la locomoción terrestre?
Grupo 2: Grupo 2: Componentes de la fuerza de reacción
¿Cómo se reparten las funciones de la fuerza de reacción entre sus componentes?
Grupo 3: Grupo 3: Patrón vertical según la marcha
¿Cómo cambia temporalmente la componente vertical durante caminar y correr?
Grupo 4: Grupo 4: Tasa de carga y riesgo de lesión
¿Cómo relaciona la subida inicial de fuerza con el riesgo de sobrecarga?
Grupo 5: Grupo 5: Fricción y límite de fuerza horizontal
¿Qué limita la fuerza horizontal que puede ejercer el pie sin deslizar?
Grupo 6: Grupo 6: Centro de presión y momento externo
¿Cómo genera la posición de aplicación de la fuerza un momento sobre el centro de masa?
Grupo 7: Grupo 7: Impulso y cambio de cantidad de movimiento
¿Cómo determina la fuerza integrada durante el apoyo el cambio de cantidad de movimiento?
Grupo 8: Grupo 8: Escalamiento con tamaño corporal
¿Cómo se compara el pico vertical entre mamíferos de tamaños distintos?
ID:1120
Grupo 1: Grupo 1: Fuerzas externas y reacción del suelo
Descripción
¿Qué fuerzas externas cambian la cantidad de movimiento durante la locomoción terrestre?
Pregunta clave: ¿Qué fuerzas externas cambian la cantidad de movimiento durante la locomoción terrestre?
La interacción del pie o la pezuña con el suelo genera la fuerza de reacción del suelo, que junto con la gravedad es la única fuerza externa capaz de cambiar la cantidad de movimiento del mamífero durante la locomoción terrestre. La forma exacta en que la fuerza de reacción del suelo cambia la cantidad de movimiento del animal, mencionada al comienzo, queda determinada por la integral de esa fuerza a lo largo del tiempo que dura el apoyo: esa integral, llamada impulso, es igual en magnitud al cambio en la cantidad de movimiento del animal producido durante ese mismo apoyo. Esta fuerza de reacción del suelo tiene tres componentes: una componente vertical, que sostiene el peso del cuerpo y genera la propulsión hacia arriba; una componente anteroposterior, que frena el cuerpo durante la fase de impacto del apoyo y lo propulsa hacia adelante durante la fase de despegue; y una componente mediolateral, que estabiliza al cuerpo de lado a lado. La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo. Dentro de ese mismo patrón temporal, la rapidez con la que la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sube desde cero hasta su primer pico —la tasa de carga— es un indicador clave del riesgo de lesión: cuanto más abruptamente sube la fuerza al inicio del apoyo, mayor es el riesgo de lesión por sobrecarga en las estructuras que reciben ese impacto.
ID:5863
Grupo 2: Grupo 2: Componentes de la fuerza de reacción
Descripción
¿Cómo se reparten las funciones de la fuerza de reacción entre sus componentes?
Pregunta clave: ¿Cómo se reparten las funciones de la fuerza de reacción entre sus componentes?
Esta fuerza de reacción del suelo tiene tres componentes: una componente vertical, que sostiene el peso del cuerpo y genera la propulsión hacia arriba; una componente anteroposterior, que frena el cuerpo durante la fase de impacto del apoyo y lo propulsa hacia adelante durante la fase de despegue; y una componente mediolateral, que estabiliza al cuerpo de lado a lado. Cuando se compara la fuerza de reacción del suelo entre mamíferos de tamaños corporales muy distintos, el valor pico de su componente vertical, expresado como múltiplo del peso corporal del animal, resulta aproximadamente el mismo para un mismo modo locomotor, sin importar si se trata de un animal pequeño o de uno mucho más grande. La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo. Dentro de ese mismo patrón temporal, la rapidez con la que la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sube desde cero hasta su primer pico —la tasa de carga— es un indicador clave del riesgo de lesión: cuanto más abruptamente sube la fuerza al inicio del apoyo, mayor es el riesgo de lesión por sobrecarga en las estructuras que reciben ese impacto. La magnitud máxima que pueden alcanzar juntas las componentes anteroposterior y mediolateral de la fuerza de reacción del suelo, las que actúan en el plano horizontal, está limitada por el coeficiente de fricción entre el pie y el suelo: cuanto mayor es ese coeficiente de fricción, mayor es la fuerza horizontal máxima que el pie puede ejercer contra el suelo sin deslizar, y cuanto menor es el coeficiente, menor es esa fuerza horizontal máxima disponible.
ID:5864
Grupo 3: Grupo 3: Patrón vertical según la marcha
Descripción
¿Cómo cambia temporalmente la componente vertical durante caminar y correr?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia temporalmente la componente vertical durante caminar y correr?
La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo. Dentro de ese mismo patrón temporal, la rapidez con la que la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sube desde cero hasta su primer pico —la tasa de carga— es un indicador clave del riesgo de lesión: cuanto más abruptamente sube la fuerza al inicio del apoyo, mayor es el riesgo de lesión por sobrecarga en las estructuras que reciben ese impacto. Esta fuerza de reacción del suelo tiene tres componentes: una componente vertical, que sostiene el peso del cuerpo y genera la propulsión hacia arriba; una componente anteroposterior, que frena el cuerpo durante la fase de impacto del apoyo y lo propulsa hacia adelante durante la fase de despegue; y una componente mediolateral, que estabiliza al cuerpo de lado a lado. La forma exacta en que la fuerza de reacción del suelo cambia la cantidad de movimiento del animal, mencionada al comienzo, queda determinada por la integral de esa fuerza a lo largo del tiempo que dura el apoyo: esa integral, llamada impulso, es igual en magnitud al cambio en la cantidad de movimiento del animal producido durante ese mismo apoyo. Cuando se compara la fuerza de reacción del suelo entre mamíferos de tamaños corporales muy distintos, el valor pico de su componente vertical, expresado como múltiplo del peso corporal del animal, resulta aproximadamente el mismo para un mismo modo locomotor, sin importar si se trata de un animal pequeño o de uno mucho más grande.
ID:5865
Grupo 4: Grupo 4: Tasa de carga y riesgo de lesión
Descripción
¿Cómo relaciona la subida inicial de fuerza con el riesgo de sobrecarga?
Pregunta clave: ¿Cómo relaciona la subida inicial de fuerza con el riesgo de sobrecarga?
Dentro de ese mismo patrón temporal, la rapidez con la que la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sube desde cero hasta su primer pico —la tasa de carga— es un indicador clave del riesgo de lesión: cuanto más abruptamente sube la fuerza al inicio del apoyo, mayor es el riesgo de lesión por sobrecarga en las estructuras que reciben ese impacto. La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo. Cuando se compara la fuerza de reacción del suelo entre mamíferos de tamaños corporales muy distintos, el valor pico de su componente vertical, expresado como múltiplo del peso corporal del animal, resulta aproximadamente el mismo para un mismo modo locomotor, sin importar si se trata de un animal pequeño o de uno mucho más grande. Esta fuerza de reacción del suelo tiene tres componentes: una componente vertical, que sostiene el peso del cuerpo y genera la propulsión hacia arriba; una componente anteroposterior, que frena el cuerpo durante la fase de impacto del apoyo y lo propulsa hacia adelante durante la fase de despegue; y una componente mediolateral, que estabiliza al cuerpo de lado a lado.
ID:5866
Grupo 5: Grupo 5: Fricción y límite de fuerza horizontal
Descripción
¿Qué limita la fuerza horizontal que puede ejercer el pie sin deslizar?
Pregunta clave: ¿Qué limita la fuerza horizontal que puede ejercer el pie sin deslizar?
La magnitud máxima que pueden alcanzar juntas las componentes anteroposterior y mediolateral de la fuerza de reacción del suelo, las que actúan en el plano horizontal, está limitada por el coeficiente de fricción entre el pie y el suelo: cuanto mayor es ese coeficiente de fricción, mayor es la fuerza horizontal máxima que el pie puede ejercer contra el suelo sin deslizar, y cuanto menor es el coeficiente, menor es esa fuerza horizontal máxima disponible. La interacción del pie o la pezuña con el suelo genera la fuerza de reacción del suelo, que junto con la gravedad es la única fuerza externa capaz de cambiar la cantidad de movimiento del mamífero durante la locomoción terrestre. Esta fuerza de reacción del suelo tiene tres componentes: una componente vertical, que sostiene el peso del cuerpo y genera la propulsión hacia arriba; una componente anteroposterior, que frena el cuerpo durante la fase de impacto del apoyo y lo propulsa hacia adelante durante la fase de despegue; y una componente mediolateral, que estabiliza al cuerpo de lado a lado. La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo. Dentro de ese mismo patrón temporal, la rapidez con la que la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sube desde cero hasta su primer pico —la tasa de carga— es un indicador clave del riesgo de lesión: cuanto más abruptamente sube la fuerza al inicio del apoyo, mayor es el riesgo de lesión por sobrecarga en las estructuras que reciben ese impacto.
ID:5867
Grupo 6: Grupo 6: Centro de presión y momento externo
Descripción
¿Cómo genera la posición de aplicación de la fuerza un momento sobre el centro de masa?
Pregunta clave: ¿Cómo genera la posición de aplicación de la fuerza un momento sobre el centro de masa?
El punto exacto de la planta del pie donde se aplica, en cada instante, la fuerza de reacción del suelo —el centro de presión— no coincide en general con la proyección del centro de masa sobre el suelo, y esa distancia entre ambos puntos es lo que define el momento externo que la fuerza de reacción del suelo ejerce sobre el centro de masa del animal. La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo.
ID:5868
Grupo 7: Grupo 7: Impulso y cambio de cantidad de movimiento
Descripción
¿Cómo determina la fuerza integrada durante el apoyo el cambio de cantidad de movimiento?
Pregunta clave: ¿Cómo determina la fuerza integrada durante el apoyo el cambio de cantidad de movimiento?
La forma exacta en que la fuerza de reacción del suelo cambia la cantidad de movimiento del animal, mencionada al comienzo, queda determinada por la integral de esa fuerza a lo largo del tiempo que dura el apoyo: esa integral, llamada impulso, es igual en magnitud al cambio en la cantidad de movimiento del animal producido durante ese mismo apoyo. La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo. La interacción del pie o la pezuña con el suelo genera la fuerza de reacción del suelo, que junto con la gravedad es la única fuerza externa capaz de cambiar la cantidad de movimiento del mamífero durante la locomoción terrestre. Esta fuerza de reacción del suelo tiene tres componentes: una componente vertical, que sostiene el peso del cuerpo y genera la propulsión hacia arriba; una componente anteroposterior, que frena el cuerpo durante la fase de impacto del apoyo y lo propulsa hacia adelante durante la fase de despegue; y una componente mediolateral, que estabiliza al cuerpo de lado a lado. Dentro de ese mismo patrón temporal, la rapidez con la que la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sube desde cero hasta su primer pico —la tasa de carga— es un indicador clave del riesgo de lesión: cuanto más abruptamente sube la fuerza al inicio del apoyo, mayor es el riesgo de lesión por sobrecarga en las estructuras que reciben ese impacto.
ID:5869
Grupo 8: Grupo 8: Escalamiento con tamaño corporal
Descripción
¿Cómo se compara el pico vertical entre mamíferos de tamaños distintos?
Pregunta clave: ¿Cómo se compara el pico vertical entre mamíferos de tamaños distintos?
Cuando se compara la fuerza de reacción del suelo entre mamíferos de tamaños corporales muy distintos, el valor pico de su componente vertical, expresado como múltiplo del peso corporal del animal, resulta aproximadamente el mismo para un mismo modo locomotor, sin importar si se trata de un animal pequeño o de uno mucho más grande. Esta fuerza de reacción del suelo tiene tres componentes: una componente vertical, que sostiene el peso del cuerpo y genera la propulsión hacia arriba; una componente anteroposterior, que frena el cuerpo durante la fase de impacto del apoyo y lo propulsa hacia adelante durante la fase de despegue; y una componente mediolateral, que estabiliza al cuerpo de lado a lado. La componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sigue, a lo largo del apoyo, un patrón temporal distinto según el tipo de marcha: en la marcha caminada, siguiendo el comportamiento de péndulo invertido del centro de masa, esa componente vertical muestra dos picos separados por un valle intermedio; en la marcha corrida, en cambio, siguiendo el comportamiento de resorte del centro de masa, la componente vertical muestra un único pico durante todo el apoyo. Dentro de ese mismo patrón temporal, la rapidez con la que la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo sube desde cero hasta su primer pico —la tasa de carga— es un indicador clave del riesgo de lesión: cuanto más abruptamente sube la fuerza al inicio del apoyo, mayor es el riesgo de lesión por sobrecarga en las estructuras que reciben ese impacto. Esta constancia relativa es la que permite tratar como equivalentes, dentro de esta interacción con el suelo, la locomoción de mamíferos de tamaños muy diferentes.
ID:5870