Biomechanika - nazwa wywodzi się od greckich słów: mechana - narzędzie. Nauka o stanach równowagi i ruchu człowieka. Przedrostek bio- wskazuje, że jest to dyscyplina mówiąca o organizmach żywych.

Biomechanika - bada właściwości mechaniczne tkanek, narządów, układów oraz ruch mechaniczny żywych organizmów - jego przyczyny i skutki. Przyczynami ruchu są siły: zewnętrzne (zwłaszcza ciężkości) i wewnętrzne (zwłaszcza mięśniowe). Skutkiem jest zmiana położenia ciała własnego lub ciał obcych.

Międzynarodowe Towarzystwo Biomechaniki ISB (International Society of Biomechanics) proponuje taki podział:

• b. inżynieryjna - modele i układy człowiek-maszyna

• b. medyczna - anatomia, fizjologia, ortopedia

• b. ogólna - metodologia, struktury funkcjonalne, sterowanie układów biologicznych, zbieranie danych,

• b. sportu i ruchów podstawowych

Przedmiotem biomechaniki jest identyfikacja potencjału ruchowego człowieka.

Przedmiotem biomechaniki jest identyfikacja i optymalizacja struktury ruchów człowieka.

Biocybernetyka - cybernetyka biologiczna, nauka zajmująca się badaniem zasad i mechanizmów celowej samoregulacji żywych organizmów oraz wzajemnego oddziaływania organizmów i otaczającego środowiska.

Samoregulacja - opiera się ona na tzw. sprzężeniu zwrotnym (biofeedback).

Biofeedback - biologiczne sprzężenie zwrotne polega na dostarczaniu człowiekowi informacji zwrotnej („feedback”) o zmianach jego stanu fizjologicznego. Zmiany fizjologiczne organizmu monitorowane są przez odpowiednie urządzenie.

Algorytm - w matematyce oraz informatyce to skończony, uporządkowany ciąg jasno zdefiniowanych czynności, koniecznych do wykonania pewnego zadania.

Jest to przepis postępowania oparty na schemacie blokowym. Umiejętność posługiwania się powyższym umożliwia tzw. modelowanie matematyczne lub inaczej abstrakcyjne na papierze lub w komputerze.

Algorytmy zwykle formułowane są w sposób ścisły w oparciu o język matematyki.

Informatyka - dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem informacji - w tym technologiami przetwarzania informacji oraz technologiami wytwarzania systemów przetwarzających informacje.

Jest to ważny dział wykorzystywany często w biomechanice, zwłaszcza w urządzeniach pomiarowych.

Metrologia.

• Nauka o pomiarach wielkości fizycznych.

• Obejmuje wzorce jednostek fizycznych oraz metody i sprzęt pomiarowy.

• Metrologia dostarcza informacji o świecie, które z kolei służą do charakterystyki własności ciał, zjawisk czy procesów.

Wielkość fizyczna

Mierzalna cecha ciała lub zjawiska. Wartość wielkości fizycznej uzyskujemy poprzez określenie liczby jej jednostek.

Jednostka fizyczna

Wartość wielkości fizycznej, przyjęta umownie w celu dokonywania pomiarów. Jej podstawowym wymiarem jest wartość 1,0.

W układach jednostek miar wyróżnia się następujące rodzaje jednostek miar:

• jednostki podstawowe - zdefiniowane przez opis doświadczenia umożliwiającego wybór określonej wartości tej wielkości, np. metr w układzie SI.

• jednostki pochodne - jednostki zdefiniowane przez odniesienie do jednostek podstawowych, np. jednostka siły niuton (N) ma wymiar kg*m/s².

• jednostki wielokrotne i jednostki podwielokrotne (ułamkowe) - pomocnicze jednostki tej samej wielkości, stosowane w celu łatwiejszego wyrażania określonych przedziałów, np. jednostka długości kilometr (km), 1 km = 1000 m. Tworzone są zazwyczaj przez dodanie przedrostka do jednostki podstawowej dla danej wielkości.

Zestawienia jednostek różnych wielkości, ale powiązanych z sobą, to układy jednostek. Najważniejszym układem jest obecnie obowiązujący w większości państw świata układ jednostek fizycznych o nazwie układ SI:

• 7 jednostek podstawowych:

• metr - m - podstawowa jednostka długości, to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s

• kilogram - kg - podstawowa jednostka masy

• sekunda - s - podstawowa jednostka czasu

• amper - A - podstawowa jednostka natężenia prądu elektrycznego

• kelwin - K - podstawowa jednostka temperatury

• mol - mol - podstawowa jednostka liczności materii

• kandela - cd - podstawowa jednostka światłości, natężenia światła

• 2 jednostki uzupełniające:

• radian - rad - jednostka miary kąta płaskiego

• steradian - sr - jednostka miary kąta bryłowego

• jednostki pochodne, spójne z jednostkami podstawowymi i uzupełniającymi,

wielkość	nazwa	oznaczenie	w jednostkach podstawowych
siła	niuton	N	kg·m·s^-2
ciśnienie	paskal	Pa	kg·m^-1·s^-2
energia, praca	dżul	J	kg·m^2·s^-2
moc	wat	W	kg·m^2·s^-3

• przedrostki SI

Nazwa	Przedrostek	Mnożnik	Nazwa mnożnika	Przykład
tera (gr. teras - potwór)	T	1 000 000 000 000 = 10^12	bilion	TB - terabajt
giga (gr. gigas - olbrzymi)	G	1 000 000 000 = 10^9	miliard	GHz - gigaherc
mega (gr. megas - wielki)	M	1 000 000 = 10^6	milion	MHz - megaherc
kilo (gr. khilioi - tysiąc)	k	1 000 = 10³	tysiąc	kcal - kilokaloria
hekto (gr. hekaton - sto)	h	100 = 10˛	sto	hl - hektolitr
deka (gr. deka - dziesięć)	da	10 = 10^1	dziesięć	dag - dekagram
		1 = 10^0	jeden	m -metr, g - gram, l - litr
decy (łac. decimus - dziesiąty)	d	0,1 = 10^-1	jedna dziesiąta	dB - decybel
centy (łac. centum - sto)	c	0,01 = 10^-2	jedna setna	cm - centymetr
mili (łac. mille - tysiąc)	m	0,001 = 10^-3	jedna tysięczna	mm - milimetr
mikro (gr. mikros - mały)	µ	0,000 001 = 10^-6	jedna milionowa	µm - mikrometr
nano (gr. nanos - karzeł)	n	0,000 000 001 = 10^-9	jedna miliardowa	nF - nanofarad
piko (wł. piccolo - mały)	p	0,000 000 000 001 = 10^-12	jedna bilionowa	pF - pikofarad
femto (duń. femten - piętnaście)	f	0,000 000 000 000 001 = 10^-15	jedna biliardowa	fm - femtometr
atto (duń. atten - osiemnaście)	a	0,000 000 000 000 000 001 = 10^-18	jedna trylionowa	am - attometr
zepto	z	0,000 000 000 000 000 000 001 = 10^-21	jedna tryliardowa	zN - zeptoniuton
jokto	y	0,000 000 000 000 000 000 000 001 = 10^-24	jedna kwadrylionowa	yg - joktogram

Inne układy jednostek miar:

Nazwa układu	CGS	MKS	Techniczny	MTS	Angielski	SI
Nazwa jednostek podstawowych	centymetr	metr	metr	metr	jard	metr
		gram	kilogram	kilogram siła	tona	funt ang.	kilogram
		sekunda	sekunda	sekunda	sekunda	sekunda	sekunda

Anglosaskie jednostki długości:

1 cal = 2,54 cm (12 linii)

1 stopa = 30,48 cm (12 cali)

1 yard = 91,44 (3 stopy)

1 mila = 1609,3 m (1760 jardów) (mila rzymska 1481,5 m)

Pomiar

• Jest to przyrównanie badanej wielkości do innej wielkości, przyjętej za jednostkę miary

• Metody i narzędzia pomiarowe są dostosowane do wielkości mierzonej

• Narzędzia pomiarowe zostały oparte na wzorcach

• Każdy pomiar jest obarczony błędem pomiarowym. Jest on tym mniejszy, im bardziej dokładnego narzędzia użyjemy do pomiaru.

Przyrządy pomiarowe

• Czas - chronometr, klepsydra, stoper, zegar, zegar atomowy, zegar słoneczny

• Prędkość - prędkościomierz, wariometr

• Długość/odległość - liniał krawędziowy, mikromierz, suwmiarka, dalmierz

• Wysokość - altymetr = wysokościomierz

• Głębokość - batometr

• Pole powierzchni - planimetr

• Kąt - kątomierz, goniometr, kątownik

• Siła - dynamometr = siłomierz

• Masa - waga

Błędy pomiarowe

• Błąd bezwzględny

e=x_i-x_p

X_i - wartość zmierzona

X_p - wartość poprawiona (wartość zmierzona przy pomocy najdokładniejszego przyrządu lub wielkość średnia pomiaru).

• Błąd względny (procent popełnionego błędu)




Źródła niepewności

• Błąd systematyczny:

• metody

• wzorcowania

• Błąd przypadkowy

• paralaksy

• histerezy (spowodowany np. tarciem, albo luzami części ruchomych)

• niestałości

• dyskretyzacji (przechodzenie z funkcji ciągłej w nieciągłą)

• interpolacji (przechodzenie z funkcji nieciągłej w ciągłą)

Metody pomiarowe

• Sposób odczytu wyniku

• bezwzględne: równania matematyczne (np. V=s/t)

• porównawcze

• wychyłowe

• różnicowe

• zerowe

• Sposób prowadzenia pomiaru

• mechaniczne

• elektromechaniczne i elektryczne

• optyczne

• modelowe

---