WPROWADZENIE DO BIOMECHANIKI
Biomechanika jest nauką stosunkowo młodą. Po raz pierwszy w Polsce termin ten wprowadził w latach 30-tych Prof. Roman Poplewski z AWF w Warszawie.
Biomechanika jest nauką o ruchu i mechanizmach ten ruch wywołujących ze szczególnym uwzględnieniem Człowieka i zwierząt. [Morecki]
DZIAŁY BIOMECHANIKI:
* Biomechanika ogólna
Zajmuje się metodami i metodykami badawczymi, ogólnymi technikami mierniczymi i aparaturą, technikami komputerowymi, aktywizacją danych.
* Biomechanika inżynierska
Modelowanie ruchu, techniki pomiarowe, manipulacja i lokomocja człowieka, zwierząt, owadów, badanie postawy, własności mechaniczne i elektryczne mięśni, tkanki łącznej, ścięgien, płynów biologicznych, własności mechaniczne i regulacyjne układu szkieletowo-mięśniowego, protetyka i ortotyka.
* Biomechanika medyczna i inżynieria rehabilitacyjna
Neurofizjologiczne aspekty układu mięśniowo-stawowego, elektromiografia, kliniczne aspekty przepływu płynów biologicznych, funkcjonalna stymulacja elektryczna mięśni, kości, eliminacja bólu, badanie chodu patologicznego, implanty, metody rehabilitacji.
* Biomechanika sportu
Badanie i modelowanie ruchu zawodnika wykonującego zadania ruchowe. Optymalizacja techniki sportowej.
Biomechanika jest nauką zajmującą się działaniem wewnętrznych i zewnętrznych sił na ciało - strukturę biologiczną istot żywych oraz skutkami tych działań.
Siły wewnętrzne - siły generowane przez mięśnie (siłowniki) działające w systemie kości-dźwignie i ich połączenia stawowe.
Impuls nerwowy --> wyzwolenie potencjału czynnościowego mięśnia --> wyzwolenie energii chemicznej (procesy metaboliczne) --> zamiana na energię mechaniczną --> wytworzenie energii cieplnej (której część się rozprasza)
Potencjał ruchowy człowieka - to budowa ciała, a szczególnie układu ruchu (kości, stawów, mięśni) zapewniający jego funkcje i zdolność do wyzwalania mocy wraz z procesem sterowania ruchami.
Szkielet jako część składowa układu ruchu: dźwignie, ruchliwość, klasa stawu, zakres stawu, siła mięśnia, ramię siły, moment siły, ruch obrotowy, momenty sił zewnętrznych.
Ruch dźwigni - jego kierunek i prędkość będzie efektem działania tych momentów sił.
Grawitacja jest związana z masą ciała. Ma ona swój punkt przyłożenia do danego segmentu ciała - do jego środka ciężkości. Aby przystąpić do analizy ruchów ciała ludzkiego musimy mieć wiedzę anatomiczną stanowiącą wstęp do tej analizy.
Inne terminy związane z biomechaniką:
MIĘSIEŃ - Może być w stanie spoczynku lub w stanie pobudzenia. Gdy jest pobudzony rejestrujemy jego zwiększoną aktywność elektryczną - tzw. potencjał czynnościowy.
U podłoża pracy mięśnia leżą przemiany energetyczne. Wiąże się z tym koszt i sprawność energetyczna. Sprawność energetyczną poznamy przez porównanie energii zużytej z wyzwoloną energią zewnętrzną.
Wymaga to wyznaczenia pracy mechanicznej (zewnętrznej) i porównania jej zużytą energią wewnętrzną metaboliczną określoną metodami fizjologicznymi.
Przedmiotem biomechaniki jest poznanie lub inaczej identyfikacja struktury układu ruchu, jego funkcji oraz procesów sterowania, które objęto mianem potencjału ruchowego człowieka.
UKŁAD RUCHU: kości-dźwignie; stawy-połączenia; mięśnie-siłowniki
Efektem działania sił jest ruch, a właściwie zmiana ruchu. W sytuacji gdy siły i momenty sił się równoważą, ciało pozostaje w równowadze. Z takim stanem mamy do czynienia przy zachowaniu równowagi w postawie stojącej, lub podczas wykonywania niektórych ćwiczeń fizycznych.
Natomiast gdy siły i momenty sił się równoważą zaczyna się ruch. A dokładniej zmiana ruchu. Głównymi atrybutami ruchu są droga i czas a ich pochodne to prędkość i przyspieszenie.
Ruchy lokomocyjne takie jak chód, bieg, skok należą do najbardziej naturalnych opanowanych i obok wybranych czynności roboczych i walki należą do filogenetycznie najstarszych.
Z punktu widzenia biomechaniki interesuje nas poznanie struktury kinematycznej i dynamicznej a następnie ich optymalizacja.
WSPÓŁCZESNE METODY BADAWCZE STOSOWANE W BIOMECHANICE:
1. fotografia (kinematografia, fotografia stroboskopowa, rentgenowska lub fluoroskopowa);
2. platformy siły do pomiarów przebiegu środka ciężkości i do pomiarów ilości i czasu eksponowania siły przy różnych ruchach badanego, w różnych kierunkach;
3. elektromiografia;
4. goniometria;
5. liczne pomoce dla analizy obrazów fotograficznych, np. analizatory ruchu współpracujące z zestawami komputerowymi;
6. urządzenia do badań trójwymiarowych (sprzężone kamery filmowe, skanery promieni g, holografia laserowa, tomografia komputerowa);
7. urządzenia pomiarowe do pomiarów szybkości.
SIŁY DZIAŁAJĄCE NA APARAT RUCHU CZŁOWIEKA
Układ fizyczny to zespół obiektów makroskopowych (ciał i pól), które mogą przekazywać sobie nawzajem (wymieniać się) energię we wszystkich postaciach, tzn. zespół obiektów oddziaływujących. Ziemia, człowiek i Słońce tworzą: UKŁAD BIOMECHANICZNY.
Dla określenia parametrów układu biomechanicznego konieczne jest określenie: UKŁADU ODNIESIENIA.
Przyjęcie układu odniesienia jest sprawą umowną. Musimy jednak określić czy jest to układ: INERCJALNY, czy NIEINERCJALNY.
Układy inercjalne to układy w których spełniona jest pierwsza zasada dynamiki Newtona, nazywana również zasadą bezwładności.
Naturalnymi stanami ciała człowieka w polu grawitacyjnym Ziemi jest stan spoczynku lub ruch prostoliniowy ze stałą prędkością, zaś wytrącenie go z tych stanów wymaga siły proporcjonalnej do masy ciała.
OGÓLNE UWAGI O RUCHACH
Punkt materialny to wyidealizowane ciało posiadające masę, lecz nie posiadające objętości. Dzięki temu nie obraca się, nie drga i porusza się zawsze ruchem postępowym.
W przyrodzie nie ma ciał, które nie posiadałaby żadnej objętości. Każde ciało posiada specjalny punkt, który porusza się tak, jakby cała masa układu była skupiona na tym punkcie [Resnick, Holliday 1974]
nazywamy go środkiem masy ciała.
Wyznaczenie środków masy ciała może być w praktyce bardzo skomplikowane w związku z niejednorodną budową segmentów ciała człowieka środka ciężkości ciała.
Środek ciężkości ciała można wyznaczyć metodami pośrednimi i bezpośrednimi.
Bryła sztywna to wyidealizowany jednorodny obiekt fizyczny, którego wszystkie punkty są zawsze tak samo od siebie odległe.
W praktyce nie ma ciał jednorodnych. Dla potrzeb biomechaniki ciało człowieka jest podzielone na 14 części, które są traktowane jako bryły sztywne:
* głowa z odcinkiem szyjnym kręgosłupa [G]
* tułów [T]
* ramię prawe [RAP], ramię lewe [RAL]
* przedramię prawe [PRP], przedramię lewe [PRL]
* ręka prawa [REP], ręka lewa [REL]
* udo prawe [UDP], udo lewe [UDL]
* podudzie prawe [PUP], podudzie lewe [PUL]
* stopa prawa [STP], stopa lewa [STL]
Zaletą traktowania części ciała człowieka jako bryły sztywnej jest to, że ich środki masy mają stałe położenie i można je stosunkowo łatwo wyznaczyć; w przypadku człowieka pokrywają się ze środkami ciężkości.
RODZAJE RUCHÓW:
Ruch jest zmianą położenia ciała względem układu odniesienia, pod wpływem działających sił.
Podstawowymi rodzajami ruchów w biomechanice są: ruch postępowy i ruch obrotowy.
W praktyce najczęściej mamy do czynienia z ruchami złożonymi, które możemy podzielić na składową postępową i obrotową.
Ruch postępowy to taki ruch, w którym dowolny odcinek łączący dwa punkty ciała przesuwa się zawsze równolegle do swojego pierwotnego położenia. W ruchu postępowym wszystkie punkty ciała poruszają się w danej chwili z taką samą prędkością liniową w tym samym kierunku. Wyróżniamy ruch postępowy prostoliniowy lub krzywoliniowy.
Po to by zaistniał ruch krzywoliniowy muszą być spełnione dodatkowe warunki:
Musi wystąpić siła dośrodkowa i przyspieszenie dośrodkowe, których wektory są skierowane do środka zataczanej krzywizny i przebiegają wzdłuż promienia krzywizny.
Dodatkowo muszą istnieć więzy pomiędzy osią obrotu, a przemieszczającym się ciałem. Zerwanie więzów w trakcie ruchu krzywoliniowego powoduje zmianę ruchu na ruch prostoliniowy. Mówimy, że zadziałała wtedy siła odśrodkowa.
Ruch obrotowy jest to taki ruch, w którym nie wszystkie odcinki łączące dwa punkty ciała zawsze się przesuwają równolegle do swojego pierwotnego położenia. Poszczególne punkty ciała mogą się poruszać z różnymi prędkościami liniowymi w zależności od osi obrotu.
Ruchowi obrotowemu podlegają tylko bryły sztywne lub ich układ.
Przyczyną ruchu obrotowego jest wystąpienie pary sił przeciwnie skierowanych. W trakcie ruchu obrotowego wszystkie punkty ciała poruszają się po okręgu i pokonują tę samą drogę kątową ale różną liniową. W zależności od osi obrotu.
W biomechanice najczęściej analizujemy ruch środka masy ciała.
POJĘCIE SIŁY W BIOMECHANICE
Siła to przyczyna zmiany warunków ruchu całego ciała człowieka lub jego części.
F = m * a
Jest ona wektorem, posiada kierunek i zwrot oraz zawsze można wskazać jej punkt zaczepienia.
Podział sił ze względu na ich źródło:
1. grawitacyjne - pochodzące od masy ciała;
2. elektromagnetyczne - których źródłem są ładunki elektryczne i dipole magnetyczne cząsteczek i atomów;
3. jądrowe - polegające na wzajemnym oddziaływaniu protonów i neutronów w jądrach atomowych (najsilniejsze w przyrodzie).
Nazywamy je siłami rzeczywistymi, gdyż zawsze można je powiązać z jakimś konkretnym ciałem.
Jeżeli jakiejś siły nie da się powiązać z jakimś ciałem, traktuje się je jako siłę pozorną.
F b = - m * a
Siły pozorne nazywane są również siłami bezwładnościowymi.
Siła odśrodkowa jest również siłą bezwładności. Jest to siła pozorna, nie można jej przypisać konkretnemu ciału.
F ods = - F dosr = m * a dosr
Wartość liczbową siły odśrodkowej można wyliczyć przez porównanie jej z rzeczywistą siłą dośrodkową, działającą na ciało w trakcie ruchu krzywoliniowego.
Siły rzeczywiste mogą oddziaływać na ciała na odległość lub poprzez bezpośredni kontakt.
Bezpośredni kontakt to popychanie, ciągnięcie, podnoszenie, trzymanie.
Siły działające w ten sposób nazywamy siłami kontaktowymi. Oddziaływanie sił na odległość wiąże się z pojęciem pola.
POLE - grawitacyjne (np. przyciąganie ziemskie) lub elektromagnetyczne (wytwarzane przez urządzenia elektryczne).
W badaniach biomechanicznych zajmujemy się głównie wpływem pola grawitacyjnego na człowieka.
Miarą siły oddziaływania pola jest jego natężenie. Dla siły grawitacji jest to stosunek siły grawitacji do masy. Natężenie pola grawitacyjnego Ziemi tuz przy jego powierzchni wynosi ok. 9,81 N/kg
Oznacza to, że całkowita siła oddziaływania kuli ziemskiej na człowieka wynosi 9,81 N/kg razy ilość kilogramów masy jaką człowiek posiada.
Siły makroskopowe i mikroskopowe
Siły makroskopowe są przyczyną ruchu całego ciała lub jego części.
Siły mikroskopowe wynikają z oddziaływania międzycząsteczkowego w tkankach i komórkach.
Siły spójności to siły, które działają między cząsteczkami tego samego ciała. Nazywane są też siłami van der Waalsa. Wywołują zjawisko kohezji. Określają one właściwości fizyczne materii. Decydują o wytrzymałości tkanek na obciążenia (kropla wody). Siły spójności działające między cząsteczkami różnych materiałów nazywamy siłami przylegania.
Siły zewnętrzne i wewnętrzne
Podział umowny: Ta sama siła może być uznana za zewnętrzną lub wewnętrzną, w zależności od przyjętego układu odniesienia w trakcie analizy sił (np. mięśnie).
Siły aktywne i pasywne
Podział sił na aktywne (czynne) i pasywne (bierne) wynika z III zasady dynamiki Newtona.
Siły działające: stale, okresowo, impulsowo
Siły: rozciągające, ściskające, gnące i skręcające
Siły powierzchniowe
Siły działające na całą powierzchnię, wyrażamy je w paskalach [Pa], czyli Niutonach na metr kwadratowy 1 Pa = 1 N/m2
Typowe siły powierzchniowe to ciśnienie powietrza i wody. Ciśnienie wody rośnie 1 Atm na 10 m wody.
Masa słupa powietrza na poziomie morza nad głową człowieka wynosi 500 kg
Nie odczuwamy wpływu ciśnienia dopóki ciśnienie wszystkich gazów na zewnątrz i wewnątrz ciała człowieka jest równa.
Przyczyną ruchów postępowych jest siła. W ruchach obrotowych taką samą rolę pełni moment siły.
Jest on wielkością wektorową i powstaje jako: iloczyn wektorowy siły i jej wektora położenia względem osi obrotu. W biomechanice istotna jest wartość liczbowa momentów siły, którą można wyznaczyć na podstawie następującej zależności:
M F = F * r * sin (α)
M F = F * d
d = r * sin (α)
gdzie: M F - wartość momentów siły
r - wektor położenia siły
F - siła
α - kąt pomiędzy wektorami siły i położenia siły
d - ramię wodzące siły
KLASYFIKACJA SIŁ DZIAŁAJĄCYCH NA APARAT RUCHU CZŁOWIEKA
Zewnętrzne |
Wewnętrzne |
||||
|
|
|
|
||
Aktywne |
Pasywne |
Bezwładnościowe |
Aktywne |
Pasywne |
Bezwładnościowe |
Ciężkości Q
Natury
Pochodzące od maszyn
Pochodzące od biomaszyn
|
Reakcji ciał stałych - R
Tarcia - T
Oporu płynów - F op
Wyporu wody - F ww
Nośna powietrza - F np
|
Bezwładności w ruchach liniowych - F b
Odśrodkowa w ruchach krzywo-liniowych i obrotowych - F odś |
Ciężkości części ciała
Skurczu mięśniowego |
Reakcji powierzchni stawowych
Reakcji więzów
Tarcia wewnętrznego |
Odśrodkowa w ruchach obrotowych w stawach |
Siły wewnętrzne pasywne
Siła reakcji powierzchni kostnych
Jeżeli jedna z powierzchni stawowych wywiera nacisk na drugą, to zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona druga wywiera na pierwszą siłę równą co do wielkości lecz przeciwnie skierowaną - ta siła to Siła reakcji powierzchni stawowych.
Siła reakcji więzów
Gdy człowiek stoi w pozycji swobodnej, z opuszczonymi kończynami górnymi - na każdy z jego stawów działa siła równa ciężarowi kończyny górnej. Zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona, sile tej musi się przeciwstawić inna siła. Równa co do wielkości, lecz przeciwnie skierowana.
Siała ta to: Naprężenie części miękkich stawów - więzadeł i torebki stawowej.
Tarcie wewnętrzne - tarcie między powierzchniami stawowymi, zajmuje się nimi biotribologia.
CHARAKTERYSTYKA ILOŚCIOWA
UKŁADU RUCHU CZŁOWIEKA
STATYKA, KINEMATYKA I DYNAMIKA
Różnorodność form ruchu człowieka i ich złożoność powodują, że najczęściej analiza biomechaniczna zadania ruchowego ogranicza się do wybranych parametrów statycznych, kinematycznych i dynamicznych.
Statyka jest dziedziną mechaniki zajmującą się opisem stanów równowagi ciał.
Aby ciało było w równowadze, wszystkie siły zewnętrzne i momenty sił muszą być w równowadze.
Kinematyka jest działem mechaniki, który zajmuje się opisem ruchu, bez uwzględnienia jego przyczyny.
Opis taki sprowadza się do określenia toru lotu i wartości liczbowych parametrów kinematycznych.
Tor ruchu może być:
* prostoliniowy lub krzywoliniowy (w ruchach postępowych);
* okręgiem (w ruchach obrotowych).
Parametry kinematyczne to:
* czas - mierzony w ten sam sposób w ruchach prostoliniowych i obrotowych [SI];
* droga - liniowa w ruchach prosto i krzywoliniowych; kątowa w ruchach obrotowych;
* przemieszczanie - tylko liniowe (jest to wektor równy różnicy wektorów położenia dwóch punktów w przestrzeni);
* prędkość - liniowa we wszystkich rodzajach ruchów i kątowa w ruchach obrotowych;
* przyspieszenie - liniowe w ruchach prostoliniowych, kątowe w ruchach obrotowych, dośrodkowe w ruchach krzywoliniowych i obrotowych.
Część parametrów kinematycznych, to parametry mierzone (czas, przemieszczenie, droga).
Część obliczana (prędkość i przyspieszenie).
W praktyce najczęściej obliczamy prędkość średnią będącą ilorazem przyrostu drogi do czasu jej pokonania.
V |
= |
Δp |
= |
d |
|
|
Δt |
|
Δt |
Dynamika jest dziedziną fizyki zajmującą się analizą sił działających na ciała w trakcie ruchu.
Pojęcia związane z dynamiką to:
* dla ruchów postępowych: masa, siła, pęd
* dla ruchów obrotowych: moment bezwładności, moment siły, moment
* dla wszystkich ruchów: energia, praca i moc
MASA
Jest miarą bezwładności w ruchach prostoliniowych. W praktyce można ją zmierzyć na wagach szalkowych. W praktyce dokonujemy pomiaru masy ważkiej ciała., Wykorzystujemy fakt stałego przyciągania ziemskiego.
Na wadze mierzymy siłę, z jaką przyciąga ciało kula ziemska, zaś masę obliczamy jako iloraz zmierzonego ciężaru przyspieszenia ziemskiego.
m = Q / gN
gdzie: Q - ciężar ciała
gN - przyspieszenie ziemskie
Jednostką masy jest kilogram.
Na wadze odczytujemy ciężar w kG (kilogram siły).
Nie wolno przedstawić masy w kG a ciężaru w kg!
MOMENT BEZWŁADNOŚCI
Jest analogicznie jak masa w ruchach postępowych miarą bezwładności w ruchach obrotowych.
Im mniejszy jest moment bezwładności tym łatwiej jest wprawić ciało w ruch.
PĘD I IMPULS SIŁY
Jest jedną z najbardziej przydatnych wartości fizycznych z punktu widzenia biomechaniki.
Wiąże się z nim zasada zachowania pędu (w zamkniętym układzie ciał pęd układu ciał jest stały).
Pęd układu może się zmieniać jedynie pod wpływem impulsu sił zewnętrznych (popędu).
Δp = F * Δt
gdzie: Δp - zmiana pędu
F - wypadkowa siła zewnętrzna
t - czas działania siły
W ruchach obrotowych odpowiednikiem pędu jest moment pędu i zasada zachowania pędu.
ENERGIA, PRACA, MOC
Są to wielkości ściśle ze sobą powiązane.
Praca to proces przekazywania energii a moc to szybkość przekazywania energii.
Energia jest podstawową wielkością fizyczną. Jej znaczenie wynika z fundamentalnej zasady zachowania energii i materii.
Łączna ilość materii i energii we wszechświecie jest niezmienna, może jedynie nastąpić zmiana jednych form materii na inne i jednych form energii na inne.
Formy energii istotne z punktu widzenia funkcji aparatu ruchu
* energia chemiczna przechowywana w mitochondriach w postaci kwasu adenozynotrójfosforowego ATP i wykorzystywana w trakcie skurczu mięśniowego - energia mechaniczna uzyskiwana kosztem rozpadu ATP.
* energia cieplna będąca ubocznym skutkiem pracy mechanicznej.
Energię mechaniczną możemy podzielić na energię potencjalną i energię ruchu.
Energia potencjalna jest ilością zmagazynowanej pracy mechanicznej (grawitacyjna, sprężysta).
Energia ruchu jest związana z działaniem sił na ciała.
Praca jest przenoszeniem energii, w trakcie którego zachodzi zamiana jednych form energii na inne.
L = F * S
gdzie: F - składowa sił zgodna z kierunkiem ruchu
s - droga
Moc to szybkość przekazywania energii.
P = L / t
Sprawność człowieka jako biomaszyny wynosi 25%.
ANALIZA STATYCZNA
Jednym z podstawowych zagadnień biomechaniki jest wyznaczenie położenia środka ciężkości ciała, czyli punktu, w którym jest przyłożona siła ciężkości.
Metody wyznaczania środka ciężkości człowieka można podzielić na 2 grupy:
metody bezpośrednie - polegają na określeniu punktu przyłożenia wypadkowej siły ciężkości w odniesieniu do ciała konkretnego człowieka.
metody pośrednie - polegają na określeniu położenia punktu przyłożenia wypadkowej siły ciężkości na zdjęciach lub rysunkach przedstawiających sylwetkę ciała człowieka.
Obliczenia opierają się na uśrednionych wartościach proporcji poszczególnych części ciała.
RÓWNOWAGA
W odniesieniu do ciała człowieka pojęcie równowagi jest w domyśle równowagą dynamiczną.
Oznacza to, że warunki równowagi ciała mogą się zmieniać w pewnych granicach nie prowadząc do jej utraty. Gdy rzut środka ciężkości znajduje się poza powierzchnią płaszczyzny podparcia, ciało traci równowagę.
Kąt równowagi jest to kąt zawarty pomiędzy prostymi łączącymi środek ciężkości i przeciwległymi skrajnymi punktami płaszczyzny podparcia.
Wielkość kąta równowagi mówi o większej lub mniejszej stabilności ciała.
STANY RÓWNOWAGI
Gdy człowiek jest w równowadze, jego ciało może się znajdować w jednym z trzech stanów równowagi.
Równowagi obojętnej - (np. leżąc płasko na plecach); nie można go wtedy wywrócić, ale można go przesunąć.
Równowagi stałej - (np. zwis na drążku, drabinkach); po rozhuśtaniu wróci ono do pozycji wyjściowej.
Równowagi chwiejnej - (leżąc na boku, siedząc, stojąc); jest narażony na przewrócenie się.
OBCIĄŻENIE STATYCZNE
Obciążenie stawów ciężarem innych części ciała
1. Części ciała położone wyżej działają na te części położone niżej, których ciężar jest równoważony siłą reakcji podłoża lub powierzchni stawowych;
2. Części ciała położone niżej, działają na te części położone wyżej, których ciężar jest równoważony siłą reakcji więzów w stawach.
Odpowiednie pary sił ciężkości i reakcji więzów działają rozciągająco na więzadła, torebki stawowe i mięśnie.
3. Części ciała, których siły ciężkości są oddalone od pionu wyznaczonego przez oś obrotu w stawie, działają na stawy momentami obrotowymi zwiększającymi obciążenie statyczne stawu.
GONIOMETRIA
Służy do określenia ruchomości w stawach.
Ruchomość jest zakresem ruchów w stawach.
Rozróżniamy ruchomość anatomiczną i faktyczną.
Ruchomość anatomiczna zależy od kształtu i wielkości powierzchni stawowych.
U człowieka najczęściej mierzymy ruchomość faktyczną : czynną i bierną.
Do pomiaru ruchomości w stawach służą goniometry.
MOMENTY SIŁ W WARUNKACH STATYKI
Dla określenia rzeczywistych predyspozycji siłowych człowieka w biomechanice stosuje się metodę pomiaru maksymalnych momentów sił wybranych grup mięśniowych.
Najczęściej badane są możliwości siłowe mięśni działających na stawy: łokciowy, ramienny, kolanowy, biodrowy, mm. zginających i prostujących tułów.
Pomiarów dokonuje się na specjalne do tego przystosowanych przyrządach gwarantujących izolowanie poddawanych badaniu mięśni.
ANALIZA KINEMATYCZNA
Analiza kinematyczna polega na określeniu parametrów kinematycznych środka masy ciała w kolejnych fazach ruchu z możliwie małymi odstępami czasowymi.
Umożliwia to rejestracja ruchu wykonana w sposób umożliwiający jednoznaczne określenie położenia środka masy w kolejnych fazach ruchu.
Służy temu metoda kinematograficzna lub urządzenia do analizy ruchu w czasie rzeczywistym.
BEZPOŚREDNI POMIAR SIŁ NIE ZAWSZE JEST MOŻLIWY, OBLICZAMY WARTOŚCI SIŁY NA PODSTAWIE ZALEŻNOŚCI FIZYCZNYCH
Określenie sił z praw statyki i dynamiki
1. Obliczenie wartości sił na podstawie II zasady dynamiki Newtona
F = m * a
2. Obliczenie wartości sił na podstawie wniosków płynących z zasady zachowania pędu
F = ( m * v ) / t
3. Obliczenie wartości sił na podstawie zasady d'Alemberta - siły pasywne w ruchu są sumą sił aktywnych i bezwładnościowych
4. Obliczenie wartości sił na podstawie III zasady dynamiki Newtona - siły aktywne i pasywne w warunkach statyki równoważą się.
BIOMECHANIKA
dr Karol Bibrowicz
9
29.02.2008