SCAN0093 (3)

2

Trzecia zasada dynamiki Newtona (zasada akcji i reakcji - dynamiczna równowaga sił).

Jeśli ciato A działa na ciało B z pewną siłą (F_AU), to ciaio B działa na ciało A z siłą o tym samym kierunku, tej samej wartości, ale o przeciwnym zwrocie (F_Ba). Istotna różnica pomiędzy pierwszą a trzecią zasadą dynamiki Newtona w której występują siły przeciwnie skierowane polega na tym, że w pierwszej zasadzie siły są przyłożone do tego samego ciała, natomiast w trzeciej do dwóch różnych ciał.

Równowaga dynamiczna

(jednakowe siły przyłożone do dwóch różnych ciał)

Siła bezwładności

Siłą występującą zawsze, gdy na ciało działa przyspieszenie (czyli związaną z przyspieszeniem ciała) jest siła bezwładności (F_B) zwrócona przeciwnie do przyspieszenia, które ją wywołuje:

ma

N = kgĄ

S

(por. z drugą zasadą dynamiki Newtona)

Siła bezwładności - ruch opóźniony

Siła bezwładności - ruch przyspieszony

Siła bezwładności jest zawsze skierowana przeciwnie do zwrotu przyspieszenia (!), które ją wywołuje (np. samochód ruszający do przodu powoduje powstanie siły bezwładności skierowanej do tyłu, natomiast samochód hamujący, czyli z przyspieszeniem skierowanym do tyłu powoduje powstanie siły bezwładności skierowanej do przodu). Im większa wartość przyspieszenia, tym większa wartość siły bezwładności działającej na ciało. Siła bezwładności powstaje także podczas ruchu ciała z przyspieszeniem w kierunku pionowym (w górę lub w dół).

Urządzenia pomiarowe wykorzystywane na zajęciach

- platforma dynamometryczna (rejestruje zmiany pionowej siły reakcji podłoża: R); zasada działania oparta o III zas. dyn. Newtona (akcji i reakcji); tor pomiarowy (platforma, wzmacniacz, karta A/C, komputer, program, ekran monitora)

Zasada działania platformy dynamometrycznej

- elektrogoniometr (rejestruje zmiany kąta w stawie kolanowym: a); zasada działania wykorzystuje potencjometr obrotowy' umieszczany po zewnętrznej stronie w osi stawu połączony z dwoma ruchomymi ramionami związanymi z segmentami (ramiona umieszczone wzdłuż osi długich) poruszającymi się wokół stawu, tor pomiarowy (elektrogoniometr, zasilacz, karta A/C, komputer, program, ekran monitora) - urządzenie pomocnicze (nie zawsze wykorzystywane)

Przebiegi czasowe z urządzeń pomiarowych

a)    R = R(t) (przebieg składowej pionowej siły reakcji podłoża w funkcji czasu)

b)    a = a(t) (przebieg położeń kątowych w stawie kolanowym w funkcji czasu) - pomocniczo (nie musi występować)

W analizie dynamicznej wykorzystywane są również zależności znane z kinematyki pomiędzy przemieszczeniem (drogą), prędkością i przyspieszeniem - te 3 przebiegi są wzajemnie powiązane i możliwe do wyznaczenia, a w szególności: Wykresy przyspieszenia, prędkości i przemieszczenia dla przysiadu: a = a(t), v = v(t), S = S(t)

Wykresy przyspieszenia, prędkości i przemieszczenia dla wyskoku: a = a(t), v = v(t), S = S(t)

Pomiary na zajęciach

Każda osoba przeprowadza pomiary przysiadu, wyskoku bez zamachu i z zamachem mające na celu przeprowadzenie podstawowej analizy dynamicznej oraz obliczenia wybranych wielkości fizycznych dla różnych momentów przysiadu i wyskoku. Wartości wielkości są obliczane na podstawie wyników odczytanych dla zarejestrowanego wykresu siły reakcji podłoża - R(t), a na ich podstawie następnie wykonywane są obliczenia pozostałych wartości wielkości charakteryzujących dynamikę ruchu.

Sprawozdanie z ćwiczeń

Każda osoba wchodząca w skład zespołu pomiarowego sporządza indywidualne sprawozdanie z pomiarów według osobnej instrukcji w którym umieszcza m. in. schemat toru pomiarowego, obliczenia, tabele z wynikami oraz samodzielnie sformułowane wnioski z pomiarów.

Piśmiennictwo:

1.    Bober, T., Zawadzki, J. (2001). Biomechanika układu ruchu człowieka. Wydawnictwo BK, Wrocław, 83-85.

2.    Tworzydło, M. (red.) (1989). Przewodnik do ćwiczeń z biomechaniki i wybrane zagadnienia metrologii. Wydawnictwo skryptowe nr 96 AWF, Kraków, 123-136.

v. 1.7 Biomechanika 2009 / L. Nosiadek