3462403303

3

Rozdział 1

WPROWADZENIE DO BIOMECHANIKI

Biomechanika jest to nauka stosująca zasady mechaniki do studiowania organizmów żywych, przy użyciu modeli matematycznych oraz symulacji komputerowych do badania oraz do przeprowadzenia biologicznych pomiarów. Biomechanika pomaga zrozumieć ograniczenia rozmiarów organizmów, problemy ze skalowaniem, zarządzaniem energią oraz wiele innych koncepcji. Pomaga również biologom zrozumieć zachowanie się ludzi i zwierząt.

Dokładne badania biomechaniczne wpływu rozmiaru organizmu, uwzględniające takie czynniki, jak masa, opór powietrza, siła mięśni, strata ciepła oraz wytrzymałość kości, mogą wytłumaczyć niektóre zaskakujące obserwacje. Np. kot domowy, pies czy też koń mogą wyskoczyć na mniej więcej tę samą wysokość nad powierzchnię ziemi. Biomechanika pomaga zrozumieć, dlaczego. Dziedzina ta również tłumaczy, dlaczego niektóre organizmy oddychające powietrzem, jak np. wieloryby, mogą pozostawać dłużej pod powierzchnią wody niż np. małe delfiny i foki. Pod wodą duży rozmiar ciała jest zaletą. W odróżnieniu, duże jastrzębie mogą pozostawać w bezruchu w powietrzu jedynie przed krótki okres czasu, podczas gdy kolibry' i inne małe ptaki czas dłuższy. W powietrzu duże rozmiary organizmu są wadą.

1.1. Podział i główne kierunki zastosowań biomechaniki

Zródłosłów terminu „biomechanika" wywodzi się od greckiego „mechane”, czyli ‘narzędzie', a szerzej „nauka o stanach równowagi i ruchu systemu autonomicznego człowieka", zaś przedrostek „bio” (gr. bios - życie) wskazuje, iż jest to dyscyplina naukowa zajmująca się organizmami żywymi, traktowanymi jako narzędzia o określonych funkcjach mechanicznych [23], Biomechanika została zaklasyfikowana do nauk eksperymentalnych i jest interdyscyplinarną dziedziną nauki, na pograniczu nauk ścisłych (mechanika) i biologicznych (biologia, medycyna).

Nie ma całkowitej zgodności co do definicji biomechaniki. Niektórzy autorzy proponują definicję obejmującą szeroko pojęte zagadnienia z pogranicza biologii i mechaniki, inni stosują definicje bardziej zawężone, koncentrując się na wybranych aspektach.

Podstawowe definicje używane w biomechanice, to:

Biomechanika - dział filozofii zajmujący się badaniem ruchów człowieka i zwierząt z punktu widzenia praw fizyki i anatomiczno-fizjologicznych właściwości narządów ruchu [36].

Biomechanika jest nauką o wewnętrznych i zewnętrznych silach działających na ciało ludzkie i ich skutkach. Biomechanika ułatwia zrozumienie normalnego fimkcjonowania organizmu oraz pozwala przewidzieć zmiany w przypadku sztucznej interwencji. Biomechanika jest teorią, jak tkanki, komórki, mięśnie, kości, organy i ich ruch, forma i funkcje są regulowane za pomocą własności mechanicznych [27].