-
Ce este biomecanica?Aplicatia principiilor mecanice in
studiulorganismelor viiBiomecanica = Bio + MecanicaBio - organisme
viiMecanica studiul actiunii fortelor asupra particulelor si
sistemelor mecanice o ramura a fizicii
-
Sub-ramuri ale biomecaniciicinematica: studiul apartiei sau al
descrierii miscariicinetica: studiul actiunii fortelorstatica:
studiul sistemelor cu o miscare la care viteza este
constantadinamica: studiul sistemelor supuse la o miscare
accelerata
-
Teme de baza in BiomecanicaSiguranta: prevenirea leziunilor
Eficacitate: maximizarea eficientei miscarilor Eficienta: cost
minim de energiePentru ce este folosita Biomecanica?Imbunatatirea
performantelor sportive technica mai buna echipament mai
bunPrevenirea leziunilor sportive identificarea unor tehnici mai
bune dezvoltarea echipamentului de protectie
-
*Pentru ce este folosita Biomecanica?Prevenirea leziunilor
ocupationale (dureri lombare, traumatisme ale mainii sau
articulatiei mainii)Reabilitarea leziunilor Identificarea
momentului optim de reluare a activitatiiImbunatatirea mobilitatii
(postoperator)
Reducerea deteriorarii fizice sau functionale (rarefierea osului
la persoanele in varsta sau la cele aflate in spatiu)Produse
(pantofi de atletism, proteze, articulatii artificiale)
-
Studiul problemelor in Biomecanicacalitativ: se refera la
calitate (fara a utiliza numerele)cantitativ: se folosesc
numereleAnalizaEvaluare/TestarePerformantaInterventie
-
NOTIUNI CU CARE OPEREAZA BIOMECANICAConventional, pentru a fi
posibila orientarea corecta a segmentelor si organelor, s-a
acceptat o pozitie initiala denumita pozitia anatomica, o serie de
planuri anatomice si de termeni orientativi, necesari a fi
cunoscuti.
I. POZITIA ANATOMICA corespunde pna la un punct cu pozitia de
drepti din gimnastica. Adica, n ortostatism, membrele inferioare
sunt lipite cu picioarele la unghi drept pe gambe, genunchii si
soldurile extinse. Membrele superioare sunt lipite pe partile
laterale ale trunchiului, cu coatele n extensie, antebratele sunt
rotate n afara, iar palmele si degetele n extensie privesc
nainte.
Biomechanics I
-
II. PLANURILE ANATOMICE sunt suprafete care sectioneaza,
imaginar, corpul omenesc sub o anumita incidenta. Ele sunt
frontale, sagitale si transversale.1. Planurile frontale sunt
dispuse paralel cu fruntea, deci vertical si laterolateral si mpart
corpul ntr-o parte anterioara si o parte posterioara. Planul
frontalcare mparte greutatea corpului ntr-o jumatate anterioara si
o jumatate posterioara este planul medio-frontal.2. Planurile
sagitale sunt dispuse vertical si antero-posterior si mpart corpul
ntr-o parte stnga si o parte dreapta. Planul sagital care mparte
greutatea corpuluintr-o jumatate dreapta si o jumatate stnga este
planul medio-sagital.3. Planurile transversale sunt dispuse
orizontal si mpart corpul ntr-o parte superioara si o parte
inferioara. Planul transversal care mparte greutatea corpuluintr-o
jumatate superioara si o jumatate inferioara este planul medio-
transversal.
-
Centrul de greutate poate fi definit ca punctul masei corpului
asupra caruia actioneaza rezultanta liniilor fortelor
gravitationale. Adica, gravitatia actioneaza asupra corpului sub
forma unui manunchi de linii de forta verticale, dirijate spre
centrul pamntului. La intersectia planurilor medio-frontal,
medio-sagital si medio-transversal este situat centrul de greutate
(de gravitatie).
Biomechanics I
-
Toate aceste forte, asociate vertical, au o rezultanta care
actioneaza asupra centrului de greutate. Cum gravitatia este
exprimata de acceleratia g datorita greutatii (9,81 m/s2) si
rezulta din actiunea fortelor gravitationale (G) asupra masei
corpului (M), reiese ca:G = MgAstfel, pentru a determina forta
gravitationala, vom nmulti masa corpului (M) cu acceleratia
(g).
Biomechanics I
-
Daca corpul respectiv este perfect simetric si are o densitate
uniforma (ex.: mingea de biliard), centrul de greutate se suprapune
centrului lui geometric. Corpul omenesc nu este simetric, iar
segmentele lui au densitati diferite, de aceea centrul de greutate
nu coincide cu centrul geometric. n plus, corpul poate lua pozitii
diferite ceea ce atrage o modificare a punctului n care se aplica
asupra lui rezultanta liniilor de forte gravitationale. De aceea,
centrul de greutate al corpului nu ocupa o pozitie fixa, ci variaza
de la individ la individ si de la pozitie la pozitie.
-
III. TERMENII ORIENTATIVI privesc orientarea diferitelor organe
sau segmente n raport cu centrul de greutate.Median (medial,
intern) spre centrul corpului sau segmentuluiLateral (extern) n
afara fata de centrul corpului sau segmentuluiDorsal (posterior) n
spateVentral (anterior) n fataProximal (cranial, superior) n sus
fata de centrul segmentului.Distal (caudal, inferior) n jos fata de
centrul segmentuluiRadial spre radiusCubital spre cubitusTibial
spre tibieFibular spre peroneu (fibula)Longitudinal n sensul axei
lungiTransversal n sensul axei transversale
Biomechanics I
-
Miscarile pot fi:Abductie n afara fata de axa
longitudinalaAdductie nauntru fata de axa longitudinalaFlexie
ndoireExtensie ntindereRotatie n jurul axei lungi (interna si
externa)Circumductie miscare complexa, n care segmentul trece
succesiv prin pozitiile de flexie, abductie, extensie, adductie si
revine la pozitia de flexiePronatie rasucirea palmelor n
josSupinatie rasucirea palmelor n sus.
Biomechanics I
-
Axele de miscareAxa : linie imaginara in jurul careia are loc
miscarea perpendiculara pe planul
anatomicMedial-LateralAnterior-Posterior Cranial-Caudal
PlanAxaMiscareSagitalMedial-Lateral Flexie / ExtensieDorsiflexie
/ Flexie plantaraInclinare a pelvisului Anterior / Posterior
Frontal (Coronal)Anterior-PosteriorAbductie / AdductieFlexie
Laterala / Inclinare LateralaInversie /
EversieTransversalCranial-CaudalRotatie Interna / ExternaPronatie /
SupinatieAbductie / Adductie orizontala
-
NOTIUNI DE FIZICA APLICATE LA ORGANISMUL UMAN
Fizica studiaza aspectele cele mai generale ale fenomenelor:
miscarea mecanica, caldura, electricitatea, radiatiile,
proprietatile generale si structura corpurilor.Marile realizari ale
tehnicii moderne au la baza date stiintifice furnizate de fizica si
chimia fizicala. O parte a fizicii o reprezinta mecanica ale carei
legi fundamentale au fost formulate de Isaac Newton (1642-1727).
Prin aceste legi se exprima legatura si interactiunea dintre forte
si efectele lor, legi cu importanta deosebita pentru dezvoltarea
biomecanicii.
Biomechanics I
-
4.1. Legile mecanice ale miscarilor:Prima lege a mecanicii
(legea inertiei) spune:
Orice corp si mentine starea de repaus sau de miscare rectilinie
si uniforma, daca nu este obligat de forte aplicate asupra lui sa
si-o modifice.Exemple: un vagon de cale ferata ramne pe loc, daca
nu intervine locomotiva sa-l puna n miscare; omul ramne imobil daca
forta musculaturii nu-l face sa se deplaseze. Cauza care determina
mentinerea starii de repaus sau de miscare poarta numele de
inertie. Ea actioneaza constant asupra corpurilor, att n repaus, ct
si n miscare.
-
A doua lege a mecanicii (legea acceleratiei) spune:Marimea
fortei care, actionnd asupra unui corp, i imprima o anumita
acceleratie, este egala cu produsul dintre masa corpului si marimea
acceleratiei.Deci F = M aunde: F = forta este cauza care produce
acceleratie; M = masa corpului; a = este acceleratia. Cnd o forta
actioneaza asupra unui corp, de cele mai multe ori ea l pune n
miscare. Exista nsa si numeroase cazuri cnd aplicarea unei forte nu
produce miscare, ci deformarea corpului, adica schimbarea formei
sau a volumului acestuia.Deformarile corpurilor apar la comprimare
(presiune), dilatare, ncovoiere, rasucire.
Biomechanics I
-
Fortele actioneaza la distanta sau prin contact direct; exemple
de forte care actioneaza de la distanta: forta de gravitatie,
fortele magnetice, fortele electrice.Prin contact direct avem: n
ciocnire, comprimare, ntindere, ele sunt forte care produc
deformarea corpului. n cazul unei comprimari, n interiorul corpului
comprimat, apar forte contrarii care se opun, numite forte
elastice.Fortele se masoara n kilogram-forta (kgf) Newton (N) si se
reprezinta prin vectori.Cnd asupra unui corp actioneaza forte
diferite, acceleratiile sunt direct proportionalecu intensitatile
acestora, o forta mai mare produce o acceleratie sporita si
invers.
-
A treia lege a mecanicii (legea interactiunii) spune:Actiunile
reciproce a doua corpuri sunt totdeauna egale ca marime si de sens
contrar.
Exemple: toate corpurile din natura actioneaza unele asupra
altora, iar fortelesunt de sens contrar; omul poate executa
sarituri mpotriva fortei lui de greutate.Atta timp ct omul sta cu
picioarele pe sol, fortele care actioneaza asupra lui se
echilibreaza reciproc. Prin contractia musculara, omul poate
actiona asupra solului cu o forta mai mare dect greutatea lui,
surplusul de forta imprimndu-i o miscare n sus. Un alt exemplu:
prin miscarea elicei unui avion sau vapor, acesta actioneaza asupra
aerului sau a apei care, la rndul lor, potrivit legii a treia a
mecanicii, actioneaza asupra elicei. n consecinta, vasul se
deplaseaza n sens opus.
Biomechanics I
-
Forele sunt mrimi vectoriale i sunt caracterizate de: mrime;
direcie; sens.Compunerea forelor:
Dac au aceeai direcie,se aduna sau se scad,n funcie de sens.
Dac au direcii diferitefora rezultant se determin cu
rtegulaparalelogramului
-
Tensiunea din fir Atunci cnd de un fir (cablu sau bar ) se
suspend un corp sau se trage cu o for, se spune c firul se
tensioneaz. Dac firul se taie iar taieturile se leag de capetele
unui dinamometru, acesta din urma va indica o for.Aceasta for poart
numele de tensiune din fir.Fora de reaciune normalAtunci cnd un
corp este aezat pe un altul, sau mai general, pe o suprafa
oarecare, asupra corpului va aciona o for perpendicular pe suprafaa
de sprijin. Aceast for poart numele de reaciune normal.Fora
gravitaionalToate eforturile lui Newton, care s-au concretizat n
fondarea mecanicei clasice, au avut ca obiectiv explicarea micrii
planetelor n jurul Soarelui i a Lunii n jurul Pmntului. Meritul su
deosebit const n aceea c a intuit faptul c forele de interaciune
dintre oricare dou corpuri, nu doar planete, reprezint manifestari
ale unei fore universale de atracie: fora gravitaional
Biomechanics I
-
n mecanic se demonstreaz c n ceea ce privete aciunea
gravitaional extern, un corp cu simetrie sferic acioneaz ca i cum
toat masa sa este concentrat n centru. Direcia acestei fore este
dat de direcia firului cu plumb. n vecintatea suprafeei Pmntului
aceasta este direcia vertical (este direcia definit de dreapta care
trece prin centrul corpului din plumb i prin centrul Pmntului).Fora
gravitaional scris sub forma G=mg poart numele de greutate a
corpurilor.
Biomechanics I
-
Frecarea externFrecarea la alunecare dintre dou corpuri ale cror
suprafee aflate n contact nu au fost lubrifiate poart numele de
frecare uscat, n timp ce frecarea la alunecare ntre corpurile ale
cror suprafee n contact sunt lubrifiate poart numele de frecare
fluid. n cazul existenei unui corp rotund pe o suprafa, acesta se
poate rostogoli doar dac exist frecare ntre suprafeele aflate n
contact.
Frecarea internLa viteze mici de curgere, fluidele (lichidele
sau gazele) pot fi considerate ca fiind alctuite din pturi de fluid
care alunec unele peste altele cu viteze diferite. Viteza de
curgere diferita a dou straturi de fluid vecine este datorat
frecrii interne dintre straturi, numit vscozitate. Corespunztor,
forelor de frecare intern poart numele de fora de frecare vscoas.
Cauza apariiei vscozitii este transportul de impuls de ctre
moleculele fluidului, la trecerea acestora dintr-un strat n
altul.
Biomechanics I
-
A. Marimi nereductibile (ce nu pot fi reduse, simplificate si nu
sunt specifice biomecanicii) timpul fizic o marime fizica continuu
crescatoare. Biomecanica lucreaza numai cu durata (t). Ea
reprezinta diferenta dintre doua momente din scurgerea continua a
timpului. Totdeauna are valoare pozitiva. Se masoara n secunde.
spatiul fizic n biomecanica este notiunea de pozitie. Ea se
raporteaza la coordonatele x, y, z, fata de un sistem de referinta
prestabilit. Diferenta dintre doua pozitii este o lungime sau
spatiu (S) propriu-zis. Succesiunea de spatii reprezinta o
traiectorie, iar cel mai scurt spatiu dintre doua pozitii este o
distanta.Tipuri de mrimi
Biomechanics I
-
Biomechanics I* masa corpurile materiale au un volum si o
densitate a materiei ce ocupa volumul respectiv. Se noteaza cu M.
forta de greutate reprezinta produsul dintre masa unui corp si
acceleratia gravitationala (g = 9, 81 m/s). n biomecanica se mai
numeste si greutate. Ca orice marime vectoriala are un punct de
aplicatie, o directie, un sens si o marime, se masoara n kgf.
Biomechanics I
-
B. Marimi reductibile (ce se pot reduce) deplasarea (d), ca
forma practica a miscarii si ca expresie a schimbarii de pozitie a
unui corp sau segment corporal. viteza (v) miscarii, ca raportul
ntre traiectoria sau distanta deplasarii (d) si durata acesteia. De
ex.: daca deplasarea este o alergare a unui sportiv pe distanta de
100 m, iar timpul de alergare este de 12 s, atunci viteza este v =
d/t v = 100/12 = 8.33 m/s (n medie) lucru mecanic travaliul
efectuat pentru deplasarea unei greutati pe 100 m. Se exprima n
jouli (J).L = k G Sunde k este coeficient de proportionalitate ce
include n valoarea lui si rezistenta aerului n care se deplaseaza
individul. puterea (P) produsul dintre forta si viteza. Se masoara
n WattP = G v energia puterea eliberata pe unitate de timp. Se
exprima n jouli (J).E = G vt
Biomechanics I
-
LUCRUL MECANIC, ENERGIA SI PUTEREA1. INTRODUCEREAnaliza
biomecanica impune cu necesitate luarea in considerare si a
variabilelor ce descriu energetica miscarii. Fluxurile de energie
reprezinta cauza directa a miscarilor ce se observa, absenta lor
conducand in mod direct la absenta miscarii. Evaluarea corecta a
mersului patologic depinde direct de luarea in considerare a
transferurilor de putere in articulatii, acestea completand datele
furnizate de evaluarile electromiografice (EMG) sau cele privind
fortele si momentele ce se dezvolta. Calcularea corecta a lucrului
mecanic este esentiala nu numai in scop de diagnostic ci si in
evaluarea capacitatilor de munca si aprecierea performantelor
sportive. Conceptele de baza privind energetica miscarii sint
energia, lucrul mecanic si puterea.
-
ENERGIA SI LUCRUL MECANICEnergia si lucrul mecanic au aceleasi
unitati de masura ( Joul-ul - J) dar au intelesuri diferite.Energia
este o masura a capacitatii unui corp, la un moment de timp, de a
efectua lucru mecanic. De exemplu, un corp avind o energie cinetica
de 200J si o energie potentiala de 150J poate efectua un lucru
mecanic de 350J.Lucrul mecanic, pe de alta parte, este o masura a
fluxului de energie de la un corp la altul, acest transfer
necesitand un timp pentru ca lucrul mecanic sa fie efectuat. Daca
fluxul de energie este directionat de la corpul A la corpul B se
spune ca A poate efectua lucru mecanic asupra lui B, sau muschiul A
poate efectua lucru mecanic asupra segmentului B daca fluxul este
dirijat de la muschi spre segment.
-
LEGEA CONSERVARII ENERGIEILegea conservarii energiei se aplica
tuturor punctelor din corp in toate momentele de timp. De exemplu,
orice segment de corp va schimba energia sa numai daca exista un
flux de energie inspre sau dinspre orice structura adiacenta
(tendoane, ligamente sau suprafete articulare).In fig.1a, este
prezentat un segment cuplat cu segmentele adiacente prin suprafete
articulare si prin patru muschi ce isi au punctele de insertie la
nivelul sau. Daca lucrurile mecanice efectuate in aceste puncte,
intr-o perioada de timp foarte scurta t, sunt valorile reprezentate
in fig.1 se poate scrie legea conservarii energiei care stabileste
egalitatea dintre suma algebrica a tuturor fluxurilor de energie si
variatia de energie Es a segmentului considerat: E s = 4 + 2.4 +
5.3 1.7 0.2 3.8 = 6 J
-
Rezulta deci posibilitatea calcularii variatie de energie E s
pentru un segment cu conditia determinarii in prealabil a
fluxurilor de energie in fiecare din punctele de contact cu
elementele anatomice adiacente (in cazul prezentat exista sase
puncte de contact). Balanta energetica nu va fi exacta din cauza
erorilor de masurare, pe de o parte, si a imperfectiunilor date de
ipotezele luate in calcul la realizarea modelului cu segmente
articulate.
O a doua cale de cercetare a balantei energetice este cea prin
luarea in considerare a puterilor si de cercetare a fluxurilor de
energie ce intra si ies din segment, obtinind in acest caz viteza
de variatie a energiei segmentului. Astfel, pentru un timp t=
20msec se va obtine, pentru cazul reprezentat in figura 1b:In
fiecare segment are loc si un alt aspect al conservarii energiei
dat de tipul de energie ce se inmagazineaza in el. Asfel, energia E
s a segmentului, in orice moment de timp, ar putea fi data de o
combinatie oarecare de energie potentiala si cinetica ce pot fi
chiar independente de debitele de energie ce intra sau ies din
segment
-
LUCRUL MECANIC INTERN SI EXTERNSingura sursa de generare a
energie mecanice in corpul uman este constituita de muschi acestia
reprezentind totodata si cel mai important loc de absorbtie a
energiei.O foarte mica parte din energie este disipata in caldura
ca rezultat al frecarii si viscozitatii tesuturilor de legatura de
la nivelul articulatiilor. Se poate spune, astfel, ca energia
mecanica este intr-o continua curgere inspre si dinspre muschi si
de la segment la segment.Pentru indeplinirea unei sarcini
exterioare pot avea loc numeroase variatii de energie in segmentele
ce intervin intre sursa (in cazul nostru corpul uman) si sarcina
exterioara.Intr-o sarcina de ridicare a unei greutati (fig.2)
variatia de lucru mecanic ar genera o putere de 200W dar variatia
de lucru mecanic necesara cresterii energiei intregului corp de
catre sursa musculara a membrului inferior ar putea fi de 600W.
Deci suma variatiilor de lucru mecanic intern si extern ar putea fi
de 800W, aceasta generare de energie fiind produsa de mai multe
surse musculare dupa cum este aratat.
-
In timpul multor activitati de miscare, precum mersul si
alergarea, nu exista insa nici o sarcina externa, toate generarile
si absorbtiile de energie fiind cerute doar pentru miscarea
segmentelor corpului.
Trebuie facuta, deci, o distinctie intre lucrul mecanic efectuat
asupra segmentelor corpului (lucrul mecanic intern) si cel efectuat
asupra sarcinilor externe (lucrul mecanic extern).
In consecinta, ridicarea greutatilor, impingerea unei masini sau
pedalarea unui ergometru au sarcini externe bine definite. O
exceptie de la definitia lucrului mecanic extern include ridicarea
propriei greutati corporale la o noua inaltime. Astfel, alergarea
in sus pe un deal implica atit lucru mecanic extern cit si lucru
mecanic intern.
Lucrul mecanic extern poate fi negativ daca o forta externa este
exercitata pe corp si corpul se retrage. In sporturile de contact
lucrul mecanic extern este de obicei efectuat pe jucatori prin
impingere sau apucare. O mingie de baschet efectueaza lucru mecanic
asupra celui care o prinde, in timp ce mina acestuia si bratele se
retrag.
-
LUCRUL MECANIC MUSCULAR POZITIV Lucrul mecanic pozitiv este
lucrul mecanic efectuat in timpul unei contractii concentrice cnd
momentul muschiului actioneaza in aceeasi directie cu viteza
unghiulara.Daca muschiul flexor determina o scurtare, putem
considera ca momentul flexor este pozitiv si viteza de asemenea
pozitiva. Produsul dintre momentul muscular si viteza unghiulara
este pozitiv si deci puterea va fi la rindul ei pozitiva dupa cum
rezulta si din fig. a.Invers, daca un moment muscular extensor este
negativ si viteza unghiulara de extensie tot negativa, produsul va
fi tot pozitiv ( fig. b).
-
LUCRUL MECANIC NEGATIV AL MUSCHILORLucrul mecanic negativ este
lucrul mecanic efectuat in timpul unei contractii excentrice cind
momentul muscular actioneaza in directie opusa cu miscarea
articulatiei. Aceasta are loc, de obicei, cind o forta externa Fext
actioneaza pe un segment si este astfel incit creaza un moment in
articulatie mai mare decit momentul muscular. Forta externa ar
putea include fortele gravitationale sau reactiunea solului.
Utilizind conventia de semn anterioara, se obine, conform figurii,
un moment flexor pozitiv si o viteza unghiulara de extensie
negativa.Produsul dintre moment si viteza, deci puterea, rezulta in
acest caz negativ astfel incat lucrul mecanic efectuat in timpul
acestei modificari unghiulare este negativ.In mod similar, cind
exista un moment extensor negativ in timpul unei modificari
unghiulare de flexie produsul este de asemenea negativ.In acest
caz, lucrul mecanic este efectuat asupra muschilor de catre fortele
exterioare si reprezinta un debit de energie de la membre spre
muschi, deci o absorbtie de energie.
-
PUTEREA MECANICA MUSCULARA Viteza de lucru realizata de
majoritatea muschilor este rareori constanta in timp. Datorita
modificarilor rapide in timp a fost necesara calcularea puterii
musculare ca functie de timp (Eftman,1939; Quanbury, 1975;
Cappozzo, 1976; Winter si Robertson, 1979).La o articulatie data,
puterea musculara este produsul dintre momentul muscular net si
viteza unghiulara:Pm = Mj [W]in care: Pm = puterea musculara [W];
Mj = momentul muscular net [N.m]; = viteza unghiulara
[rad/sec].Dupa cum a fost descris puterea musculara poate fi
pozitiva sau negativa. Chiar si in timpul celor mai simple miscari
, puterea isi va schimba semnul de mai multe ori.
In timpul extensiei initiale exista un moment extensor si o
viteza unghiulara extensoare in timp ce tricepsii efectueaza lucru
mecanic pozitiv asupra antebratului. In timpul fazei finale de
extensie antebratul este decelerat de bicepsi, momentul fiind
flexor. In acest caz bicepsii efectueaza lucru mecanic negativ,
prin absorbtie de energie mecanica. Odata ce antebratul este oprit,
el incepe sa accelereze in directia data de flexie, fiind inca sub
actiunea momentului creat de bicepsi care efectueaza acum lucru
mecanic pozitiv. In final, la sfirsitul miscarii, tricepsii
decelereaza antebratul in timp ce muschii extensori se lungesc,
puterea devenind negativa.
-
LUCRUL MECANIC AL MUSCHILORAvind in vedere ca putere reprezinta
viteza de efectuare a lucrului mecanic rezulta ca se poate obtine
lucrul mecanic prin integrarea puterii pe un interval de timp. Deci
, lucrul mecanic poate fi calculat ca produs dintre putere si timp,
unitatea sa de masura fiind joulul:1J = 1W. 1secdaca, spre exemplu
un muschi genereaza o putere de 100W in timp de 0.1 sec va rezulta
un lucru mecanic de 10J. Aceasta inseamna ca 10J din energia
mecanica a fost transferata de la muschi catre segmentele
membrului. Puterea este variabila continuu in timp. Deci lucrul
mecanic efectuat trebuie calculat prin integrarea in timp a ariei
de sub curba de variatie a puterii.Lucrul mecanic efectuat de un
muschi pe o perioada t1-t2 este dat de relatia : [J]In exemplul
descris, lucrul mecanic efectuat in intervalul t1-t2 este pozitiv,
negativ pe t2-t3, pozitiv pe t3-t4 si din nou negativ pe t4-t5.
Daca antebratul se reintoarce in pozitia initiala, lucrul mecanic
net efectuat de muschi este nul, ceea ce inseamna ca integrala de
timp a puterii pe intervalul t1-t5 este si ea zero.Rezulta de aici
dificultatea calcularii lucrului mecanic pozitiv si negativ prin
imposibilitatea determinarii cu exactitate a momentelor de timp in
care puterea isi inverseaza polaritatea.
-
LUCRUL MECANIC EFECTUAT PE O SARCINA EXTERIOARACind o parte
oarecare a corpului exercita o forta pe un segment adiacent sau pe
un corp exterior, el poate efectua lucru mecanic doar daca se
misca. In acest caz, lucrul mecanic efectuat este definit ca
produsul dintre forta ce actioneaza pe corp si deplasarea corpului
pe directia fortei aplicate.Lucrul mecanic dW efectuat cind o forta
determina o deplasare infinitezimala ds este dat de relatia: dW = F
. dssau, lucrul mecanic efectuat cind forta actioneaza pe o
distanta s1 va fi :W = Daca forta nu este constanta cazul cel mai
frecvent atunci vor fi doua variabile ce se modifica cu timpul.
Este deci necesar sa se calculeze puterea ca o functie de timp si
sa se integreze curba de putere in raport cu timpul pentru a obtine
lucrul mecanic efectuat.Puterea este viteza de efectuare a lucrului
mecanic sau dW/dt, deci:P = in care: P = puterea instantanee[W]; F
= forta [N]; v = viteza [m/sec].Avind in vedere ca atit forta cit
si viteza sunt vectori trebuie efectuat mai intii produsul scalar
sau produsul dintre forta si componenta de viteza de pe directia
fortei. Se va obtine:P = F.v.cos = Fx .vx + Fy.vyIn care : =
unghiul dintre forta si viteza in planul definit de acesti vectori;
Fx,Fy = fortele in girectia x,y; vx,vy = vitezele in directia
x,y.
-
TRANSFERUL DE ENERGIE INTRE SEGMENTEFiecare segment exercita
forte pe segmentele vecine si daca exista o miscare de translatie a
articulatiilor, exista un transfer de energie mecanica intre
segmente. Cu alte cuvinte, un segment poate efectua lucru mecanic
pe un segment adiacent printr-o deplasare a fortei prin centrul
articulatiei (Quanbury, 1975). Acest lucru mecanic se adauga
lucrului mecanic descris in paragrafele anterioare.Ecuatiile
prezentate in capitolul precedent pot fi utilizate pentru
calcularea vitezei de transfer a energiei, deci a puterii, prin
centrul articulatiei.La nivelul articulatiei dintre doua segmente
adiacente (fig.6), forta de reactiuneFj1 a segmentului 2 asupra
segmentului 1, actioneaza la un unghi 1 fata de vectorul viteza vj.
Produsul Fj1.vj.cos 1 este pozitiv, indicind un transfer de energie
in segmentul 1. Invers, produsul Fj2.vj.cos 2 este negativ
,indicind un transfer de energie de la segmentul 2. Avind in vedere
ca Pj1= - Pj2, rezulta ca fluxul de iesire din segmentul 2 egaleaza
fluxul de intrare in segmentul 1.
-
Tipuri de articulaii
Tip de articulaie Micarea articulaieiExempleStructurBalama
Flexie/Extensie
Cot/GenunchiArticulaie balama PivotRotaia unui os pe altul Atlas
pe Axis Articulaie tip pivot
Biomechanics I
-
Tip de articulaie Micarea
articulaieiExempleStructurSfericFlexie/ExtensieAdducie/AbducieRotaie
Intern/Extern Umr/oldArticulaie sfer n cup
aFlexie/ExtensieAdducie/AbducieCircumducieCarpo-metacarpianArticulaie
tip a
Biomechanics I
-
Tip de articulaie Micarea
articulaieiExempleStructurCondiloidFlexie/ExtensieAdducie/AbducieCircumducieArticulaia
miniiArticulaie elipsoidalDe alunecareMicri de alunecare
IntercarpianArticulaie plan
Biomechanics I
-
Biomechanics I
**********************************************