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

**********************************************