erőhatások az emberi testen
DESCRIPTION
Erőhatások az emberi testen. Az izületekre ható erők meghatározása és számítása. A végtagok súlyerejének hatása az izületekre. d =m ért. = 180 - d. . d. F Gh. Transzverzális sík. . F Gny. F G. A F G súlyerő húzó- és nyíróerő komponens értékeinek kiszámítása. = ’. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Erőhatások az emberi testen
Az izületekre ható erők meghatározása és számítása
=mért = 180 -
A végtagok súlyerejének hatása az izületekre
FG
FGny
FGh Transzverzális sík
=megmért = 180 - = ’
A FG súlyerő húzó- és nyíróerő komponens értékeinek kiszámítása
FG
FGny = FG cos FGh= FG sin
FGny
FGh ’
= ’
Transzverzális sík
FG
FGny
FGk
Az izomerő (Fm) kiszámítása
FG
lG
Fi
li
FG · lG = Fi · li
Fi = FG · lG / li
Az Fi erő nyomó- és nyíróerő komponens értékek kiszámítása
FG
Fi Fi = FG · lG / li
Fik
Finy
Fik = Fi · cos
Finy = Fi · sin
Az Fm erő nyomó- és nyíróerő komponensének kiszámítása
FG
Fi
FikFiny
Fik = Fi · cos
Finy = Fi · sin
FGny
FGh
FGny = FG · cos
FGh= FG · sin Finy = Finy +(- FGny)
Fk = Fik + (- FGh)
A REAKCIÓERŐ KISZÁMÍTÁSA
FG
Fi
FikFiny
FGny
FGh
Fr
2k
2ny FFF
r
Fny = Finy +(- FGny)
Fk = Fik + (- FGh)
Transzverzális sík
G
Gny
Gk
Fny = Finy + (-FGny)
Fk = Fik + FGk
Fi
Finy
Fik
A térdizületre ható erők meghatározása és számítása
F1F2
Fp
Ff
k1
Fpny
Fpc
Fhny
Fhc
Fh
Fq = Fp
Mf = F1 · k1
Ff = F1 · k1 / kpkp
Mh = F2 · k2
Fh = F2 · k2 / kh
kh
k2
Fc = GG = 600 N
Fc = 600 N
Fs = 0 N
Fp • kp = G • kG Fp = G • kG / kp
Fp = 1200 N
ha
kG / kp = 2
Nyomóerő a térdizületben hajlított térdű állás közben
A patella ínra eső húzóerő (Fp)
Fq
Fp
G
kp kG
1 pGp kkGF
NG 600
ha
mkG 20,0
mk p 05,0
akkor
NFp 2400
Nyomóerő (Fny)
Fny
pny FGF
NFny 3000
A fenti számítás akkor valós, ha az Fp és G hatásvonala merőleges az izület transzverzális síkjára, mint a példánkban. Amennyiben nem merőlegesek ezek az erők a transzverzális síkra, akkor az Fp és G erőknek nem csak nyomó, hanem nyíróerő komponense is lesz, amely kismértékben csökkenti a nyomóerő nagyságát.
Fc = Fp (G) • sin α
α
Fs = Fp (G) • cos α
Fc = 1600 N
Fs = 805 N
A nyomóerő eloszlása az izületi felszínen
Fc = F / A
2007.05.07.
0o
15o
30o
45o
60o
75o
90o
A térdizület forgási tengelyének vándorlása
0o
15o
30o
45o
60o
75o
90o
A forgási középpont változása az izületi szögek függvényében
4,35 4,
72 4,87
4,89
4,67
4,33
3,8
2,5
3,38 3,
87 4,08
3,94
3,52
2,56
0
1
2
3
4
5
6
5 15 30 45 60 75 90
Anatómiai szög (fok)
Erők
ar (c
m)
61,2
85,5 10
7,4 120,
9
119,
5
117
103,
9
63,5
57,4
56,9
49,5
50,5
45,9
36,1
0
20
40
60
80
100
120
140
5 15 30 45 60 75 90
Anatómiai szög (fok)
Ny
om
até
k (
Nm
)
A nyomaték változása az izületi szögek függvényében
A nők és férfiak közötti különbség
1418
1814
2213 24
79
2576 27
27
2768
1772
1515
1238
1299
1322 15
06
2071
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
5 15 30 45 60 75 90
Anatómiai szög (fok)
Erő
(N
)Az izom húzóerejének változása az izületi
szögek függvényében
izommértizom kMF /
0100200300400500
0 200 400 600 800 1000
Time (ms)
Torq
ue (N
m)
0300600900
120015001800
0 200 400 600 800 1000
Time (ms)
EMG
(uV
)
Torque-time curve
EMG of Vastus lateralis
Mecc
A patella ín maximális feszülése
5962
7964
9042
0100020003000400050006000700080009000
10000
Erő
(N
)
IC(40) IC(60) EC(60)
A nyomóerő kiszámításaTérdfeszítők
Ffc = Fp cos
Térdhajlítók
Fhc = Fh cos
Fq
Fp
Fkq
Fh
Fkh
1326 16
81 2080 23
66
2512
2686
2748
2688
1702
1312
876
652
10034
5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
5 15 30 45 60 75 90
Izületi szög (fok)
Ny
om
óe
rő (
N)
Nyomóerő az izületi szög függvényében
Nyíróerő
Ffny =Fp sin
Feszítők
Hajlítók
Fhny = Fh sin
Fp
C
A
B
Fq
Fkq
Fh
Fkh
27
3
34
7
33
0
28
0
19
3
-95
-31
0
-32
-275
-587-708
-965-1135
-1506
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
Anatómiai szög (fok)
Ny
író
erő
(N
)
Feszítő
Hajlító
Nyíróerő az izületi szög függvényében
Erőhatások a gerincoszlopon
Terhelés az ágyéki csigolyákon
A gerincoszlop magasságának 20 - 33 %-át teszik ki.
A vastagságuk 3 - 9 mm között változik.
Víz
65
25
88
30
0
20
40
60
80
100
NP AF
%
Kollagén
6
65
25
70
0
10
20
30
40
50
60
70
80
NP AF
%
Annulus fibrosus
Transzláció
Rotáció
Oldalirányú Felfelé és lefelé Előre és hátra
Laterális Függőleges tengely körül
Előre-hátra
A nukleus pulposusban nyomóerő hatására növekszik a feszültség, amely nyújtóerőt fejt ki az annulus fibrosus kollagén rostjaira
F
1,5 F
0,5 F5,0 F
A nyomás csökkentése a nukleus pulposusban
A porckorong vastagságának változása tartós nyomás alatt
1.4 mm 2.0 mm
Vastagság
2011.09.19
A NYOMÓ-, A NYÍRÓ-, ÉS A REAKCIÓERŐK KISZÁMÍTÁSA AZ
ÁGYÉKI CSIGOLYÁKRA
Nyomóerő
Nyomóerő
Nyíróerő
ls
Fs
Ms = Fs · ls
li
Fi
Mi = Fi · li Fs · ls = Fi · liFs · ls = Fi · li
35º
Ftc =Fs · cos 35oFny = Fs · sin 35o
Fi
Fc = Fi + Ftc
li = 0.05 m
Fs = 450 N
ls = 0.1 m
Fi = 900 N
issi llFF /)(
Az izom által kifejtett erő nagysága
1350 N
4500 N
Fc =(Fs cos 35o ) + Fi =368 + 900
Fc = 1268 N
Nyomóerő (Fc)
Fny = (Fs sin 35o)
Fny = 258 N
Nyíróerő (Fny)
NP 1268 · 1,5 = 1902 N
AF 1268 · 5 = 6340 N
1268
Fi
ki
Ft
kt
Fsks
NYOMÓ-, NYÍRÓ-, ÉS REAKCIÓERŐKNYOMÓ-, NYÍRÓ-, ÉS REAKCIÓERŐK
Ft
Fs
Fi
Fc
35 o
Ftc
=F
t cos
35
o
F sc =
F s cos
35
o
Ftny = Ft sin 35o
Fsny = Fs sin 35o
Ft
Fs
Fi
kt
ks
kiki = 0.05 m
Ft = 450 N
kt = 0.25 m
Fs = 200 N
ks = 0.4 m
Fi = 3850 N
isstti kkFkFF /))()((
Fc =(Ft cos 35o ) + (Fs cos 35o) + Fi
Fc = 4382 N
Fny =(Ft sin 35o ) + (Fs sin 35o)
Fny = 373 N
Nyomóerő (Fc)
Nyíróerő (Fny)
20 257 N20 257 N
1405 N
35 o
Fc
Fny
Fr
REAKCIÓERŐ
NFFF nycr 439822
NP 20 000 · 1,5 = 30 000 N
AF 20 000 · 5 = 100 000 N
200 kg a kézben
2
22
t
rm
t
rmM
m= 60 kg r= 0,2 m
t= 0,01 s = 5 = 0,087 rad
= 500/s = 8,7 rad/s
Nmt
rmM 2088
01,0
087,004,0602
Fi = 41 760 N
Dinamikus körülményben
A jelentős porckorong degeneráció állandó stresszhatás alatt tartja a csigolyatest elülső részét a hajlítás során, amely hozzájárul az ezen a részen kialakuló csontritkuláshoz. (Pollintine et al. 2004)
A forgás középpont vándorlása
Lumbago
Nyomóerő az ágyéki szakaszra (L5-S1)Nyomóerő az ágyéki szakaszra (L5-S1)
Egyenes állásEgyenes állás: 100 %: 100 %
Fekvés nyújtott tettelFekvés nyújtott tettel: 25 %: 25 %
Ülés egyenes háttalÜlés egyenes háttal: 140 %: 140 %
Állás törzsdöntésselÁllás törzsdöntéssel: 150 %: 150 %
Ülés törzshajlítássalÜlés törzshajlítással: 180 %: 180 %
A nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszraA nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszra
KÖSZÖNÖM FIGYEKMÜKET
KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYEKMÜKET
A gerincoszlop magasságának 20 - 33 %-át teszik ki.
A vastagságuk 3 - 9 mm között változik.
Nyomóerő az ágyéki szakaszra (L5-S1)Nyomóerő az ágyéki szakaszra (L5-S1)
Egyenes állásEgyenes állás: 100 %: 100 %
Fekvés nyújtott testtelFekvés nyújtott testtel: 25 %: 25 %
Ülés egyenes háttalÜlés egyenes háttal: 140 %: 140 %
Állás törzsdöntésselÁllás törzsdöntéssel: 150 %: 150 %
Ülés törzshajlítássalÜlés törzshajlítással: 180 %: 180 %
A porckorongok szerkezete
Víz:
Collagen:
Nucleus pulposus: 65-88 %, Annulus fibrosus: 25-30 %
Nucleus pulposus: 6-25 %, Annulus fibrosus: 70 %
Nyújtás Nyugalom Nyomás
A porckorong alakjának változása
Nyomáseloszlás
Külső erő
Nucleus pulposus
Annulus fibrosus
Nyújtóerő
Nyomóerő
A porckorongsérv kialakulásának mechanizmusa
A teherkar változása az ágyéki csigolyáknál
2005.05.02.
Az üléstámla döntöttségének és alakjának hatásaAz üléstámla döntöttségének és alakjának hatása
100 % 80 % 70 % 60 %
A nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszraA nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszra
Fm
LFm
Ft
LFt
FwLFw
NYOMÓ-, NYÍRÓ-, ÉS REAKCIÓERŐKNYOMÓ-, NYÍRÓ-, ÉS REAKCIÓERŐK
Ft
Fs
Fm
lFt
lFw
lFm
Fm x lFm = (Ft x lFt) + (Fs x lFw)
Fm = (Ft x lFt) + (Fs x lFw) x lFm -1
lFm = 0.05 m
Ft = 450 N
lFt = 0.25 m
Fs = 200 N
lFw = 0.4 m
Fm = 3850 N
Fk =(Ft cos 35o ) + (Fs cos 35o) + Fm
Fk = 4382 N
Fny =(Ft sin 35o ) + (Fs sin 35o)
Fny = 373 N
Nyomóerő (Fk)
Nyíróerő (Fny)
=megmért = 180 - = ’
A FG súlyerő húzó- és nyíróerő komponens értékeinek kiszámítása
FG
FGny = FG cos FGh= FG sin
FGny
FGh ’
= ’
IzületIzület
Kettő vagy több csont összeköttetése inak, szalagok és
izmok által
148
Mozgatható csont
148
Mozgatható csont
147 izület