ĆWICZENIE .4-.2018
74 Pages • 1,336 Words • PDF • 20.7 MB
Uploaded at 2021-09-24 16:22
This document was submitted by our user and they confirm that they have the consent to share it. Assuming that you are writer or own the copyright of this document, report to us by using this DMCA report button.
Kinetyka w zastosowaniu do ruchów ciała 1
KINETYKA Gałąź dynamiki, nauka o siłach które ruch ciała: wywołują, zatrzymują lub modyfikują. Wywołując ruch ciała – siły zaburzają jego równowagę Zatrzymując – przywracają mu stan równowagi.
2
SIR
ISAAC NEWTON (1642-1727)
3
4
⚫ Siły reakcji ⚫ wytwarzane są też przez
mięśnie,
⚫ ale ich działanie nie jest
widoczne, niemniej istnieją i współuczestniczą w dużym stopniu zarówno w zachowaniu równowagi, jak i ruchach ciała ludzkiego
5
SIŁA
⚫ Jest to popychanie lub pociąganie
⚫ ( Brunnstrom 1975)
⚫ Wektorowa wielkość fizyczna,
będąca miarą oddziaływania ciał materialnych za pomocą pól fizycznych
⚫ Wielkość wywołująca zmianę
ruchu ciał lub odkształcenia zgodnie z II prawem Newtona
6
SIŁA ⚫ Jednostką siły w układzie SI jest NIUTON
⚫ 1N = 1 kg x 1m/s2
7
SIŁA ⚫
SIŁA WYPADKOWA
8
Rozkład sił ⚫ Ramię
sin&= f1/M cos & = f2/M
⚫ ⚫ ⚫
M-mięsień &
f1
f2 przedramię
9
10
⚫ BIOMECHANIKA Bada przyczyny i skutki ruchów mechanicznych stawów człowieka i ich obciążenia
11
Przyczynami są: -siły wyzwalane przez mięśnie - ciężar własny ciała -obciążenia dodatkowe (narzędzia pracy, opór podłoża itd.)
Skutki - ruch - bezruch - ochrona mięśni
13
14
Stabilizacja mięśni stawu dokonuje się za pomocą
więzadeł
kształtu nasad kości
charakterystyki
strukturalne i dynamiczne. 15
Możliwości dynamiczne parametrów strukturalnych właściwej koordynacji i techniki ruchu.
16
Brak koordynacji ruchowej
- nadmierny wydatek energetyczny - przeciążenia stawu.
17
Cechy strukturalne – wrodzone: 1- liczby i klasy par kinematycznych ( stawów) 2- liczby członów ( kości) 3- liczby napędów ( mięśni) 4- parametry geometryczne * amplituda ruchów w stawach *długość włókien i brzuśców mięśniowych * długość więzadeł * proporcje ciała
18
Dźwignia
Jest maszyną prostą, urządzeniem do przekazywania energii ( siły) ⚫ Może wykonywać pracę wtedy, gdy energia jest przekazywana przez nią ⚫ W ciele ludzkim energia mięśni jest przenoszona przez kości, by poruszać segmentem ciała ⚫ Może być transmitowana na obiekty zewnętrzne ( narzędzia) 19
Archimedes z Syrakuz (gr. (gr. Ἀρχιμήδης ὁ Συρακόσιος Archimedes ho Syrakosios; ok. 287-212.) – grecki filozof przyrody i matematyk, urodzony i zmarły w Syrakuzach
Na ciało zanurzone w płynie (cieczy, gazie lub plazmie) działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła ta jest wypadkową wszystkich sił parcia płynu na ciało. 20
Dajcie mi punkt podparcia, a poruszę Ziemię
DŹWIGNIA
21
dźwignia jednostronna
rodzaje dźwigni dźwignia dwustronna
22
dźwignie
⚫ ⚫ ⚫ ⚫
W każdej dźwigni można wyróżnić: 1.punkt podparcia 2.ramię siły – 3.ramię oporu – 23
• Dźwignie I klasy •
- huśtawka
24
( st.szczytowo-potyliczny)
F x r = P x r1
25
•
II klasy
- taczka
26
( st.skokowo-goleniowy)
III-klasy ⚫
pkt przyłożenia siły działania
⚫
⚫ Pkt podparcia
pkt przyłożenia siły oporu
⚫ Wędka
27
III-klasy pkt przyłożenia siły
Pkt podparcia
Wędka –
uzyskiwanie szybkości poruszania się obwodowego segmentu
( kończyny, m.naramienny nad stawem ramiennym, m. ramienny nad st.łokciowym, m. piszczelowy przedni nad st. skokowym) 28
• pkt • przyłożenia siły oporu
29
dźwignie ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫
Dźwignie służą albo sile – taczka Albo szybkości – wędka I klasy – dla siły lub ramię oporu II klasy – dla siły III klasy – szybkości
⚫ Co traci się na sile odzyskuje się na szybkości i
odwrotnie
30
dźwignie Ramię oporu
Ramię siły
F-siła
31
Punkt podparcia
w A
- ciężar
Ramię siły - jest to najkrótsza odległość od osi obrotu stawu do wektora siły działającej na staw 32
Ramię oporu
⚫ Ramię siły użytecznej-
⚫ Odległość między osią obrotu a miejscem
przyłożenia siły oporu
33
Ramię dźwigni nazywa się odległość od osi obrotu w stawie do miejsca przyłożenia wektora siły do członu (przyczepu mięśnia do kości)
Rys 2
Rys 1 34
Środek przyczepu mięśnia Linia działania siły mięśnia Kąt działania mięśnia 35
36
37
Optymalną sytuacją dla pracy mechanicznej stawu jest taki układ kiedy ramię siły jest równe ramieniu dźwigni. (obciążenie stawu jest wtedy najmniejsze przy największej możliwości wyzwalania siły mięśniowej i najbardziej oszczędnym wydatku energetycznym)
38
Kąt ścięgnowo-kostny to kąt zawarty między długą osią kości, na którą działa mięsień, a kierunkiem przebiegu ścięgna tego mięśnia zmiana kąta w stawie nie równa się zmianie kąta ścięgnowokostnego najkorzystniejsza teoretycznie wartość kąta ścięgnowo-kostnego to taka, która daje pełne wykorzystanie wyzwalanej siły mięśnia czyli 39
90*
40
41
Hipomochlion zwiększa kąt działania mięśni by zmniejszyć przeciążenia stawów ( krętarz większy kości udowej,
42
Hipomochlion
43
Mięsień działający statycznie może spełniać następujące funkcje względem narządu ruchu Stabilizacja-stworzenie stabilnej podstawy dla innych mięśni
Zrównoważenie –utrzymanie (mm. antygrawitacyjne)
Wzmocnienie – np. zwisy 44
Bloczek nieruchomy ⚫ Bez korzyści dla siły - zmienia kierunek
F 45
Bloczek ruchomy Np.. 10 kg równoważone przez 5 kg
⚫
⚫ ⚫ ⚫
5
10
10 46
PRACA •
Jeżeli ciężar 1 kg uniesie się na wysokość 1 m to zostanie wykonana praca 1 kilogramometra ( 1kgm)
•
W układzie SI – jednostką pracy ( energii) jest dżul ( J)
• 1 J= 1N x 1m. •
( praca 1 dżula,
•
gdy siła 1 N działa
•
na drodze 1 m)
47
MOC Jest to ilość pracy wykonywanej w jednostce czasu. Jej jednostką w układzie SI jest wat (W). 1W – to praca 1 J wykonana w czasie 1 s
48
Siła właściwa Mm.mogą produkować siłę
3,6 kg/cm2
49
Warunki pomiaru momentów sił mięśniowych w statyce:
- zlokalizować
położenie osi badanego stawu ( oś musi pokrywać się z osią dźwigni momentomierza)
- ustalić wartość kątów w stawach sąsiednich - ustabilizować pozycję ciała ( stawy sąsiednie) - podać wartość kąta w stawie obsługiwanym przez badaną grupę mięśni, przy której dokonuje się pomiaru 50
TRIBOLOGIA STAWÓW
⚫ tarcie, ⚫ smarowanie ⚫ zużywanie stykających się powierzchni podczas
wzajemnego ruchu ⚫ To nauka interdyscyplinarna : fizyka, chemia, materiałoznawstwo i termodynamika ⚫ Biotribologia –
51
Rodzaje tarcia w stawach człowieka Tarcie
Tarcie zewnętrzne Statyczn e
Dynamiczne
Spoczynkow e
Kinematyczne
Poślizgowe
Toczne Wiertne
Tarcie wewnętrzne
Tarcie wewnętrzne Tarcie wewnętrzne – występuje w warstwach cieczy lub gazu, poruszających się względem siebie. Jest to zjawisko powstawania sił stycznych przeciwdziałających wzajemnemu ruchowi. Wiąże się z przekształcaniem energii mechanicznej na ciepło
Tarcie zewnętrzne – występuje w płaszczyźnie zetknięcia się dwóch ciał stałych, ze względu na wzajemny ruch tych ciał względem siebie dzieli się na statyczne i dynamiczne
Tarcie zewnętrzne statyczne Tarcie statyczne – występuje gdy powierzchnie ciał nie przesuwają się względem siebie i na jedno z ciał działa siła niezerowa niezrównoważona. Ten rodzaj tarcia zapobiega wzajemnym przemieszczeniom się powierzchni trących
Tarcie zewnętrzne dynamiczne Tarcie dynamiczne
– występuje gdy powierzchnie ciała stałego poruszają się względem siebie lub jedna powierzchnia porusza się względem drugiej. Tarcie dynamiczne dzieli się na tarcie spoczynkowe i
kinematyczne.
57
58
59
60
RODZAJE TARCIA
61
62
63
TARCIE PŁYNNE
64
65
66
Smarowanie bioelastohydrodynamiczne stawu
W stawie synowialnym dochodzi do odkształcenia chrząstki stawowej pod wpływem wysokiego ciśnienia płynu stawowego podczas tarcia – ruchu. 67
Współczynniki tarcia
Charnley 1960, staw kolanowy ; 0,005 – 0,02 Clarke 1975, staw biodrowy; 0,001 – 0,03 Unsworth , 1975., staw biodrowy; 0,01 – 0,04
Wady i zalety występowania oporów tarcia podczas pracy stawów
Zalety Możliwość poruszania się Wady Zużywanie powierzchni biorących udział w procesie tarcia
Stawy najbardziej narażone na uszkodzenie Ze względu na dużą powierzchnię styku kości w połączeniu największe siły tarcia występują w:
A B
A - Stawie barkowym
C B - Stawie łokciowym
D
C - Stawie biodrowym D - Stawie kolanowym
71
PROCESY ZUŻYCIA STAWÓW ⚫ ZALEŻĄ OD : ⚫ - biomechanicznych i tribologicznych własności chrząstek stawowych ⚫ - kształtu i stanu ślizgających się powierzchni ⚫ - średnicy głowy kości udowej ⚫ - stopnia aktywności człowieka
72
Ciężaru tułowia - obecności cieczy synowialnej, jej ilości, jakości, minimalnej grubości - fizjologii stawu i całego organizmu - makro – i mikrourazy ( uszkodzenia powierzchni stawowych, gładkości, zmiany wymiarów, zmiany własności cieczy) - jakość płynu ( zmiana lepkości, zmniejszenie masy cząsteczkowej) 73
TEST OBCIĄŻENIOWY
(BMI) ⚫ ⚫
Wg = m/h2
⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫
h – wysokość w m m –masa ciała Wg < 20 szczupła sylwetka 20 < Wg < 25 sylwetka normalna 25 < W g nadwaga Wg > 30 otyłość
74
KINETYKA Gałąź dynamiki, nauka o siłach które ruch ciała: wywołują, zatrzymują lub modyfikują. Wywołując ruch ciała – siły zaburzają jego równowagę Zatrzymując – przywracają mu stan równowagi.
2
SIR
ISAAC NEWTON (1642-1727)
3
4
⚫ Siły reakcji ⚫ wytwarzane są też przez
mięśnie,
⚫ ale ich działanie nie jest
widoczne, niemniej istnieją i współuczestniczą w dużym stopniu zarówno w zachowaniu równowagi, jak i ruchach ciała ludzkiego
5
SIŁA
⚫ Jest to popychanie lub pociąganie
⚫ ( Brunnstrom 1975)
⚫ Wektorowa wielkość fizyczna,
będąca miarą oddziaływania ciał materialnych za pomocą pól fizycznych
⚫ Wielkość wywołująca zmianę
ruchu ciał lub odkształcenia zgodnie z II prawem Newtona
6
SIŁA ⚫ Jednostką siły w układzie SI jest NIUTON
⚫ 1N = 1 kg x 1m/s2
7
SIŁA ⚫
SIŁA WYPADKOWA
8
Rozkład sił ⚫ Ramię
sin&= f1/M cos & = f2/M
⚫ ⚫ ⚫
M-mięsień &
f1
f2 przedramię
9
10
⚫ BIOMECHANIKA Bada przyczyny i skutki ruchów mechanicznych stawów człowieka i ich obciążenia
11
Przyczynami są: -siły wyzwalane przez mięśnie - ciężar własny ciała -obciążenia dodatkowe (narzędzia pracy, opór podłoża itd.)
Skutki - ruch - bezruch - ochrona mięśni
13
14
Stabilizacja mięśni stawu dokonuje się za pomocą
więzadeł
kształtu nasad kości
charakterystyki
strukturalne i dynamiczne. 15
Możliwości dynamiczne parametrów strukturalnych właściwej koordynacji i techniki ruchu.
16
Brak koordynacji ruchowej
- nadmierny wydatek energetyczny - przeciążenia stawu.
17
Cechy strukturalne – wrodzone: 1- liczby i klasy par kinematycznych ( stawów) 2- liczby członów ( kości) 3- liczby napędów ( mięśni) 4- parametry geometryczne * amplituda ruchów w stawach *długość włókien i brzuśców mięśniowych * długość więzadeł * proporcje ciała
18
Dźwignia
Jest maszyną prostą, urządzeniem do przekazywania energii ( siły) ⚫ Może wykonywać pracę wtedy, gdy energia jest przekazywana przez nią ⚫ W ciele ludzkim energia mięśni jest przenoszona przez kości, by poruszać segmentem ciała ⚫ Może być transmitowana na obiekty zewnętrzne ( narzędzia) 19
Archimedes z Syrakuz (gr. (gr. Ἀρχιμήδης ὁ Συρακόσιος Archimedes ho Syrakosios; ok. 287-212.) – grecki filozof przyrody i matematyk, urodzony i zmarły w Syrakuzach
Na ciało zanurzone w płynie (cieczy, gazie lub plazmie) działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła ta jest wypadkową wszystkich sił parcia płynu na ciało. 20
Dajcie mi punkt podparcia, a poruszę Ziemię
DŹWIGNIA
21
dźwignia jednostronna
rodzaje dźwigni dźwignia dwustronna
22
dźwignie
⚫ ⚫ ⚫ ⚫
W każdej dźwigni można wyróżnić: 1.punkt podparcia 2.ramię siły – 3.ramię oporu – 23
• Dźwignie I klasy •
- huśtawka
24
( st.szczytowo-potyliczny)
F x r = P x r1
25
•
II klasy
- taczka
26
( st.skokowo-goleniowy)
III-klasy ⚫
pkt przyłożenia siły działania
⚫
⚫ Pkt podparcia
pkt przyłożenia siły oporu
⚫ Wędka
27
III-klasy pkt przyłożenia siły
Pkt podparcia
Wędka –
uzyskiwanie szybkości poruszania się obwodowego segmentu
( kończyny, m.naramienny nad stawem ramiennym, m. ramienny nad st.łokciowym, m. piszczelowy przedni nad st. skokowym) 28
• pkt • przyłożenia siły oporu
29
dźwignie ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫
Dźwignie służą albo sile – taczka Albo szybkości – wędka I klasy – dla siły lub ramię oporu II klasy – dla siły III klasy – szybkości
⚫ Co traci się na sile odzyskuje się na szybkości i
odwrotnie
30
dźwignie Ramię oporu
Ramię siły
F-siła
31
Punkt podparcia
w A
- ciężar
Ramię siły - jest to najkrótsza odległość od osi obrotu stawu do wektora siły działającej na staw 32
Ramię oporu
⚫ Ramię siły użytecznej-
⚫ Odległość między osią obrotu a miejscem
przyłożenia siły oporu
33
Ramię dźwigni nazywa się odległość od osi obrotu w stawie do miejsca przyłożenia wektora siły do członu (przyczepu mięśnia do kości)
Rys 2
Rys 1 34
Środek przyczepu mięśnia Linia działania siły mięśnia Kąt działania mięśnia 35
36
37
Optymalną sytuacją dla pracy mechanicznej stawu jest taki układ kiedy ramię siły jest równe ramieniu dźwigni. (obciążenie stawu jest wtedy najmniejsze przy największej możliwości wyzwalania siły mięśniowej i najbardziej oszczędnym wydatku energetycznym)
38
Kąt ścięgnowo-kostny to kąt zawarty między długą osią kości, na którą działa mięsień, a kierunkiem przebiegu ścięgna tego mięśnia zmiana kąta w stawie nie równa się zmianie kąta ścięgnowokostnego najkorzystniejsza teoretycznie wartość kąta ścięgnowo-kostnego to taka, która daje pełne wykorzystanie wyzwalanej siły mięśnia czyli 39
90*
40
41
Hipomochlion zwiększa kąt działania mięśni by zmniejszyć przeciążenia stawów ( krętarz większy kości udowej,
42
Hipomochlion
43
Mięsień działający statycznie może spełniać następujące funkcje względem narządu ruchu Stabilizacja-stworzenie stabilnej podstawy dla innych mięśni
Zrównoważenie –utrzymanie (mm. antygrawitacyjne)
Wzmocnienie – np. zwisy 44
Bloczek nieruchomy ⚫ Bez korzyści dla siły - zmienia kierunek
F 45
Bloczek ruchomy Np.. 10 kg równoważone przez 5 kg
⚫
⚫ ⚫ ⚫
5
10
10 46
PRACA •
Jeżeli ciężar 1 kg uniesie się na wysokość 1 m to zostanie wykonana praca 1 kilogramometra ( 1kgm)
•
W układzie SI – jednostką pracy ( energii) jest dżul ( J)
• 1 J= 1N x 1m. •
( praca 1 dżula,
•
gdy siła 1 N działa
•
na drodze 1 m)
47
MOC Jest to ilość pracy wykonywanej w jednostce czasu. Jej jednostką w układzie SI jest wat (W). 1W – to praca 1 J wykonana w czasie 1 s
48
Siła właściwa Mm.mogą produkować siłę
3,6 kg/cm2
49
Warunki pomiaru momentów sił mięśniowych w statyce:
- zlokalizować
położenie osi badanego stawu ( oś musi pokrywać się z osią dźwigni momentomierza)
- ustalić wartość kątów w stawach sąsiednich - ustabilizować pozycję ciała ( stawy sąsiednie) - podać wartość kąta w stawie obsługiwanym przez badaną grupę mięśni, przy której dokonuje się pomiaru 50
TRIBOLOGIA STAWÓW
⚫ tarcie, ⚫ smarowanie ⚫ zużywanie stykających się powierzchni podczas
wzajemnego ruchu ⚫ To nauka interdyscyplinarna : fizyka, chemia, materiałoznawstwo i termodynamika ⚫ Biotribologia –
51
Rodzaje tarcia w stawach człowieka Tarcie
Tarcie zewnętrzne Statyczn e
Dynamiczne
Spoczynkow e
Kinematyczne
Poślizgowe
Toczne Wiertne
Tarcie wewnętrzne
Tarcie wewnętrzne Tarcie wewnętrzne – występuje w warstwach cieczy lub gazu, poruszających się względem siebie. Jest to zjawisko powstawania sił stycznych przeciwdziałających wzajemnemu ruchowi. Wiąże się z przekształcaniem energii mechanicznej na ciepło
Tarcie zewnętrzne – występuje w płaszczyźnie zetknięcia się dwóch ciał stałych, ze względu na wzajemny ruch tych ciał względem siebie dzieli się na statyczne i dynamiczne
Tarcie zewnętrzne statyczne Tarcie statyczne – występuje gdy powierzchnie ciał nie przesuwają się względem siebie i na jedno z ciał działa siła niezerowa niezrównoważona. Ten rodzaj tarcia zapobiega wzajemnym przemieszczeniom się powierzchni trących
Tarcie zewnętrzne dynamiczne Tarcie dynamiczne
– występuje gdy powierzchnie ciała stałego poruszają się względem siebie lub jedna powierzchnia porusza się względem drugiej. Tarcie dynamiczne dzieli się na tarcie spoczynkowe i
kinematyczne.
57
58
59
60
RODZAJE TARCIA
61
62
63
TARCIE PŁYNNE
64
65
66
Smarowanie bioelastohydrodynamiczne stawu
W stawie synowialnym dochodzi do odkształcenia chrząstki stawowej pod wpływem wysokiego ciśnienia płynu stawowego podczas tarcia – ruchu. 67
Współczynniki tarcia
Charnley 1960, staw kolanowy ; 0,005 – 0,02 Clarke 1975, staw biodrowy; 0,001 – 0,03 Unsworth , 1975., staw biodrowy; 0,01 – 0,04
Wady i zalety występowania oporów tarcia podczas pracy stawów
Zalety Możliwość poruszania się Wady Zużywanie powierzchni biorących udział w procesie tarcia
Stawy najbardziej narażone na uszkodzenie Ze względu na dużą powierzchnię styku kości w połączeniu największe siły tarcia występują w:
A B
A - Stawie barkowym
C B - Stawie łokciowym
D
C - Stawie biodrowym D - Stawie kolanowym
71
PROCESY ZUŻYCIA STAWÓW ⚫ ZALEŻĄ OD : ⚫ - biomechanicznych i tribologicznych własności chrząstek stawowych ⚫ - kształtu i stanu ślizgających się powierzchni ⚫ - średnicy głowy kości udowej ⚫ - stopnia aktywności człowieka
72
Ciężaru tułowia - obecności cieczy synowialnej, jej ilości, jakości, minimalnej grubości - fizjologii stawu i całego organizmu - makro – i mikrourazy ( uszkodzenia powierzchni stawowych, gładkości, zmiany wymiarów, zmiany własności cieczy) - jakość płynu ( zmiana lepkości, zmniejszenie masy cząsteczkowej) 73
TEST OBCIĄŻENIOWY
(BMI) ⚫ ⚫
Wg = m/h2
⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫
h – wysokość w m m –masa ciała Wg < 20 szczupła sylwetka 20 < Wg < 25 sylwetka normalna 25 < W g nadwaga Wg > 30 otyłość
74
