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La biomeccanica e la meccanica

La biomeccanica: Studia le proprietà meccaniche degli organismi viventi.

La meccanica: Studia il moto dei corpi e si divide in statica e dinamica.

Le grandezze fisiche

Le grandezze fisiche: Sono quelle grandezze per le quali è possibile definire le operazioni di confronto e misura.

Le grandezze derivate: Si legano alle grandezze fondamentali mediante una legge di natura matematica.

Le grandezze fisiche fondamentali per la meccanica: Sono lunghezza, massa e tempo.

Le grandezze fisiche classificabili: Per esse si può definire solo l'operazione di confronto.

La misura e la statica

La misura: È il risultato della misurazione.

La statica: Studia l'equilibrio dei corpi.

Grandezze scalari e vettoriali

Una grandezza scalare: Si definisce con un solo numero.

La velocità: È una grandezza vettoriale.

Funzioni e matematica

La variabile dipendente: Ha valore pari a quello corrispondente alla variabile indipendente tramite la funzione.

Una funzione: È una legge che fa corrispondere ad un elemento del dominio uno e un solo elemento del codominio.

Il dominio di una funzione: È l'insieme dei valori ammessi della funzione.

La scrittura y=f(x): Vuol dire che a ogni elemento x del dominio corrisponde uno e un solo elemento y del codominio tramite f.

Le funzioni polinomiali: Hanno espressione matematica coincidente con un polinomio.

Le funzioni fratte: Hanno per insieme di definizione l'insieme R privato degli elementi che annullano il denominatore.

La funzione f(x)= x-3/2: È definita in R.

La scrittura P(x,y): Rappresenta un punto P di coordinate x e y.

La funzione f(x) = 2/x: Ha come dominio R-{0}.

Per la rappresentazione grafica di una funzione: È necessario conoscere e calcolarne il valore in alcuni punti fondamentali.

Angoli e loro misure

Di ogni angolo: Si può fornire la misura in gradi e radianti.

La lunghezza di una semicirconferenza in radianti: È pari a π.

Il seno di un angolo: Si definisce come l'ordinata del punto che si trova sulla circonferenza di centro l'origine e raggio 1 e che sottende un angolo orientato di lunghezza x.

Il coseno di un angolo: Si definisce come l'ascissa del punto che si trova sulla circonferenza di centro l'origine e raggio 1 e che sottende un angolo orientato di lunghezza x.

La funzione tangente: È pari al rapporto tra il seno e il coseno dell'angolo di cui viene calcolata.

Una funzione periodica: Si ripete uguale a se stessa dopo un opportuno intervallo.

La funzione seno: È definita ovunque in.

La funzione coseno: È una funzione periodica.

Il seno della somma di due angoli: È il prodotto del seno del primo per il coseno del secondo più il seno del secondo per il coseno del primo.

Grandezze vettoriali e scalari

Le grandezze vettoriali: Sono grandezze fisiche caratterizzate da un numero, una direzione e un verso.

Le grandezze scalari: Sono grandezze fisiche caratterizzate da solo un numero.

La somma dei vettori: Si calcola mediante la regola del parallelogramma ed è la diagonale maggiore del parallelogramma.

La differenza dei vettori: Si calcola con la regola del parallelogramma e coincide con la diagonale minore dello stesso.

Il prodotto scalare: Dà per risultato uno scalare.

Il prodotto di uno scalare per un vettore: Restituisce un vettore con modulo pari al prodotto del modulo del vettore di partenza per lo scalare e ha direzione coincidente con quella di partenza. Il verso dipende dal segno dello scalare.

Il vettore opposto: Sommato al vettore di partenza dà un vettore nullo.

Le componenti di un vettore: Sono le proiezioni del vettore lungo gli assi cartesiani.

Dati due vettori a e b formanti un angolo alfa, il loro prodotto scalare vale: Abcosα.

La scrittura a+b=b+a: Ci dice che la somma di due vettori è commutativa.

Il moto e la cinematica

Lo spostamento: È il vettore che congiunge posizione finale e iniziale.

La cinematica: Studia il moto dei corpi indipendentemente dalle cause.

Il moto traslatorio: È caratterizzato dal fatto che tutti i punti del corpo si muovono con la stessa velocità nella stessa direzione.

Il moto del Cdg di una persona che cammina: È un moto sinusoidale.

Il piano sagittale: Divide il corpo in due parti simmetriche una destra e una sinistra.

Il piano trasverso: È un piano che divide il corpo in due metà asimmetriche: l'emicorpo superiore e l'emicorpo inferiore.

Il piano frontale: Divide il corpo in due metà asimmetriche, la parte anteriore e posteriore.

La traiettoria: È l'insieme dei punti che il corpo attraversa durante il moto.

L'asse longitudinale: Attraversa il baricentro del corpo dal basso verso l'alto.

L'asse frontale: Attraversa orizzontalmente, da sinistra a destra, il corpo e incontra l'asse delle y nel baricentro.

Leggi del moto e velocità

La legge oraria di un moto: Esprime il legame tra la posizione di un corpo e l'istante di tempo d'osservazione.

La posizione iniziale: Rappresenta la posizione da cui si comincia ad osservare il moto e può o meno coincidere con l'origine del sistema di riferimento.

L'istante iniziale: È associato alla posizione iniziale e rappresenta l'istante in cui cominciamo ad osservare il moto.

La velocità nel moto rettilineo uniforme: È costante.

Il rapporto spazio/tempo nel moto rettilineo uniforme: È costante.

1 Km/h: È pari a 0,278 m/s.

La pendenza del grafico spazio-tempo del moto rettilineo uniforme: Rappresenta la velocità del corpo ed il coefficiente angolare della rappresentativa della legge spazio-tempo.

Il moto rettilineo: Avviene su una traiettoria rettilinea.

Il moto rettilineo uniforme: È caratterizzato da un'accelerazione costantemente nulla.

Un corpo che si muove di moto rettilineo uniforme: Percorre spazi uguali in intervalli di tempo uguali.

Velocità e accelerazione

La velocità media: È il rapporto tra spazio e tempo impiegato a percorrerlo.

L'accelerazione media: È il rapporto tra la variazione di velocità e l'intervallo di tempo in cui avviene.

L'accelerazione istantanea: È il valore limite a cui tende l’accelerazione media calcolandola in un intervallo di tempo sempre più piccolo.

La velocità istantanea: È il valore limite a cui tende la velocità media calcolandola in un intervallo di tempo sempre più piccolo.

Il moto vario: È caratterizzato dal fatto che un corpo che si muove di tale moto percorre spazi diversi in intervalli di tempo uguali.

Il moto uniformemente accelerato: È caratterizzato da accelerazione costante.

L'accelerazione: Rappresenta la rapidità di variazione della velocità.

La legge del moto uniformemente accelerato in partenza da fermo: Coincide con l’area del triangolo che ha per base il tempo e per altezza lo spazio vt.

In un diagramma velocità-tempo, lo spazio percorso da un corpo che si muove di moto uniformemente accelerato con partenza in velocità: Coincide con l’area del trapezio che ha per base maggiore la velocità, base minore quella iniziale e per altezza il tempo.

L'accelerazione si misura in: m/s2.

Moto circolare e parabolico

Il vettore velocità: È sempre diretto come il vettore spostamento.

Il moto vario: Prevede che un corpo percorra spazi diversi in intervalli di tempo uguali.

L'accelerazione su moto vario curvilineo: È diretta nel centro di curvatura.

Il moto circolare uniforme: Prevede che si percorrano archi uguali in intervalli di tempo uguali.

La frequenza: È il numero di giri compiuti in un secondo.

Il periodo: È l'intervallo di tempo in cui si percorre un giro completo.

L'unità di misura della frequenza: È l'inversa del tempo ovvero l'hertz.

La velocità angolare: È il rapporto tra l'angolo percorso e il tempo impiegato a percorrere.

L'accelerazione centripeta: È responsabile della variazione della direzione istantanea della velocità.

L'unità di misura della velocità angolare: È il radiante al secondo.

Moto dei proiettili e moto armonico

Il moto dei proiettili: È il tipico esempio di moto parabolico.

Il moto parabolico: Ha traiettoria parabolica.

La componente verticale del moto parabolico: Si muove di moto uniformemente accelerato.

La componente orizzontale del moto parabolico: Si muove di moto rettilineo uniforme.

La gittata: È la distanza dall'origine a cui cade un oggetto sparato.

L'angolo di sparo per la gittata massima: È 45 gradi.

L'accelerazione di gravità: è diretta verso il basso e in modulo vale 9,81 m/s2.

La traiettoria nelle fasi di volo: Non può modificarsi nella fase di volo.

Nel moto di un proiettile sparato in orizzontale: La velocità istantanea man mano che il proiettile si avvicina al suolo diventa sempre più verticale.

Nel moto di un proiettile sparato in modo qualunque: La traiettoria è una parabola con vertice non nell'origine.

Il moto armonico: È un esempio di moto oscillatorio.

Il moto vario: Si caratterizza da una velocità variabile.

Un corpo che si muove di moto armonico: Si sposta di poco rispetto alla posizione di equilibrio.

La legge del moto armonico: È del tipo s = r cos(wt).

La proiezione sul diametro del punto che si muove di moto circolare uniforme nella definizione di moto armonico: Percorre spazi diversi in intervalli di tempo uguali.

Il punto che si muove sulla circonferenza nella definizione di moto armonico: Percorre archi uguali in intervalli di tempo uguali.

L'accelerazione del moto armonico: è pari a w2.

Il moto circolare vario: È caratterizzato da una velocità variabile.

Il moto curvilineo vario: È caratterizzato da una traiettoria generica e velocità variabile.

Un moto rettilineo vario: Avviene su una retta con accelerazione variabile.

Forze e statica

La statica: Studia le condizioni di equilibrio dei corpi e delle forze capaci di mantenere tale equilibrio.

La forza può agire su un corpo: Con un effetto sia statico che dinamico.

Le forze che caratterizzano il moto umano: Sono le forze muscolari e quella di gravità.

Un corpo che parte da fermo: È soggetto all'azione di una forza che ne modifica la velocità.

Se un oggetto è fermo e permane in questo stato: La risultante delle forze che agisce su di esso è nulla.

La retta d'azione di una forza: È la retta che passa per il punto di applicazione della forza e che contiene il vettore F.

Il newton: Si definisce come la forza applicata a una massa di 1 Kg ne determina un’accelerazione di 1 m/s2.

Un corpo rigido: È un corpo indeformabile.

Le forze complanari: Giacciono nello stesso piano.

Le forze parallele e concordi: Sono forze parallele applicate in punti diversi e con lo stesso verso.

Le forze concorrenti: Sono forze che si intersecano in un punto.

Le forze parallele e discordi: Sono forze parallele applicate in punti diversi ma con verso opposto.

La risultante delle forze parallele concordi: Si calcola con la regola del parallelogramma.

Il momento di una forza: È il prodotto vettoriale del braccio della forza e la forza stessa.

Il vettore momento di una forza: È diretto ortogonalmente al piano individuato da braccio e forza.

La coppia di forze: Sono due uguali ed opposte parallele e che sono applicate in punti diversi di un corpo rigido.

Il momento di una coppia di forza: Dipende solamente dalle due forze in gioco e dai loro punti di applicazione.

La risultante delle forze collineari: Si calcola col metodo punta-coda.

La risultante delle forze concorrenti: Si calcola con la regola del parallelogramma.

Scomposizione delle forze

La scomposizione delle forze: Consiste nel trovare le componenti di una forza qualunque una volta che sono note le direzioni delle componenti.

Una forza qualunque: Ha moltissime e diverse componenti.

La forza peso, o di gravità: è sempre ortogonale al suolo.

La forza vincolare del piano inclinato sull'oggetto: è diretta ortogonalmente al lato obliquo del piano inclinato e impedisce che l'oggetto sprofondi.

Movimento e baricentro

La contrazione muscolare: Si deve alla componente rotatoria e assiale.

La componente rotatoria: È responsabile della contrazione muscolare se prevale su quella assiale.

La componente assiale: È responsabile della stabilità di un'articolazione.

La risultante del movimento di un muscolo: È parallela alla linea mediana delle fibre muscolari.

Nella scomposizione su forze parallele contenenti la risultante: Entrambe hanno lo stesso verso della risultante.

Nella scomposizione su forze parallele non contenenti la risultante: Quella più lontana dalla risultante ha diverso verso della stessa ma quella più vicina è equiversa.

La risultante delle forze che agiscono su una trave: È più vicina alla forza più intensa.

Per scomporre la risultante delle forze su una trave: Imponiamo che i momenti siano uguali ed opposti e la somma delle forze sia pari alla risultante.

Il teorema di Talete per le rette parallele: Ci fa capire che due o più trasversali individuano su più rette parallele segmenti in proporzione.

Per la decomposizione di una risultante in più di due forze: Usiamo il metodo per la decomposizione in due forze in modo iterativo, applicandolo prima a due di esse e poi quel che si è ottenuto lo si applica alle successive.

Il baricentro: Costituisce il punto di un corpo su cui agisce la risultante delle forze di gravità.

Il baricentro di un corpo omogeneo e simmetrico: Coincide col suo centro geometrico.

Il baricentro di un corpo non simmetrico e uniforme: è spostato verso la parte più pesante.

Il baricentro del corpo umano: Si trova sperimentalmente ed si trova anteriormente al rachide fra S1 e L3 a seconda delle forme corporee.

Il baricentro del corpo umano: Può variare da persona a persona in base alla distribuzione del peso, alla sua altezza, all’età, e al sesso.

Il baricentro di due segmenti corporei: è situato sulla linea che congiunge i CdG dei due segmenti.

Equilibrio e dinamica

La statica: Studia le condizioni di equilibrio dei corpi.

Un corpo rimane in equilibrio: Se la risultante delle forze agenti è nulla.

I vincoli: Costringono un corpo a compiere solo alcuni movimenti.

La forza vincolare: È la forza che impedisce ad un oggetto appoggiato di non sprofondare nel piano in cui è appoggiato.

Un corpo rigido: Può sia traslare che ruotare.

La condizione di equilibrio per un corpo rigido: Prevede che siano nulli sia il momento totale che la risultante delle forze agenti.

L'equilibrio stabile: È tale che permane nel tempo anche dopo sollecitazioni.

L'equilibrio apparente/instabile: Si perturba facilmente.

Le forze di attrito: Si oppongono al movimento di un corpo e dipendono da vari fattori.

L'attrito radente: È maggiore di quello volvente.

L'equilibrio statico: È la capacità di un oggetto o di un segmento corporeo o del corpo nel suo insieme di mantenere una posizione statica.

L'equilibrio dinamico: È la capacità di mantenere, durante le diverse azioni della vita, i segmenti corporei in una condizione di stabilità.

L'altezza del centro di gravità: È tale che quanto più è bassa tanto più il corpo è stabile.

La base d'appoggio: È circa trapezoidale.

La forma della base d'appoggio: È circa trapezoidale ma è stabilita dalla posizione dei piedi.

L'uso di bastoni e stampelle: Tende ad ampliare la base d'appoggio.

La linea di gravità: Se è interna alla base d'appoggio, stabilizza il corpo.

La quantità di moto: È il prodotto tra massa e velocità.

Lo stato fisico e emozionale di un soggetto: Influenza l'equilibrio.

L'equilibrio indifferente: È determinato da più condizioni di equilibrio.

Dinamica e principi della dinamica

La dinamica: Studia il moto dei corpi in relazione alle forze che lo determinano.

I principi della dinamica: Sono tre e si devono a Galileo e Newton.

I tre principi della dinamica: Valgono in ambito macroscopico qualora la velocità del corpo non sia molto alta ma non in quello microscopico.

I sistemi di riferimento inerziali: Sono quelli per cui vale il principio di inerzia.

Il principio di inerzia: È il primo principio della dinamica.

L'inerzia di un corpo: È la sua tendenza a muoversi di moto uniforme.

Secondo il principio di relatività galileiano: Le leggi della fisica sono le stesse nei sistemi di riferimento in movimento rettilineo uniforme mutuo.

Le forze apparenti: Sono forze che si devono alla scelta del sistema di riferimento.

La forza centrifuga: È una forza apparente.

La massa inerziale: È la resistenza di un corpo ad essere accelerato.

Leggi fondamentali e proprietà delle forze

I principi della dinamica: Sono tre.

La legge fondamentale della dinamica: Vale solo nei sistemi di riferimento inerziali.

Il secondo principio della dinamica: È noto anche come legge fondamentale della dinamica.

Il principio di sovrapposizione delle forze: Afferma che la risultante delle forze agenti è pari alla somma vettoriale delle stesse.

L'unità di misura della forza: È il Newton.

Il secondo principio della dinamica si esprime come: F = ma.

Il terzo principio della dinamica: Afferma che se un corpo A esercita una forza sul corpo B, anche B esercita la stessa forza su A ma con segno opposto.

La reazione di appoggio: È tale da impedire lo sprofondamento di un oggetto appoggiato su un piano.

La deambulazione: È possibile perché spingiamo indietro il suolo e da esso riceviamo una spinta in avanti.

Leva e composizione delle forze

Una leva è costituita da: Fulcro, resistenza, potenza e segmento rigido.

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I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher LeoMe10x di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti di biomeccanica del movimento umano e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Universita telematica "Pegaso" di Napoli o del prof Badauin Francesca.
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