Paniere biomeccanica aggiornato e completo
1. Introduzione alla biomeccanica
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: Sono le entità divisibili per un'unità di 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: È il risultato della misurazione.
La statica: Studia l'equilibrio dei corpi.
Una grandezza scalare: Si definisce con un solo numero.
La velocità: È una grandezza vettoriale.
2. Scopi della biomeccanica
Se sottoposti ad un carico, i tessuti: Rispondono alle forze in base al tipo di carico, alla sua durata ed alla sua direzione.
La forza di gravità può essere ridotta o neutralizzata: Immergendo il corpo, tutto od in parte, in un recipiente di acqua.
Le lesioni ossee possono dipendere da: Le proprietà dei materiali del tessuto.
La risoluzione di problemi di postura: Possono essere affrontate sfruttando i principi meccanici.
I programmi di esercizio possono essere benefici nel trattamento di alcune patologie: Se tengono conto, tra le altre, della posizione del corpo e del punto di applicazione della forza.
Gli splint e le protesi: Usano la forza elastica di elastici e molle per produrre carichi sulla parte del corpo o sull'attrezzo.
La progettazione e la fabbricazione di uno splint ottimizzato: Prevede la presenza di carichi specifici con direzioni appropriate.
La valutazione ed il trattamento della deambulazione: Poggiano sulle caratteristiche meccaniche dello spostamento, della velocità e dell'accelerazione.
I piani per l'aerobica e la ginnastica: Sono equipaggiamenti di protezione.
Le piattaforme di forza: Consentono di valutare la cinematica e la cinetica di vari movimenti del corpo.
3. Le funzioni
La variabile dipendente: Il valore è 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=fx: Vuol dire che ad 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 Px,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.
4. Le funzioni trigonometriche
Di ogni angolo: Si può fornire la misura in gradi e radianti.
La lunghezza di una semicirconferenza in radianti: È pari a pi-greco 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 R.
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.
5. I vettori
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.
6. 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.
7. Il moto rettilineo uniforme
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.
8. Il moto uniformemente accelerato
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: È rappresentata da un arco di parabola.
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.
9. I moti nel piano e nello spazio
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 percorrerlo.
L'accelerazione centripeta: È responsabile della variazione della direzione istantanea della velocità.
L'unità di misura della velocità angolare: È il radiante al secondo.
10. Il moto parabolico
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.
11. Moto armonico e moto vario
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 w2s.
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.
16. Basi della biomeccanica: forze e pressione
La linea di applicazione rappresenta per una forza: Un'immaginaria linea diritta di lunghezza indefinita lungo la quale una forza agisce.
Gravità e peso: Sono direttamente proporzionali.
L'azione muscolare concentrica: La forza del muscolo è maggiore rispetto a quella delle forze esterne.
La forza elastica: Può governare il comportamento degli elementi elastici dei muscoli.
La correlazione tra cartilagine e ginocchio: Dà luogo ad una forza di contatto.
L'inerzia di un corpo: Può causare un danno vascolare in particolari casi.
La spinta di galleggiamento: È la forza di spinta verso l'alto di ogni fluido su un oggetto immerso in esso.
La pressione di un piede sulla neve: Diminuisce se aumenta l'area di appoggio.
Le piaghe da decubito: Si possono evitare modificando la posizione a letto dei pazienti.
L'utilizzo di camere d'aria: Permette di ridurre determinati effetti pressori indesiderati sul corpo.
17. Basi della biomeccanica: concetti aggiuntivi e movimento
Uno sportivo che impugna un peso: Subisce un carico sull'articolazione dell'arto superiore.
Il baricentro di un corpo: Sarà più vicino all'estremità più grande e pesante se il corpo è asimmetrico.
Il baricentro negli esseri umani: Può variare per pazienti sani e malati sia durante l'attività quotidiana che in caso vengano aggiunti pesi.
Il momento d'inerzia: È direttamente proporzionale al quadrato della distanza dall'asse attorno al quale avviene la rotazione.
Il sistema di riferimento utilizzato per descrivere il movimento umano: Considera il baricentro del corpo all'incirca davanti alla seconda vertebra sacrale.
I sistemi "globografici" per l'analisi cinematica del movimento: Sono più precisi del sistema cartesiano di Fick, ma comunque approssimati.
La legge dell'accelerazione di Newton: Prevede che accelerazione e massa siano inversamente proporzionali.
L'inerzia nella deambulazione: Viene vinta anche grazie all'impiego della forza muscolare.
Il colpo di frusta cervicale: Può arrecare danni anche gravi alle strutture del collo e della testa.
Le stampelle possono scivolare: In quanto la forza di reazione della superficie di appoggio agisce lungo un angolo che favorisce il fenomeno.
18. La statica e la composizione delle forze
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.
19. Effetto di più forze su di un corpo rigido
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 con stessa direzione e con verso opposto.
La risultante delle forze parallele concordi / forze concorrenti: 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.
20. La 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.
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.
21. Altre modalità di scomposizione delle forze e il centro di gravità
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.
22. Equilibrio di un punto materiale e le forze di attrito
La statica: Studia le condizioni di equilibrio dei corpi.
Un corpo rimane in equilibrio: Se la risultante delle forze agenti è nulla.
I vincoli
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