Esonero Biomeccanica (esame: Biomeccanica e Traumatologia dell'attività motoria)

MECCANICA

Ramo della fisica che studia il movimento e l'equilibrio dei corpi (anche quando il corpo è fermo

si parla di meccanica) e l'azione delle forze che li determinano.

Quando si è in equilibrio non è detto che non ci siano forze applicate, vuol dire che la somma

delle F è uguale a 0.

È divisa in:

- Cinematica: studia il moto prescindendo dalle sue cause (senza preoccuparsi di cosa

l’ha causato) (posizione, V, accelerazione).

- Dinamica: studia il moto in relazione alle cause che lo determinano, ovvero studia le

forze (forze, momenti delle forze, potenze)

studia ľequilibrio (quando

- Statica: la somma delle forze è nulla); è un sottoinsieme della

dinamica - per essere in equilibrio un corpo non deve essere per forza fermo, ma si può

muovere anche a V costante (cioè non accelera e quindi non ci sono F).

BIOMECCANICA (BIO + MECCANICA)

Studio delle leggi meccaniche legate al movimento o alla struttura dei sistemi biologici /

organismi viventi.

Ambiti di applicazione: clinica (per capire se il protocollo di intervento è efficace o meno - es.

analisi del cammino / gait analysis; es. bambini con paralisi cerebrali), ergonomia (monitoraggio

“Avatar”

lavoratore), entertainment (es. film per espressioni facciali ecc), sport(...).

Biomeccanica in ambito sportivo -> migliorare prestazione e prevenire infortuni.

Obiettivi in ambito sportivo:

1. Migliorare la prestazione

2. Prevenire gli infortuni

F = m . a

L'accelerazione di un corpo a cui viene applicata una F è direttamente proporzionale alla forza e

inversamente proporzionale alla massa.

� =Δ� / Δ�

Quale è la corretta inclinazione che deve avere il busto dello sprinter in uscita dai blocchi?

l’angolo e la velocità di uscita del peso di Fanny Roos affinché la

Quali devono essere

lunghezza del lancio sia uguale a18.2 m?

�=�������� �

/

Quale è il lavoro che compiono le forze muscolari dei due atleti mentre spingono il bob per i 15

m prima di entrarci ed iniziare la discesa?

L = F . s

“Domande” presentazione n°1…

Correre a ginocchio flesso -> + velocità.

ANGOLO RETTO

Ci sono due esperienze visive sulle quali si basa la nostra percezione dello spazio, cioè:

• Il fatto che la linea di gravità è verticale

• Il fatto che l’orizzonte si colloca ortogonalmente rispetto a questa

L’incrocio di queste due esperienze genera l’angolo retto

Esistono anche delle alternative, che non si basano sull'angolo retto, ma sono poco

raccomandabili (es. torre di Pisa).

Tutto ha un CDM (centro di massa): punto in cui si può considerare racchiusa tutta la massa

del corpo.

La condizione per cui un corpo qualsiasi è stabile è che la proiezione del suo CDM verticale

deve cadere all’interno della base d’appoggio.

Il CDM coincide, in un corpo omogeneo, col centro geometrico.

a terra e l’asse longitudinale crea problemi? Il fatto che non sia

La distanza tra la proiezione

perfettamente verticale? Sì; il fatto che la F peso che si applica al CDM non sia

perfettamente allineata con l’asse longitudinale crea un movimento, un momento, una forza,

che tende a far ruotare la torre.

F peso: (tutti i corpi sulla terra sono soggetti ad essa) è la massa del corpo per

l’accelerazione di gravità. E’ un vettore (freccia sulla F).

Questo ci conduce a guardare al mondo naturale attraverso una mira caratterizzata

retto:

dall’angolo

• il modo in cui guardiamo al mondo naturale e la percezione sono basati sull’angolo retto.

• il mondo che noi costruiamo è fondato sugli angoli retti.

• tutto questo grazie al fatto che è semplice riprodurre l’angolo retto (es. la squadra del

muratore ha almeno 4000 anni).

Perciò quando dobbiamo descrivere un fenomeno fisico, ad es. il movimento di qualcosa o

qualcuno (noi parliamo di meccanica, di movimento e delle sue cause), la prima cosa da fare

è definire un punto di osservazione/vista, un sistema di riferimento*. A seconda del punto di

osservazione la posizione di un corpo, la sua V, la sua a, la sua cinematica.... cambia.

*tradotto: il piano cartesiano. Per PIANO CARTESIANO si intende il piano diviso in

quattro parti dai due assi incrociati:

• L’asse x, orizzontale e detto delle ascisse;

• L’asse y, verticale e detto delle ordinate.

Ciascuna di queste 4 parti è detta quadrante.

L’origine è l’intersezione degli assi.

I quadranti sono ordinati convenzionalmente in senso

antiorario a partire da quello delimitato dai semiassi

positivi.

• Fissata un'unità di misura (una scala - altra cosa

fondamentale), ogni punto P del piano risulta individuato da

una coppia ordinata di numeri reali (x , y), dove x indica

l'ascissa ed y l'ordinata del punto P.

• Viceversa, data una coppia di numeri reali x e y, è sempre

possibile individuare il punto di coordinate (x , y)

• Ci sono grandezze che possono essere interamente descritte da un numero, queste

vengono chiamate scalari o grandezze scalari: massa, temperatura, tempo, distanza…

• Ci sono grandezze che sono descritte da un insieme di numeri, queste vengono chiamate

vettori o grandezze vettoriali: spostamento, forza*, posizione...

Sono un insieme di numeri.

*per descriverla bisogna dire, ad es. sono 35 N sulla x e 80 sulla y.

Il verso si calcola in base al segno del numero.

a1 a2 a3 … sono detti elementi del vettore o componenti.

[Le lettere associate ai vettori sono scritte in grassetto o vengono sottolineate o sovrascritte].

SOMMA ALGEBRICA TRA VETTORI

l’opposto di un vettore è: - quel vettore.

es. opposto del vettore a: a = [-2 -5 +3].

PRODOTTO DI UN VETTORE PER UNO SCALARE

La freccia si allunga e si accorcia a seconda dello scalare … (???)

Non cambia direzione.

• Le grandezze vettoriali sono caratterizzate da una ampiezza (o modulo - cioè la lunghezza

della freccia), una direzione (retta lungo cui giace il vettore) e un verso (dove punta la

freccia).

• La rappresentazione grafica di una grandezza vettoriale è una freccia.

Graficamente la somma è così; numericamente bisogna fare la somma delle componenti.

Un vettore può essere scomposto nelle sue componenti.

(numeri all’interno delle parentesi quadre) sono diciamo dei sottovettori.

Le componenti

Non necessariamente la scomposizione deve essere ortogonale (che forma un angolo retto),

ma anche non ortogonale.

Ortogonale è meglio perchè si creano 2 triangoli rettangoli che sono più facili da risolvere:

Partendo da una o più componenti (i lati, gli angoli, un lato e un angolo), mi posso calcolare

gli altri…

[V grandezza vettoriale].

es. Per capire come si muove la pallina e dove cadrà (quindi qual è il tempo della sua

gitatta), bisogna scomporre il moto della pallina in orizzontale e verticale, come se ci fossero

2 movimenti diversi (uno sul piano delle x e uno su quello delle y). Per farlo ci serve sapere

qual è la componente orizzontale della pallina, cioè b, e qual è la componente verticale della

V della pallina, cioè c.

Se io ho a, e so quanto vale l’angolo alla base usando seno, coseno e tangente, posso

ricavarmi b e c. Avendo b e c riesco a descrivere rigorosamente cosa fa la pallina.

lavoro compiuto da una F, potenza… sapere quali sono le

Questo vale per: moto balistico,

componenti della F in una direzione o in un'altra è fondamentale.

lati che racchiudono angolo di 90° = cateti.

lato opposto a 90° = ipotenusa.

la somma degli angoli interni fa 180°.

Vorremmo poter determinare le caratteristiche del nostro triangolo:

lunghezza dei

lati e ampiezza degli angoli , ovvero vorremmo risolvere il

triangolo rettangolo

TRIANGOLI RETTANGOLI, SENO E

COSENO…UNA CURIOSITÀ

Trigonometria = del greco tríg ō non ‘triangolo’ e metría metria ’, letteralmente

«misura dei triangoli»

All'origine era la parte matematica dell' astronomia

Essendo al servizio dell'astronomia e ad essa strettamente intrecciata, la

trigonometria è all'inizio essenzialmente una trigonometria sferica

Il problema principale consisteva nella determinazione della posizione delle

stelle e dei pianeti, per il quale venivano utilizzate delle tavole che mettevano in

relazione gli archi con le corde e gli angoli rispettivi

IL TEOREMA DI PITAGORA

In un triangolo rettangolo il quadrato dell’ipotenusa è uguale alla somma dei quadrati

costruiti sui due cateti

Il più importante teorema della matematica

La più importante proprietà dello spazio in cui ci muoviamo

La più semplice proprietà che avremmo mai sperato di avere a nostra disposizione

Se conosco i 2 cateti mi posso ricavare l’ipotenusa; se conosco un cateto e l’ipotenusa mi

posso ricavare l’altro cateto.

Grandezze, funzioni, cui valore cambia a seconda del valore dell’angolo.

Es: c/a = 0.9

Come faccio a sapere quanto vale l’angolo alfa? -1

C’è una funzione sulla calcolatrice che è l’inverso del coseno (coseno o arcocoseno);

scrivo 0.9 e schiaccio questa funzione ed esce fuori il valore dell’angolo.

perché dipendono unicamente dall’angolo.

Questi rapporti si chiamano invarianti

SENO E COSENO

Sono definite su una circonferenza di raggio 1.

Prendendo il raggio e intersecandolo con la circonferenza otteniamo il punto P.

Il seno è l’ordinata del punto P (la coordinata verticale, quella rossa); il coseno è l’ascissa

del punto P (la coordinata orizzontale, quella blu).

Se porto il punto P a coincidere con R: il seno vale 1, il coseno vale 0 e alfa è 90°.

…

Relazione fondamentale che lega seno e coseno:

sen²α + cos²α = 1 π.

Radiante = unità di misura dell’angolo. Si usa il

Quando la lunghezza di questo arco è = alla lunghezza del raggio, allora si ha un radiante.

π; 2 volte 3,14).

Quanti radianti ci sono in una circonferenza? 6,28 (sarebbe: 2

Un radiante è poco più di 45°(?).

Quanti gradi ci sono in un angolo giro? 360.

Un grado è 1/360(?).

Come passare da radianti a gradi, e viceversa?

Faccio la proporzione basandomi sul perimetro.

πr è il perimetro della circonferenza; quindi:

Cioè: io so che 2

2πr (perimetro della circonferenza) sta a 360° (angolo giro), come l’angolo in

radianti sta a all’angolo in gradi.

Dividiamo tutto per 2:

Relazioni per calcolare l’angolo in radianti noto l’angolo in gradi e viceversa.

Distanza percorsa: somma dei due cateti: 16 m; lo spazio percorso complessivo.

Spostamento? E’ l’ipotenusa:

cateto adiacente all’angolo / ipotenusa = 0.51

-1

Faccio cos (0.51) = 59.3°

La distanza in questo caso coincide con l’ipotenusa del triangolo ed è lo spostamento.

come prima: pitagora e coseno.

[FORSE CONTI SBAGLIATI X ARROTONDAMENTO]

oppure ancora pitagora e trovo traiettoria palla (ipotenusa) e poi seno o coseno(?)...

COSA È LA VIDEO ANALISI

« L'analisi del contenuto video (anche video content analytics VCA) è la capacità

di analizzare automaticamente (o semiautomaticamente NdR il video per

rilevare e determinare eventi temporali e spaziali »

[

https://it.wikipedia.org/wiki/Analisi_del_contenuto_video

…NELLO SPORT

« coaches at any level can use video analysis in sport specifically competition

and practice recordings not just the elites Video is a gold mine of information,

and using it correctly can dramatically elevate any coach willing to do it right and

make a small investment »

[Carl Valle

Human Performance Specialist

PERCHÉ FARE VIDEO ANALISI?

«Here is what video does well for athletes

Allows an athlete and coach to share the same view or perspective together,

literally getting them on the same visual page together

Captures specific measurements that you must modulate to improve

performance in an objective and finite way

Discovers truths in training that you couldn’t extract by any other means with

movement, skill, or sporting technique

Teaches how other performers execute a movement and build a movement strategy

that may be effective for the athlete

Audits the consistency and the development process of training compared to

competition »

A QUALI FINI?

1.Si riprende il movimento del singolo soggetto e dall’analisi di questo si ricavano dei

parametri (traiettorie, angoli, velocità)

ES: angolo al ginocchio di un ciclista sui rulli, angolo inclinazione tronco battitore baseball,

lancio pesi, tennis…

E’ fondamentale la visione dei punti di repere

2.Riguarda più la tattica, il tracking (seguire la posizione) di più atleti (valutare: la posizione

reciproca degli atleti, il numero di passaggi in una certa zona del campo…) ->

“match/team/performance analysis"

ES. giocatori di calcio hanno un GPS sul petto, sulla pettorina.

LE DOMANDE DA PORSI…

Quale compito motorio voglio analizzare?

Cosa mi interessa analizzare/quantificare/visualizzare di quel compito motorio? Ovvero quali

sono i Key Performance Indicators (KPI - parametri del gesto che sono cruciali per la

prestazione) nel gesto in esame?

Non tutti i parametri sono quantificabili e non tutti lo sono in maniera sufficientemente

accurata.

LE RISPOSTE VENGONO DI CONSEGUENZA…

A seconda del compito motorio e dei KPI ai quali sono interessato, scelgo

La migliore vista/prospettiva per la camera sagittale, frontale, trasverso… la camera deve

essere fermissima.

La distanza e altezza ottimali per la camera (es. per la corsa la camera deve essere

perpendicolare alla direzione/piano del movimento principale).

La frequenza di acquisizione adeguata (es. sprint) - (spettro di frequenza; si va a vedere

quale frequenza caratterizza quel movimento, es teorema... la freq con la quale devo

osservarlo deve essere almeno il doppio; evento dura 1/10 di secondo? allora camera

campiona all’interno del decimo due o tre volte).

Necessità o meno di calibrare l’immagine: prima di 50’

N° delle camere

GLI ERRORI DA EVITARE

- Errore di parallasse: quando la camera non è perfettamente davanti (perpendicolare)

al soggetto. Più ci si allontana, maggiore diventa l’errore di parallasse sui gradi.

perché così cambia di continuo l’angolo di ripresa e il

- Camera in movimento:

software non sa se è il soggetto a muoversi o la camera stessa. A meno che la

camera non vada esattamente alla stessa V del soggetto.

- Frequenza di acquisizione non adeguata:

- Risoluzione e illuminazione non adeguate:

Dimenticarsi di calibrare: bisogna definire all’interno dell’immagine qualcosa di

- grandezza nota; la corrispondenza tra pixels e metri.

TAKE HOME MESSAGE

« Capturing video properly is the Number 1 problem in video analysis If

your video perspective or setup is wrong, no matter how smart or experienced

you are, analysis will be problematic »

QUALCHE SITO WEB UTILE

https://simplifaster.com/articles/video analysis mistakes/

https://simplifaster.com/articles/video analysis sports performance/

https://thevideoanalyst.com/choosing a video analysis system/

KINOVEA

https://www.kinovea.org/

KINOVEA è un software per video analisi, gratuito, scaricabile online, open

source

Fornisce una serie di strumenti per visualizzare video a diverse velocità ,

annotare , confrontare più video/ immagini viste , misurare variabili spazio

temporali durate , posizioni , angoli , velocità

MISURA E UNITA’ DI MISURA

- La misura è una serie di operazioni per determinare il valore di una grandezza.

- Una unità di misura è una quantità prestabilita di una grandezza fisica definita (es:

metro per la lunghezza, metro al secondo per la velocità, secondo per il tempo, watt

per la potenza...) e adottata per convenzione o per legge, utilizzata come termine di

riferimento per la misura di grandezze della stessa tipologia. E’ fondamentale, se non

definisco l’unità di misura della grandezza in analisi, non sono in grado di fare un

confronto tra diverse misure e stabilire quant’è.

- Definita una unità di misura, la misura di una grandezza è il rapporto numerico tra la

grandezza e la sua unità di misura

- Le unità di misura possono avere assegnati dei nomi e dei simboli convenzionali.

Una volta definita un'unità di misura, ogni altro valore della grandezza fisica

associata può essere espresso tramite multipli o sottomultipli dell'unità di misura in

questione.

Differenza tra misura e stima?

Misurare vuol dire avere uno strumento che misura esattamente quella grandezza (es.

Velocità), la misura è una grandezza che viene direttamente misurata (es. misuro il tempo

col cronometro).

Stima: ???????????

Le unità di misura fondamentali (dalle quali si ricavano tutte le altre) sono codificate

rigorosamente.

SISTEMA INTERNAZIONALE DELLE UNITÀ DI MISURA

Molti paesi, tra cui l’Italia, si sono messi d’accordo per utilizzare le stesse unità di

- misura

- Il Sistema Internazionale delle unità di misura (simbolo SI è stato approvato nel 1960

dalla XI Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure e, in Italia, è stato ufficialmente

tramite l’emanazione di una legge il 3 novembre 1982

riconosciuto

- NOTA il Sistema Internazionale, anche se può essere considerato il miglior sistema

esistente, è suscettibile di miglioramenti Forse le unità di cui è c