Risposte domande aperte Biomeccanica del movimento umano aggiornate 2023

Lezione 29

Quali sono gli obiettivi della biomeccanica nello sport L’analisi

del movimento umano mira alla raccolta di

informazioni quantitative riguardo la meccanica

del sistema muscolo-scheletrico durante l’esecuzione di un compito

motorio come ad esempio cammino, salto, corsa etc. mediante

determinati supporti e/o strumenti di misura come fotografie, video,

sensori e altro, al fine di raccogliere informazioni qualitative e/o

quantitative in grado di descrivere e caratterizzare il gesto motorio a fini

diagnostici e di miglioramento. Osservare il movimento è importante,

perché altrimenti non si può capire cosa non va e quindi non di può

intervenire per migliorare. Gli approcci per l’analisi dei movimenti sono

l’analisi qualitativa che consiste nell’analisi visiva e con supporti video e

foto, l’analisi quantitativa cioè quella strumentale che osserva il

movimento o la postura con delle misure tempo-varianti cinematiche e

o dinamiche e l’analisi semi-quantitativa che osserva il movimento o la

postura con delle misure di base solitamente Puntuali. Esistono 2 ordini

di accertamenti strumentali e sono quelli standard, da eseguire sempre

e quelli specialistici da richiedere caso per caso. La biomeccanica è il

campo delle scienze dello sport che applica il basso livello della

meccanica alle prestazioni umane, al fine di acquisire una maggiore

comprensione delle prestazioni negli eventi atletici, attraverso la

simulazione e la misurazione dei modelli. L’obiettivo dei biomeccanici

dello sport è di fornire informazioni agli allenatori e agli atleti sulla

tecnica delle abilità di sprint che li aiuterà ad ottenere i più alti livelli di

prestazioni atletiche. Identificare la postura ottimale dell’atleta

attraverso e lavorare per migliorare eventuali limitazioni. La

biomeccanica ha l’obiettivo di migliorare la prestazione, valutare il

rischio degli infortuni e prevenire gli infortuni.

Lezione 41

Spiegare la differenza tra centro di massa, baricentro e centro di

gravità

Se rappresentiamo un corpo come un insieme di punti a ciascuno dei

quali attribuiamo una massa: la posizione del centro di massa di un

insieme di punti è uguale alla media ponderata della posizione dei

singoli punti. Il CM del corpo umano non è un punto anatomico fisso e

palpabile, non ha una posizione fissa rispetto ai punti di repere

anatomici, infatti, in alcuni casi può trovarsi all’esterno del corpo,

mentre la sua posizione varia al variare della distribuzione delle masse

associate a ciascun segmento corporeo. Il baricentro può essere

identificato come il centro geometrico di un corpo.

Quando un corpo è costituito da materiale omogeneo, il CM dipende

solo dalla forma geometrica e il corpo è simmetrico ad un punto ad un

asse o ad un piano, il CM coincide con il baricentro. Infine il CM è anche

detto centro di gravità poiché in un corpo immerso in un campo

gravitazione, come ad esempio quello terrestre il suo CM coincide con il

centro di gravità. In questo caso la forza di gravità è applicata sul CM,

che rappresenta il punto in cui è concentrata tutta la massa corporea.

Lezione 42

Quali sono le differenze tra momento di inerzia e massa di un corpo

rigido? E tra momento di inerzia e centro di massa?

Se rappresentiamo un corpo come un insieme di punti a ciascuno dei

quali attribuiamo una massa: la posizione del centro di massa di un

insieme di punti è uguale alla media ponderata della posizione dei

singoli punti. Il CM del corpo umano non è un punto anatomico fisso e

palpabile, non ha una posizione fissa rispetto ai punti di repere

anatomici, infatti, in alcuni casi può trovarsi all’esterno del corpo,

mentre la sua posizione varia al variare della distribuzione delle masse

associate a ciascun segmento corporeo. La massa, la posizione del

centro di massa e il momento di inerzia sono parametri inerziali dei

segmenti corporei, che non possono essere misurati ma di cui è

possibile fare una stima utilizzando opportuni modelli matematici.

Diversamente dalla massa, che rappresenta la riluttanza o la resistenza

ai movimenti traslatori, il momento di inerzia rappresenta la riluttanza

ai movimenti rotatori. Diversamente dalla massa l’atleta può modificare

il proprio momento di inerzia cambiando le proprie caratteristiche nei

confronti delle rotazioni. Un corpo con una certa massa può essere

traslato o fatto ruotare, ma la sua massa rimane invariata; il momento

di inerzia invece può cambiare a seconda dell'asse di rotazione scelto

attorno al quale in corpo ruota.

Lezione 43

elencare i passaggi da svolgere per determinare il centro di

massa di un soggetto da una foto

Se rappresentiamo un corpo come un insieme di punti a ciascuno dei

quali attribuiamo una massa: la posizione del centro di massa di un

insieme di punti è uguale alla media ponderata della posizione dei

singoli punti. Il CM del corpo umano non è un punto anatomico fisso e

palpabile, non ha una posizione fissa rispetto ai punti di repere

anatomici, infatti, in alcuni casi può trovarsi all’esterno del corpo,

mentre la sua posizione varia al variare della distribuzione delle masse

associate a ciascun segmento corporeo. Per determinare il centro di

massa di un soggetto da una foto, per prima cosa è necessario

suddividere il corpo in segmenti corporei individuando i punti di repere

anatomici.

Successivamente occorre inserire il soggetto, scomposto in segmenti

corporei reali, all’interno di un sistema di rifermento cartesiano. Inoltre,

bisogna misurare la lunghezza di ogni segmento corporeo, la massa e la

corrispettiva posizione del centro di massa di quel segmento. La

posizione del centro di massa di un individuo non può essere misurata,

poichè è un punto virtuale cje varia la sua posizione al variare dei

segmenti corporei, ma mediante la fotogrammetria possiamo misurare

la posizione dei punti repere dalla quale possiamo stimare la posizione

dei centri di massa di ciascun segmento corporeo a partire dalla

lunghezza del segmento e dalla massa. Possiamo affermare, che la

posizione del centro di massa totale può essere stimata a partire dalla

stima della posione dei CM di ciascun segmento corporeo, a sua volta

stimato a partire dalla misura della posizione dei punti di repere e una

tabella antropometrica. Si prenda una foto rappresentante un atleta che

assume una determinata postura e la si stampi su carta millimetrata. Si

definisca un sistema di riferimento xy con origine arbitrariamente

scelta. Con un righello si misurino le lunghezze dei segmenti e usando la

tabella si stimi la posizione di ciascun CM. Si proietti ciscun CM sugli assi

xy del sistema di riferimento. Si misurino le coordinate x e y in

millimetri di ciascun CM. Si calcoli il CM totale del corpo dell’atleta e si

identifichi sulla foto rispetto al sistema di riferimento xy

elencare quali sono gli strumenti di misura con cui posso

misurare e stimare la cinematica del centro di massa di un

soggetto durante salto verticale spiegando brevemente in

che modo?

La cinematica del centro di massa di un soggetto durante un salto

verticale può essere ottenuta attraverso la misura di tre grandezze

differenti: la misura della reazione vincolare, che ha un livello di

dettaglio maggiore; la stima della posizione del CM e la misura del

tempo di volo, che ha un livello di dettaglio minore. La reazione

vincolare è la forza generata dall’interazione tra uomo e ambiente che

lo circonda e può essere misurata, nel nostro caso, tramite una

piattaforma dinamometrica. In base al peso del soggetto la piattaforma

risponde con una forza vincolare uguale e contraria alla forza peso del

soggetto. Grazie alla legge del moto traslatorio o seconda legge di

Newton è possibile calcolare l’accelerazione del CM, che come

sappiamo è una variazione della velocità nell’unità di tempo. Quindi,

dalla definizione di accelerazione otteniamo la velocità del centro di

massa e successivamente dalla definizione di velocità, intesa come

variazione della posizione nell’unità di tempo possiamo ottenere la

posizione del centro di massa in funzione sempre del tempo. Questo

processo si chiama dinamica diretta. La posizione del centro di massa

totale può essere stimata a partire dalla stima della posizione dei CM di

ciascun segmento corporeo, a sua volta stimato a partire dalla misura

della posizione dei punti di repere e una tabella antropometrica. Questi

valori si possono ottenere grazie a delle equazioni e utilizzando la

fotogrammetrica. Infatti la fotogrammetria ci permette già di conoscere

la posizione del centro di massa, dal quale poi possiamo ottenere

tramite un processo di dinamica inversa, la velocità, l’accelerazione del

centro di massa e, infine, la reazione vincolare grazie alla legge del

moto. Infine, si può stimare l’elevazione del centro di massa a partire

dal tempo di volo, che viene misurato da apposite strumentazioni come

ad esempio la pedana di Bosco. L’elevazione del CM corrisponde a p=

1.226*T.di volo^2 a cui si arriva in seguito allo svolgimento di numerosi

calcoli e assunzioni a partire dalla legge oraria del moto uniformemente

accelerato unicamente sull’asse ‘Y’.

Perché dalla misura del tempo di volo si può stimare

l'elevazione del centro di massa durante salto verticale

e quali sono i limiti associati alla stima

Si può stimare l’elevazione del centro di massa a partire dal tempo di

volo, che viene misurato da apposite strumentazioni come ad esempio

la pedana di Bosco. L’elevazione del CM corrisponde a p= 1.226*T.di

volo^2 a cui si arriva in seguito allo svolgimento di numerosi calcoli e

assunzioni a partire dalla legge oraria del moto uniformemente

accelerato unicamente sull’asse ‘Y’. Il livello di dettaglio di questa stima

è molto basso per cui ci sono diverse limitazioni. Partendo dalla legge

oraria, come abbiamo detto e analizzando il movimento all’interno di

un sistema cartesiano, possiamo assumere

che la quota del centro di massa all’istante di stacco e di atterraggio

coincidono e questo vuol dire obbligare la traiettoria a passare per due

punti coincidenti di stesse coordinate. Questo ci permette di arrivare

alla formula precedentemente enunciata, ma bisogna fare attenzione

alle assunzioni che vengono fatte. Il salto verticale, infatti deve essere

eseguito correttamente, poiché se l’atterraggio avviene a gambe flesse

il tempo di volo aumenta e il modello crede che il soggetto abbia

saltato più in alto. Bosco, ha progettato il suo protocollo chiedendo

all’atleta di atte