BIOMECANICA

MECANICA I ANATOMIA CORPULUI UMAN

2

1. NOIUNI DE BAZ N ANATOMIE .PUNCTE

CHEIE N BIOMECANIC

2. ACTIVITATE STATIC. ACTIVITATE DINAMIC.

3. ENERGIE, STRES I

OBOSEAL FIZIC

MECANICA I ANATOMIA CORPULUI UMAN CAP.2

2

Nu putem studia ergonomia fr a avea cteva cunotine despre om, din punct de vedere

fizic. Confortul, oboseala, stresul i durerea sunt, de fapt, fenomene ce se petrec la nivel

fizic i percepute de corpul nostru. Dac ne propunem s nelegem care este nlimea

optim a unui scaun de birou i care este relaia dimensional a sa cu masa de lucru, pe

baza unor coordonate antropometrice, va trebui s ne bazm pe cunotine temeinice de

biomecanic. nsi antropometria se bazeaz pe cunoaterea sistemelor corpului fizic i

funcionarea acestuia dup legile fizicii. Biomecanica permite utilizarea calculului matematic

n studiul fenomenelor reale complexe datorit modelelor pe care le creaza. Astfel, cu

ajutorul noiunilor, conceptelor i metodelor din cinematic, cinetic i dinamic, pot fi

determinai parametrii micrii, unele categorii de fore i momente, poate fi realizat bilanul

energetic al sistemului, poate fi stabilit distribuia de tensiuni i deformaii din diferitele

seciuni ale corpului analizat.

1. NOIUNI DE BAZ N ANATOMIE. PUNCTE CHEIE N BIOMECANIC

Omul este un sistem complex format din subsisteme care lucreaz mpreun realiznd cel

mai impresionant organism viu. Din punct de vedere al tiinei ergonomiei, pentru studii i

concluzii n proiectare i design ne intereseaz trei sisteme principale ce acioneaz dup

legile fizicii mecanice:

sistemul nervos, care asigur comanda i controlul, pe baza informaiilor

corespunzatoare;

sistemul muscular, care primete comanda si realizeaza fora motric a micrii;

sistemul osteo-articular, care realizeaz micarea n anumite limite, direcii i

segmente determinate.

Mai precis, suntem n lumea biomecanicii.

Biomecanica este o tiin a naturii care studiaz legile obiective ale micrii,

corpurilor materiale vii si ale structurilor care contribuie la aceste micri.

Etimologic, termenul biomecanic are la origine cuvintele din limba greaca bios(via) i

mekhanikos (plin de resurse, inventiv, ingenios)1

1 www.etymonline.com Online Etymology Dictionary.


3

Biomecanica este o tiin interdisciplinar i se bazeaza, n principal pe trei domenii de

studiu: anatomia uman, fizica mecanic i fiziologia.

Din punct de vedere anatomic, biomecanica pune accent pe cteva sisteme:

1. sistemul muscular

2. sistemul osos

3. sistemul de circulaie sangvin

4. sistemul cardio-respirator

Sistemul muscular, mpreun cu sistemul osos, formeaz aparatul locomotor, responsabil

cu micarea corpului uman, cu poziiile i posturile acestuia pe baza crra se calculeaz

standardele ergonomiei.

1.1. Sistemul muscular

Muchii constituie circa 45% din

greutatea corpului omenesc.

Fiecare muchi se compune din fibre

musculare a cror lungime poate varia

de la 0,5 la 14cm.

Diametrul fibrei musculare oscileaza n

jurul a 1/20mm.

Numarul fibrelor musculare poate varia

ntre 100 mii la 1 mil.

Fasciculul de fibre formeaz la capete

tendoane dure i neelastice care fixeaz

muchiul de oase.

Contractilitatea este cea mai important

proprietate a muchiului i este

capacitatea de a se contracta a fibrei


4

musculare. Contracia fibrei musculare este declanat prin excitaii nervoase pornite de la

celulele nervoase motrice din creier. Fora muscular rezid n contractarea fibrelor

musculare care compun muchii.

n medie, fora absolut a muchiului uman este de 4kg/cm2, seciune transversal de

muchi. Adic un cmp de muchi poate purta o greutate de pn la 4 kg.

Muchiul se contract atunci cnd ridicm o greutate, de exemplu. Travaliul prestat de

muchi este direct proporional cu lungimea muchiului. Cnd vom stabili traiectoria micrii

prin care se va exercita o contractare a muchilor, vom ine seama s acionm mai mult

muchii mai lungi, pentru a avea o eficien maxim. De aceea se i utilizeaz n practic

coapsele i braele, pentru c acolo sunt situai muchii lungi.

1.2. Sistemul osos

Funciunile oaselor (scheletului) sunt:

confer corpului o form i un suport;

reprezint prghiile cu rol n micare;

formeaz caviti de protecie (cutia

cranian, canalul vertebral, cutia

toracic, bazinul);

depozit de sruri minerale;

loc de inserie pentru muchi;

confer poziia biped a omului.

Osul este format din 60 % - substane

anorganice (n special fosfat de calciu) i

40 % substane organice (n special

osein).

n corpul uman se gsesc 206 de oase.


5

Oasele scheletului sunt mprite n 5 grupe principale:

I. oasele lungi, - alungite, cu rolul de a prelua i amortiza ocurile. Oasele lungi sunt mai

compacte dect celelalte oase. Din aceast categorie fac parte oasele membrelor, precum

femurul, tibia i falangele.

II. oasele scurte, care sunt mai puin compacte, destul de subiri i destul de mici.

Exemple sunt: oasele carpiene i metacarpiene, vertebrele.

III. oasele neregulate, care au forme i dimensiuni variate cum sunt: oasele bazinului sau

rotula.

IV. oasele late sunt oase subiri, curbate, de dimensiuni mici.

Exemple: oasele pieptului, oasele craniului.

V. oasele pneumatice sunt situate n jurul foselor nazale, frontal, maxilar, sfenoid, etnoid.

Un aspect important pentru ergonomie, n studiul anatomiei umane l au:

articulaiile- legturile dintre oase i

ligamentele- legturile dintre oase i muchi

1.3. Articulaiile

Oasele scheletului sunt unite prin articulaii. Dei

este necesar o articulare solid, n acelai timp,

unele oase trebuie s fie capabile de mobilitate

unul n raport cu cellalt. Aceste articulaii ne

permit o gam variat de micri i fac din

schelet un sistem foarte mobil.2

2 http://omenesc.ro/osos-articulatii.html

Sursa: wikipedia.org


6

Articulaiile sunt mparite n dou categorii principale :

mobile sau sinoviale

Articulaiile sinoviale permit o gam larg de micri i sunt delimitate de un nveli numit

sinovial.

fixe sau fibroase.

Mobilitatea articulaiilor fibroase este limitat de prezena esutului fibros.

Pe lng aceste dou tipuri, unele articulaii ale corpului se formeaz ntre os i cartilaj.

Deoarece cartilajul este foarte flexibil, el permite un grad deosebit de micare n absena

unei membrane sinoviale. Articulaiile dintre coaste i stern sunt exemple de articulaii

cartilaginoase.

nelegerea sitemului de articulaii este important pentru studierea ergonomic a micrii i

poziiei membrelor corpului uman. De asemenea este bine de tiut c aceste articulaii sunt

uzate n timp de micrile executate repetat. Atunci cnd proiectm un instrument de lucru

sau un spaiu de lucru, unul dintre factorii la care este necesar s ne raportm este

protejarea stresului n articulaii. Acesta se realizeaz prin conceperea unor micri

alternative, cu grad moderat de flexibilitate i o traiectorie ct mai simpl. n general, aa

cum este i uor de imaginat, o traiectorie complicat a micrii i o for aplicat constant

uzeaz articulaia.

Ali factori care contribuie la stresul articular sunt cei de mediu. O umiditate mare, o

temperatur ne-echilibrat, o presiune nepotrivit, contribuie, alturi de uzura fizic n timp i

de motivaii genetice, la afeciuni articulare. Prin proiectare vor trebui nlturai sau ameliorai

i factorii care contribuie la afeciuni osteo-articulare.

1.4. Cartilajele

Cartilajele sau zgrciul constituie componenta moale, rezistent, dar n acelai timp flexibil,

a scheletului corpului. La aduli se gsete mai ales articulaii, acoperind extremitile

osoase i n alte puncte strategice ale scheletului, unde netezimea i flexibilitatea sunt

necesare n cel mai nalt grad.

Structura cartilajului nu este aceeai n tot scheletul. Aceasta variaz n raport cu funciile

specifice pe care le ndeplinete. Toate cartilajele sunt compuse dintr-o structur de baz,


7

sau matrice, n care sunt incluse celulele, i din fibre constituite din proteine denumite

colagen i elastin. Consistent acestor fibre variaz n diferite tipuri de esut cartilaginos, dar

toate se aseamna prin faptul ca nu conin vase sanguine. n funcie de caracteristicile fizice,

esutul cartilaginos se mparte n cartilaj hialin, cartilaj fibros i cartilaj elastic.

1.5. Ligamentele

Oasele unei articulaii sunt acionate de ctre muchi. Acetia se leag de articulaii prin

tendoane lipsite de elasticitate. Ligamentele, care au o elasticitate redus, conecteaz

oasele articulare i le menin poziia prin limitarea micrilor. Fr ligamente, oasele ar

putea fi foarte uor dislocate.

Ligamentele se gsesc, de asemenea, la nivelul abdomenului, unde au rolul de a menine

poziia unor organe cum ar fi ficatul sau uterul, n acelai timp permind un grad de

mobilitate necesar pentru modificrile care apar n cursul alimentaiei, digestiei i sarcinii. i

la nivelul snilor exist ligamente constituite din fibre fine care susin greutatea acestora. De

obicei, devenim contieni de existena unui ligament atunci cnd acesta este lezat. O luxaie

sau o entors de ligamente poate fi tot att de dureroas ca o fractura a osului.

Ligamentele sunt o form de esut conjunctiv. esutul cartilaginos al ligamentelor este

format, n principal, din colagen i din elastin. n majontatea ligamentelor, acest esut este

aezat ordonat n fascicule fibroase. Aceste fascicule de fibre sunt dispuse n diverse

direcii, n funcie de solicitrile la care sunt supuse. n ligamentele cu o form cilindric,

fibrele sunt dispuse longitudinal i rezist la ntindere. Alte ligamente, care au rolul de a

preveni micarea lateral a articulaiilor, sunt dispuse sub forma unei reele ncruciate de

fibre.

Muchii acioneaz grupat la nivel articulaiilor, unii prin contracie i alii prin relaxare,

permind micrile oaselor. Ligamentele funcioneaz n concordan cu aceti muchi,

prevenind micri n amplitudini excesive. Ligamentele nu sunt capabile de contracie, fiind o

structur static i pasiv. Ele pot fi ntinse de ctre micrile articulaiilor i devin din ce n

mai tensionate, pn ce micarea nu mai este posibil. Exist ligamente inserate ntre dou

poriuni ale aceluiai os, nefiind afectate de micri. Ele protejeaz i menin poziia unor

structuri importante, vasele sanguine i nervii.

O micare nepotrivit, adic, prelungit n timp sau de o for prea mare de presiune asupra

membrului respectiv, poate leza ligamentul. Se poate ajunge la ntindere sau chiar la rupere


8

de liigament. Refacerea lui dureaz cteva luni i presupune ncetarea, n primul rnd, a

micrii care l-a afectat apoi repaus uor. Cele mai cunoscute exemple sunt ntinderile de

ligamente la sportivi. De asemenea un ligament afectat poate diminua fora muchiului su

ceea ce-i scade performana. Tocmai de aceea calculul poziiei i a traseului de efort va ine

cont i de protejarea ligamentelor, adic de tipurile de muchi acionate.

1.6. Coloana vertebral

Dintre sistemele osoase este foarte

studiat din punct de vedere

ergonomic cel al coloanei

vertebrale. Coloana este cel mai

important segment al aparatului

locomotor de care sunt legate toate

celeleate pri componente.

Rolul coloanei vertebrale este

crucial:

1. Protecia maduvei nvelit

de meninge se realizeaz anterior

de corpurile vertebrale iar posterior

de arcurile vertebrale.

2. Rolul static

n ortostatism coloana vertebral

reprezit un ax ce susine capul,

trunchiul i membrele superioare;

ea transmite apoi greutatea la

bazin i membrele inferioare.

Mrimea vertebrelor lombare se

explic deci prin greutatea pe care

trebuie s o susina. Curburile

sagitale au rolul de a mri rezistena coloanei vertebrale.

Coloana vertebral poate prezenta i curburi patologice, ca urmare a exagerrii curburilor

normale. Cifoza patologic se caracterizeaz prin accentuarea convexitii posterioare, iar

lordoza patologic prin accentuarea convexitii anterioare.

Coloana cervical

Compus din 7 vertebre.

Corpul vertebrei cervicale este

mic, alungit transversal. Este

regiunea care permite atat o

mare stabilitate cat si o mare

mobilitate cu limitarea usoara a

inclinarilor laterale.

Coloana dorsal

Compus din 12 vertebre

Teoretic pentru coloana dorsala

sunt posibile toate miscarile, dar

practic exista o mare limitare

datorita cutiei toracice.

Coloana lombar

Compus din 5 vertebre

Caracteristicile de compoziie

permit miscari de flexie/ extensie

cu o buna amplitudine, inclinare

lateral si rotatii limitate.

Sacrum

1 os sacru i cocige


9

Scolioza este exagerarea curburilor n plan frontal. Curburile patologice pot fi congenitale

sau dobndite, pot influena negativ dezvoltarea i funcionarea unor viscere.

3. Rolul biomecanic

Coloana vertebrala este antrenat n micri numeroase i ample datorit crora corpul are

o mare mobilitate. Aceste micri vor fi comentate n acest capitol.

Coloana vertebral este format dintr-un lan de oase mici denumite vertebre (n numr de

24) i formeaz axul central al scheletului. Este deosebit de solid, dar, deoarece este o tij

format din segmente mici, n loc s fie un os unic, este, de asemenea, foarte flexibil. Acest

lucru ne face capabili s ne aplecm nainte i s ne atingem degetele de la picioare, dar i

s ne meninem poziia ortostatic. Vertebrele protejeaz, de asemenea, mduva spinrii,

dispus n canalul vertebral. Extremitatea inferioar coloanei vertebrale este denumit

coccis. La unele animale, cum ar fi cinii, pisicile, este mult mai lung i formeaz coada.

Presiunile exercitate asupra corpurilor vertebrale acioneaz mai nti asupra discurilor.

Discurile intervertebrale ( fibrocartilaje ) au forma unor lentile biconvexe, de nlime variabil

( C = 3 mm, T = 5 mm, l = 9 mm ), reprezentnd din nlimea corpului vertebrei. Ele

prezint o poriune central plin cu lichid ( nucleu pulpos ) i un inel fibros periferic. n

regiunile cervicale i toracale, discurile sunt mai nalte n poriunea anterioar, iar n regiunile

lombare sunt mai nalte n zona posterioar. Odat cu vrsta ele se reduc prin deshidratare,

de aceea se scade n nlime.

Discul vertebral este fragil i tinde s mbtrneasc prematur datorit unor condiii

mecanice improprii n activitatea static sau dinamic. Apar astfel fisuri fine prin care

migreaz nucleul pulpos. Simptomatologia apare mai ales n flexie, cnd discul este

comprimat anterior i nucleul este mpins posterior, comprimand elementele nervoase de la

acest nivel, fenomenul putnd ajunge la hernie de disc (hernia nucleului). Urmrile sunt:

tensionarea cronic sau brutal a ligamentelor vertebrale longitudinale posterioare

avnd ca echivalent clinic lumbago.

compresiunea elementelor nervoase situate n canalul rahidian, n principal a

nervului sciatic ale crui rdcini ies la nivelul lombar inferior.

De aceea n transportul obiectelor grele trebuie evitat flexia vertebral, aceasta realizndu-

se prin flexia coapselor i a genunchilor. De asemenea este necesar o mare atenie n

flexia vertebral lombar n cadrul diferitelor tehnici corporale.


10

Se deosebesc cinci tipuri generale de posturi:

1. Spatele normal : prezint curburi normale- "drepi gimnastic"

Verticala din fa trece prin varful nasului, mparte sternul n dou pri egale, se suprapune

simfizei pubiene i cade la mijlocul distanei dintre cele dou plane.

2. Spatele rotund: convexitatea dorsal coboara n regiunea lombar; concavitatea lombar

se micoreaz. Bazinul este uor nclinat nainte i n jos. Linia vertical a gravitaiei este

proiectat anterior, capul e nclinat anterior. Postura este tipic celor ce au depus eforturi

fizice grele de ridicare.

3. Spatele plat ( plan ) : se caracterizeaz prin tergerea curburilor toracale i lombare.

Linia vertical a gravitaiei este nemodificat. Omoplaii proemin posterior. Este predispus

la scolioze cu evoluie grav.

4. Spatele concav plan: dispare curbura toracal cu accentuarea concavitii, anteproiecia

i antenclinarea bazinului (postura rea).

5. Spatele concav rotund: se caracterizeaz prin accentuarea convexitii toracale i a

concavitii lombare (postura foarte rea).


11

2. Activitate static. Activitate dinamic

Solicitrile musculare sunt de dou feluri: statice i dinamice. ntre cele dou tipuri de travalii

sunt deosebiri n activitatea muchilor, implicaiile asupra circulaiei sanguine i a echilibrului

cardio-vascular.

n travaliul muscular dinamic se succed ritmic stri de tensiune cu cele de relaxare a

muchiului. esutul muchiului acioneaz ca o pomp asupra circulaiei sangvine.

Contracia muchilor produce pomparea sngelui. Relaxarea sa duce la umplerea

muchiului cu snge. Prin acest proces muchiul este irigat cu snge de la 10 la 20 de

ori dect n poziia de repaos. O activitate dinamic de intensitate normal executat n

ritm corespunztor poate fi prelungit n timp.

n travaliul muscular static - muchii se menin n stare de contracie pentru o perioad

mai lung. Un exemplu simplu este nsi poziia ortostatic ce solicit grupe musculare

de la gamb, coaps, olduri, spate.

n poziia aezat, efortul static este anulat i solicitrile musculare sunt reduse.

n postur culcat (clinostatic) aproape toate travaliile musculare sunt anulate i de aceea

este indicat pentru odihn.

Exemple de activiti statice: lucrul ortostatic, inerea ndelungat a unui obiect, rezistena

opus unei fore, lucrul cu minile suspendate, micrile foarte lente, lucrul aplecat.

2.1. Micarea corpului omenesc

Micarea unui corp reprezint aciunea de deplasare a respectivului corp datorat

interaciunii tuturor forelor care actioneaza asupra lui. Micarea corpului poate fi cuantificat

prin valorile, modificate n timp, ale unor coordonate fa de un sistem geometric de

referin.

n funcie de modul n care se desfoar micarea, se disting trei planuri principale:

1. Planul sagital

Planul sagital este cel care divide corpul ntr-o parte stang i ntr-o parte dreapt. Prin

extensie numim planul sagital orice plan paralel cu cel sus menionat.


12

El este planul n care se execut micrile vizibile din profil , n jurul unui ax transversal

(frontal) . O micare n plan sagital ce duce o regiune a corpului anterior fa de poziia

anatomic se numeste flexie.

Exemplu: flexia antebraului

Excepie fac:

anteproiecia pentru umr(considerat complex articular)

flexia dorsal pentru picior

extensia pentru gamb .

O micare n plan sagital ce duce o regiune a corpului posterior fa de poziia

anatomic se numete extensie.

2. Planul frontal

Planul frontal este cel care divide corpul ntr-o parte anterioar i una posterioar.

Este planul n care se fac micrile vizibile din fa n jurul unui ax sagital (antero-

posterior).

O micare n plan frontal care duce o regiune a corpului spre linia median a corpului se

numeste adducie.

Exemplu: adducia bratului, sau aplecarea n fa.

Pentru trunchi i gt o micare n plan frontal se numete nclinare lateral.

Exemplu: nclinare lateral dreapta.

Pentru degete, linia median dreapta a corpului este nlocuit de axa minii sau a

piciorului.

3. Plan orizontal

Planul transversal este cel care mparte corpul ntr-o parte superioar i una inferioar.

Este planul n care se realizeaz micrile vizibile de sus sau de jos n jurul unui ax vertical (

longitudinal ).

O micare n plan transversal care duce o parte a corpului n exterior se numeste rotaie

extern.

Exemplu: rotaia extern a coapsei.

O micare n plan transversal care duce o parte a corpului n interior se numete rotaie

intern.

Exemplu: rotaia intern a braului.

Pentru antebra rotaia extern se numete supinaie, iar rotaia intern pronaie.


13

Pentru trunchi rotaiile se realizeaz la stnga sau la dreapta.

n afara acestor micri mai exist un tip de micare complex numit circumducie. n

cadrul acestei micri, segmentul trece succesiv prin poziiile de flexie, abducie, extensie,

adducie i revine la poziia de flexie. Ea se poate executa i invers cu punct de plecare din

orice poziie.

Se mai descriu i micri speciale n cadrul crora se nscriu micrile de inversiune i

eversiune ale piciorului. Inversiunea reprezint micarea prin care se ridic marginea

medial a piciorului ( flexia plantar, adducia i supinaia piciorului) iar eversiunea este

miscarea invers.

Protracia reprezint micarea prin care o parte a corpului se deplaseaz spre anterior intr-

un plan paralel cu cel al solului, n timp ce retractia este micarea invers.

Un alt grup de micri este cel al ridicarii si coborarii unui segment al corpului (mandibula,

umeri).

Determinarea acestor planuri de micare este important n studierea tipului de micare i

aciunea ei asupra membrelor corpului.

O alt coordonat a micrii este traiectoria ei, locul geometric al poziiilor succesive pe care

le ocup un punct material n decursul timpului, n raport cu un sistem de referin dat.

Traiectoria unui punct poate fi o curb spaial sau plan.

Rotaia braelor copilului genereaz o traiectorie

curb spaial.

n imagine este exemplificat traiectoria palmei

care n acest caz este curb plan.


14

Planurile de micare n biomecanic,

Sursa: wikipedia.com

exemple de micri n plan sagital:

flexia piciorului i extensia braului

abducia/adducia braului n plan

coronal

rotirea capului definete o micare n

plan orizontal/transversal

Gradul de confort n micare este determinat de:

1. Relaia dintre planul n care se desfoar micarea

2. Traiectoria ei

3. Viteza micrii

4. Gradul de repetabilitate (dac este sau nu)

5. Ritmul de repetabilitate

6. Fora care acioneaz n timpul micrii n plus fa de cea a greutii proprii


15

2.2. Micri specifice coloanei vertebrale

Fiecare articulaie intervertebral are miscarile ei proprii, reduse. Micrile coloanei

vertebrale sunt n ntregime rezultanta micrilor pariale. Acestea sunt flexia, extensia,

nclinarea lateral, rotirea, circumducia.

1.Flexia micarea de nclinare anterioar.

Discurile intervertebrale sunt comprimate anterior i se nal posterior. Nucleul se

deplaseaz spre posterior. Toate ligamentele situate posterior de corpul vertebral sunt

puse n tensiune, cele situate anterior se relaxeaz.

2. Extensia micarea de nclinare posterioar.

Discurile intervertebrale se turtesc posterior si se nal anterior, nucleul este mpins spre

anterior; ligamentele anterioare sunt tensionate iar cele posterioare relaxate.

3. Inclinarea laterala se face prin turtirea discului de aceeasi parte, nalimea crete de

partea opus, spre care este impins i nucleul. Sunt tensionate ligamentele de partea

opus i relaxate cele din partea nclinat. n executarea acestor micri coloana

vertebral functioneaz ca o prghie de gradul III.

4.Rotaia se execut n jurul unui ax vertical ce trece prin centrul discului. Fibrele discului

sunt torsionate; discul poate scadea n inaltime, poate s apar compresia nucleului.

Toate ligamentele sunt torsionate.

Toi aceti factori combinai dau un anumit grad de confort ergonomic i ne preocup n

proiectare i design. S lum activitatea pe care o face o secretar ce aranjeaz

scrisorile i crile pe rafturi. n proiectarea ergonomic a spaiului ei de lucru ne punem

problema dimensionrii corecte a ctorva obiecte de mobilier: biroul, rafturile de

depozitare a obiectelor enumerate mai sus. Pentru acest lucru vom ine cont de:

Planurile n care se execut micrile-n cazul de fa acesta este unul sagital:

aplecri i ridicri n faa ei - rafturile vor fi aezate ntr-o poziie frontal fa de ea

Traiectoria pe care o face va trebui s fie ct mai simpl, adic cu poziii ct mai

lipsite de contosionri, vom avea grij la accesul rafturilor


16

De cte ori este nevoit s fac aceast micare determin nlimea de la care se

ridic i ajung rafturile, astfel nct ea s fac un num minim de aplecri sb nivelul

centrului de greutate, ceea ce ar spori stresul dat de propria greutate asupra zonei

lombare.

Ce anume va ridica i va aranja secretara va determina locul unde acele obiecte s

fie puse: cu ct sunt mai grele, ele vor fi asezate mai jos.

Micarea poate fi analizat fie:

fr a ine cont de cauze, respectiv fore, ci doar pe baza unor consideraii

geometrice - cinematic, sau

innd cont de interactiunea tuturor forelor care acioneaza asupra corpului- analiza

dinamic.

n cazul corpului uman, se poate considera fie micarea ntregului corp, privit ca un tot

unitar, fie micarea difereniat a diferitelor segmente sau ansambluri de segmente ale

corpului.

Fa de o direcie dat n spaiu exist doua micri elementare, respectiv:

micarea de translaie;

micarea de rotaie.

Micarile corpului uman sunt, n majoritatea situaiilor, combinaii ale celor dou micri

elementare fa de diversele axe ale sistemului de referin geometric considerat.

n biomecanic un sistem de referin mobil i are originea, n mod obinuit, n centrul

de greutate al corpului, deplasndu-se odat cu micarea corpului. Un astfel de sistem

de referin se mai numete sistem de referin relativ sau cardinal.

Forele care sunt aplicate oaselor, cartilajelor, ligamentelor, tendoanelor i muchilor

produc n interiorul acestora i stri locale de presiune, denumite i tensiuni, n funcie de

care sistemul dat poate fi considerat

traumatizat,

normal sau

performant.


17

2.3. Posturi

Postura reprezint poziia adoptat de operatorul uman n realizarea activitilor, pentru a

obine eficiena maxim, simultan cu un consum minim de energie. Solicitarea postural ia n

considerare toate eforturile ce apar n sistemul om-main-mediu, n timpul desfurrii

proceselor productive.

Cele mai frecvente posturi sunt:

poziia eznd (sedentar),

poziia ortostatic (n picioare),

poziia clinostatic (culcat) i

poziia mixt (alternativ).

Studiile asupra acestor posturi au evideniat c deosebirile dintre ele, sub aspect fiziologic,

sunt condiionate de:

consumul de energie reclamat,

gradul de solicitare al aparatelor circulator i respirator,

de contribuia aparatului osteoarticular, a sistemului muscular i nervos la meninerea

poziiei.

Toate acestea determin i anumite stri psihice cum sunt:

senzaia de comoditate,

confort, destindere sau, din contr

senzaia de tensiune psihic i oboseal.

Principala condiie pe care trebuie s o ndeplineasc poziia de lucru este ca aceasta s fie

o poziie normal, ceea ce corespunde unei aplecri n fa cu cel mult 1015 grade, fr

aplecare napoi sau lateral.

Principalul obiectiv al studiului solicitrii posturale este reducerea inconfortului n activitate i

creterea productivitii prin eliminarea pauzelor de odihn a diferitelor segmente ale

corpului omenesc, pauze ce intervin pe parcursul unei zile de munc.


18

Studiul solicitrii posturale a determinat aprecierea acestora n cinci clase, fiecreia

corespunzndu-i un nivel postural (Np), astfel:

Np = 1 solictarea postural foarte uoar care cuprinde aciuni n poziie

eznd pe scaun ergonomic, care poate alterna liber cu postura orto-comod;

Np = 2 solicitarea postural uoar corespunztoare adoptrii poziiei eznd

obligatorie pe scaun ergonomic, fr posibilitatea de alternare a poziiei n

picioare; sau munc n poziie orto-obligatorie, fr aplecri, fr ridicri de

greuti sau ridicri sporadice de greuti mici (5,8 13kg);

Np = 3 solicitare postural medie corespunde unei munci n poziie orto-

obligatorie, cu aplecri sau torsiuni sporadice ale trunchiului, cu ridicarea unor

greuti;

Np = 4 solicitare postural ridicat n cazul unor munci n poziie orto-

obligatorie, cu aplecri, torsiuni frecvente. n acest caz apare efortul static

prelungit i ridicarea, transportul unor greuti mari, n limite admise;

Np = 5 solicitare postural foarte ridicat n cazul muncii n poziie ortostatic,

cu ridicarea unor greuti ce depesc valorile limit admise (de exemplu: munc

n poziie clinostatic n mine, urcat pe stlpi, pe acoperi, legat cu chingi).

2.3.1. Poziia eznd prezint urmtoarele avantaje:

Oboseal redus, operatorul uman putnd lucra att cu membrele superioare ct i

cu cele inferioare un timp ndelungat;

Stabilitatea i echilibrul corpului sunt foarte bune, evitndu-se poziiile nefireti;

Ofer posibilitatea de a aciona simultan i/sau succesiv cu membrele inferioare n

execuia unor comenzi;

Confer membrelor superioare precizie n coordonarea micrilor;

Consumul de energie este redus;

Uureaz activitatea aparatului circulator.

Dezavantaje poziiei eznd sunt:

Slbirea muchilor abdomenului, curbarea spatelui i apariia unui disconfort cervical;

Defavorizarea organelor interne ale aparatului digestiv i respirator, n ceea ce

privete funcionarea acestora;

Disfuncionaliti circulatorii la nivelul membrelor inferioare (umflarea picioarelor,

furnicturi, varice).


19

Figura urmtoare exemplific problemele acestei posturi.


20

2.3.2. Poziia mixt sau alternativ d

posibilitatea alternrii solicitrii statice i dinamice

a muchilor la nivelul membrelor inferioare, datorit

posibilitii oferite operatorului uman de a schimba

postura ortostatic cu cea eznd, pe toat

perioada programului su de munc.

n consecin, operatorul realizeaz unele operaii

n picioare, iar apoi ocup poziia eznd pentru

altele.

Datorit alternrii posturilor se minimizeaz

efectele dezavantajelor poziiilor eznd i

ortostatic, dar efectul avantajelor asupra

corpului omenesc se amplific.

2.3.3. Poziia ortostatic are urmtoarele dezavantaje:

ngreunarea circulaiei sanguine n ntreg organismul i n special la nivelul

membrelor inferioare;

Greutatea corpului este repartizat pe o suprafa mic (baza de susinere a

organismului este redus), meninerea echilibrului este dificil;

Efortul cerebral este amplificat datorit necesitii meninerii echilibrului ntregului

organism n poziie vertical;

ndemnarea minilor scade, deci i precizia micrilor este mai mic;

Dac postura este de durat poate conduce la deformaii ale sistemului osos

(osteoarticular), tulburri ale sistemului vascular i la nivelul organelor interne.

Folosirea poziiei ortostatice este recomandat n urmtoarele situaii:

Amplitudinea micrilor de munc este mare (n afara sferei maxime de lucru);


21

Dimensiunile dispozitivelor de comand sunt mari;

Fora de acionare reclamat n procesul de munc este mare

Spaiul de amplasare al dispozitivelor informative i de comand este vast,

datorit numrului lor mare

Nu exist un spaiu prevzut pentru degajarea picioarelor i adoptarea unei

poziii eznd comod;

Exist posibilitatea de modificare a poziiei n timpul muncii.


22

3. Energie, stres i oboseal fizic

3.1. Energie fizic

Travaliul muscular poate avea loc n urma transformrii energie chimice n energie

mecanic, altfel spus, energia mecanic dezvoltat n contracia muscular, este generat

de sursele i rezervele stocate n muchi. Sursele energetice directe apar n urma unor

combinaii ale fosforului, glucozei i oxigenului, aduse de snge. Datorit oxigenului glucoza

este descompus treptat, transformnsu-se n acid lactic, ap i acid carbonic, proces

compplex, generator de energie, datorit cruia aportul sanguin contribuie decisiv la

eficiena mecanismului muscular. n timpul efortului muscular necesitile cantitii de snge

cresc de la 10 pn la 20 de ori.

Factorii ce sporesc energia sunt:

hrana bine dozat calitativ i cantitativ

durata i intensitatea normal a activitii

ambiana fizic corespunztoare

odihna i repaosul

ambiana psihic potrivit

instruirea i antrenamentul

Factorii cu influen pozitiv mresc resursele generale de energie vital. Solicitrile

datorate activitilor fizice, cerebrale sau nervoase, sunt canalele prin care se consum

resursele de energie.

3.2. Stres i factori de stres fizic. Oboseal fizic

n corpul omului care desfoar activiti fizice se produc diferite fenomene interioare care

duc la apariia, la un moment dat, a senzaiei de reducere temporar a facultilor fizice i

psihice, tendine spre inactivitate, fenomene manifestate prin senzaia de oboseal.

Prin oboseal nelegem: stare de slbiciune fizic, nervoas sau cerebral, exteriorizat

sau interiorizat, imaginar sau real care micoreaz capacitatea de munc a omului. n

timpul activitilor organismele sunt supuse la solicitri care provoac oboseal:


23

Solicitri fizice, senzoriale

Solicitri nervoase i cerebrale

Oboseala poate fi studiat sub dou aspecte:

complexitatea i proporiile acesteia

sursa oboselii

Relativ la complexitatea i proporiile oboselii, fiziologia este de dou feluri: muscular i

general. Oboseala muscular se regsete n masa muscular suprasolicitat. Oboseala

general este resimit de ntregul organism i se manifest prin creterea continu a

tendinei spre inactivitate. Senzaia de oboseal are un rol protectiv al organismului care

previne suprasolicitarea organismului. Ea d acestuia rgaz pentru a-i reface capacitatea

fizic. Cercetrile recente au descoperit c oboseala este o stare care apare la nivelul

sistemului nervos central i acioneaz cu ajutorul sistemului de inhibiie. Starea de oboseal

reprezint un rspuns al organismului la intervenia sistemului nervos central care, prin

reacii de inhibiie, permite organismului s se adapteze sau s-i refac toate funciile sale.

Organismul se regleaz la stimuli contieni i vegetativi datorit interveniei compensatorii i

n funcie de preponderena sistemului de inhibiie sau de activare a creierului, fiind n stare

de oboseal sau stare de aciune, apt pentru eforul fizic sau mental. Starea de oboseal are

cauze multiple cu efecte foarte diferite asupra organismului. Oboseala poate surveni n urma

solicitrilor:

consumul direct de energie n urma activitilor fizice, cerebrale, solicitrilor nervoase

consumul factorial de energie aprut n urma creterii consumului direct de energie

din cauza influenei negative a unor factori cum ar fi: intensitatea i timpul de

desfurare a activitii, mediul ambiental, calitatea i cantitatea necorsespunztoare

a hranei, insuficiena odihnei, ambian psihic nefavorabil, lipsa de instruire i

antrenament.

Oricare dintre aceti factori pot influena organismul, n cazul proporionrii corespunztoare

cu nevoile sau limitele de toleran ale acestuia. Ignorarea acestoi nevoi i limite conduce la

creterea direct proporional a consumului de energie, oricare din factorii amintii putnd

influena capacitatea fizic, mental i nervoas a omului.


24

Oboseala este determinat de natura solicitrilor organismului, astfel nct este de trei feluri:

fizic ce poate fi :

o dinamic ca rezultat al unui lucru mecanic efectuat ndelung

o static - apare n cursul unei inactiviti sau a unei posturi n care muchii

sunt solicitai pentru acest efort

senzorial

cerebral

Travaliul muscular este manifestat prin contracii musculare i este reprezentat de angajarea

n efort a diferitelor grupe de muchi. n timpul contraciilor musculare se produc procese

chimice n urma crora rezult energia necesar efecturii lucrului mecanic necesar. Dup

fiecare contracie are loc relaxarea muchiului timp n care rezervele de energie se refac.

ns, n cazul n care consumul de energie este mai mare dect posibilitatea de recuperare a

cestuia, are loc un dezechilibru metabolic manifestat prin micorarea capacitii de efort a

muchiului. Dup solicitri intense, n muchiul obosit rezervele energetice (zahr, oxigen,

fosfor) scad i se mresc, n schimb reziduriile (acidul lactic i bioxidul de carbon) care

provoac fenomenul de acidizare a esutului muscular.

3.2.1. Principii pentru economia micrilor i reducerea oboselii

nc de la Franck Gilbert, pionierul studiului micrilor i eficieneelor acestora pentru

uurarea efortului, s-au pus la punct i utilizat o serie de principii pentru economia micrilor

i reducerea oboselii.

Principiile de economie a micrii:

1. Micrile minilor s fie simetrice, continue i simultane

Omul are o construcie anatomica simetric i de aceea este firesc s execute micri

simetrice, dei ndemnarea i fora sa nu sunt egale la ambele pri. De aceea membrele

vor executa extrem de dificil micri inegale ca greutate i traseu, aritmice i neconcordante.


25

Un bun exemplu ar fi de exemplu tenisul.

Chiar dac activitatea principal este

executat doar de mna dreapt, fiecare

dintre ceilali muchi i membre

acioneaz n concordan.

Fig. x

2. Micrile s fie ct mai uoare, ct mai scurte i ct mai rare. Este bine s se

evite schimbrile brute i repezi n cursul micrii membrelor

Micrile sunt cu att mai obositoare cu ct sunt utilizate grupe de muchi importante,

numeorase, ce execut trasee lungi. Cele mai ne-obositoare sunt cel scurte, de exemplu din

degete sau nchieturi periferice dar nici acestea nu trebuie prelungite n timp. Cele mai bune

sunt cele alternative, ritmice i simetrice, care folosesc pe ct posibil fora gravitaional.

n funcie de zona n care se desfoar, micrile pot fi grupate n dou categorii:

a. micri n zona normal de lucru- pe o distan de max. 39 cm i un unghi nchis ce

depinde de activitate. Se execut activiti de precizie mai mare: bijuterie, tiere,

amestecare etc.

Un bun exemplu este clcatul rufelor. n aceast operaiune se pun multe probleme. Se utilizeaz greutatea mainii de clcat care suplinete mpingerea. Se calculeaz nlimea blatului astfel nct omul s nu stea prea aplecat nici minile s nu se ndoaie de la cot. Cele dou mini se ajut reciproc firesc i involuntar. Fierul de clcat se utilizeaz cu mna dreapt care este mai ndemnatic i mai puternic. La nceput pare simplu s netezeti doar cearceafuri dar, n timp este util schimbarea dimensiunii obiectelor i a detaliilor de netezit pentru a schimba grupele de muchi folosite.

Fig. x b. micri n zona maxim de lucru- un unghi deschis, spre 180 grade, cu o amplitudine de

68cm. Se execut activiti ce nu necesit aa de mare precizie cum ar fi mturatul.


26

3. n orice activitate se va urmri o succesiune logic a micrilor

Ca s ne edificm asupra acestui punct am s dau exemplu succesiunea operaiilor

necesare preparrii hranei:

1. Aprovizionarea

2. Depozitarea

3. Curarea, splarea,

4. Tranare

5. Preparare (amestecare, tiere, mixare, stoarcere etc)

6. Gtire la cald

Este normal ca dispunerea acestor spaii de lucru s urmeze un flux de circulaie firesc dat

de exact aceast ordine de operaiuni i nu intersectate. De asemeni, n aceste zone se vor

aeza obicte potrivite activitii. Nerespectarea acestei reguli va duce la dezordine i la o

amplificare a volumului de munc i a lungimii traseelor operaionale.

4. Se va stabili un loc exact i bine deteminat pentru instrumente i materiale de lucru.

De aceea exist bine-cunoscutul

triunghi de lucru la blaturile de

buctrie care reprezint legtura

funcional dintre:

Spltor

Maina de gtit

Frigider

Cu atenie la interaciunea cu

circulaia.

Nu exist un exemplu mai cunoscut dect activitile de preparare a hranei care

necesit activiti diferite i cer un anumit tip de instrumente aezate n locuri


27

accssibile, fixe i coerente cu activitatea pe care o deservesc i cu ordinea

operaiilor.

5. n activitate se va utiliza efectul gravitaiei pentru uurarea efortului

Se folosete efectul gravitaiei ndeobte la aciunile de evacuare i aprovizionare.

Instrumente specifice ar fi tobogane, plnii. Dar i mai sus-pomenita main de clcat.

6. Principiul gruprii- se vor utiliza serii de instrumente care se vor grupa n locuri

comprehensive pentru utilizator

Tocmai n virtutea acestui principiu este necesar prezena nc din faz de planificare i

concept a unui specialist, arhitect sau designer de interior care, mpreun cu beneficiarul

care i cunoate procesul muncii, s planifice i organizeze spaiul de lucru dup

specificul su. Se vor grupa spaiile, emenentele de mobilier, lucru i instrumente dup

fiecare tip de activitate n parte: aprovizionare, depozitare, ncrcare, tiere, clcare,

preparare.

7. Se vor lua msuri de securitate i de prevenirea riscului de accidente, acesta

fiind unul dintre principiile generale ale ergonomiei.


28

Tabelul urmtor sintetizeaz relaia dintre activitate i regulile ergonomice pentru diminuare

a efortului:

GRUPA SUBGRUPA REGUL EXEMPLE

ECONOMIA DE

MICRI N

FOLOSIREA

CORPULUI

MICAREA

SIMULTAN A

MINILOR I

BRAELOR

1. nceperea i terminarea

simultan a micrilor

pentru ambele mini

2. Minile nu vor rmne

inactive n acelai timp

dect n perioada

repaosului

3. Micrile braelor s fie

simetrice i simultane

Este mai facil s

distribui grutatea n

dou pri egale pe

care s le cari cu

ambele brae.

Dac acest lucru nu

se poate, mna liber

se va mica pe lng

corp pentru a menine

echilibrul i ritmul, n

mod simetric, corolat

cu cealalt ocupat

CHELTUIELI MINIME

DE ENERGIE

4. Micrile necesare vor

pune n aciune i cele mai

mici grupe de muchi

5. Micrile continue sunt

preferate celor discontinui

Este greu s ridicm ceva

dar este uor s

mpingem mousul cu

mna.

Este dificil s executm

cu mous-ul micri

discontinui i este firesc

s le face pe cele continui

i curbe.

UTILIZAREA FOREI

VITALE

6. Fora vital va fi folosit n

micri controlate

7. Micrile balistice sunt

preferate

RITMUL 8. Utilizarea unui ritm

repetitiv va uura munca

fizic din pricina impulsului i

a mecanicii mentale

AMENAJAREA

LOCULUI DE

MUNC

ORDINEA N ZONA

DE LUCRU

1. Toate instrumentele de

lucru vor avea un loc fix i

cunoscut

2. Materialele i

instrumentele vor fi aezate

n ordine

FOLOSIREA

GRAVITAIEI

Utilizarea greutii

instrumentelor i a

materialelor n activitate

Tobogane pentru

evacuare

Planuri nclinate

pentru rostogolirea

unor corpuri

Coborrea unor

materiale pentru

aezarea lor n oper


29

ILUMINAREA

SUPRAFEEI DE

LUCRU

Iluminarea se va prevedea

n corcondan cu activitatea

executat:

Poziionare

Tip de lumin

Intensitate

Lampa de birou

Lumina general

Spotul de lucru

CONCEPIA

INSTRUMENTE

LOR DE

LUCRU

LIBERTATEA

MINILOR

Pe ct este posibil se vor

executa micri i cu alte

pri ale corpului pentru a

scuti ct mai mult mna.

Liftarea unor obiecte cu

instrumente acionate la

picior

COMBINAREA I

PREPOZIIONAREA

Instrumentele vor fi aezate

ntr-o ordine corespondent

procesului muncii,

prestabilit i cunoscut

Instrumentele de lucru la

desen

SARCINA

DEGETELOR

Sarcina degetelor va fi

repartizat n funcie de

proprietile mobile ale

acestora

Micrile la

executarea unei

machete de lucru

Activitatea de croire a

materialelor

DIMENSIUNEA

ORGANELOR DE

COMAND i a

INSTRUMENTELOR

Concordana ntre

dimensiunile instrumentelor

de lucru, antropologia

operatorului i activitatea

executat

Cuitele de buctrie

Dimensiunile aparaturi

electrocasnice


30

Bibliografie:

Albu I., Georgia R., ed. Anatomie topografica, Bucuresti, Ed. All, 1994

Baciu, C, Anatomia funcional i biomecanica aparatului locomotor, Editura Sport-

Turism, Bucureti, 1977.

Cerbulescu C, Ifrim M., Maros T., Niculescu Gh., ed. Atlas de anatomie umana, vol.I,

Bucuresti, Ed. Stiintifica si Enciclopedica, 1983

4. Cerbulescu C, Ifrim M., Maros T., Niculescu Gh., ed. Atlas de anatomie umana,

vol.II, Bucuresti, Ed. Stiintifica si Enciclopedica, 1984

5. Cerbulescu C, Ifrim M., Maros T., Niculescu Gh., ed. Atlas de anatomie umana,

vol.III, Bucuresti, Ed. Stiintifica si Enciclopedica, 1985

6. Cordun M., ed. Kinetologie medicala, Bucuresti, Ed. Axa, 1995

Diaconescu N., Rottenberg N., Niculescu V., ed. Ghid de anatomie practica,

Timisoara, Ed. Facla, 1988

Nenciu, Georgeta., Biomecanica n educaie fizic i sport, Editura Fundaiei

Romnia de Mine, 2008.

BIOMECANICA

Documents

Transcript of BIOMECANICA