Elemente de mecanicacu aplicatii biomedicale

UMF Carol DavilaBiofizica Medicala

seminar

Dr. Magda Mocanu23.03.2009

2

Marimi scalare si vectoriale

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/Vector_by_Zureks.svg

kg

Ex: masa, cantitatea desubstanta

Ex: forta, intensitatea campuluielectric, intensitatea campuluimagnetic

3

Compunerea vectorilor

Curs Dr. Diana Ionescu

m. pectoral mare

m. dorsal mare

4

Mecanica

I. Cinematica

II. Dinamica

III. Statica

5

I. Cinematica

6

Parametrii cinematici

• Spatiu• Timp• Sistem de referinta• Viteza• Acceleratie• Inertie• Viteza unghiulara• Acceleratie unghiulara

7

Spatiul si timpul- sunt forme fundamentale de existenta a materiei

Spatiu= este tridimensional, continuu si caracterizeaza

pozitia corpurilor

Timp (t)= este infinit, continuu, ireversibil si caracterizeaza

durata si succesiunea fenomenelor

8

Sistem de referinta 3D

http://en.wikipedia.org/wiki/Cartesian_coordinate_system

9

Parametrii cinematicii

t

2/ srad

tva

Acceleratieunghiulara

Acceleratie

rad/sVitezaunghiulara

m/sViteza

UIEcuatie/Simbol

MarimeUIEcuatie/Simbol

Marime

t

txv

2/ sm

10

Inertie

= este rezistenta obiectelor de a-si schimbastarea de miscare

11

Clasificarea miscarilorMiscarea

(traiectorie)

Rectilinie(parametrii)

Curbilinie(parametrii)

Rectilinie uniformav = ct; a = 0 Rectilinie variata Curbilinie uniforma

v = ct Curbilinie variata

Incetinitaa < 0

Accelerataa > 0

12

Elemente de cinematica umana

• E. J. Marey (1830-1903)A studiat forme ale locomotiei umane:

1. Mersul2. Alergarea3. Saritura

13

Mersul

= succesiune de perioade de sprijinunilateral despartite de perioade de sprijindublu

14

Legi ale pasilor

1. lungimea medie a pasului normal este mai mare la bărbat (120 cm), decât la femei (100 cm)

2. la ambele sexe, pasul drept (piciorul stâng fiindcel de sprijin) este mai mare decât pasul stâng

3. depărtarea laterală a picioarelor în timpulmersului este mai mică la bărbaţi (11-12 cm) decât la femei (12-13 cm)

15

Alergarea

= se compune dintr-o serie de perioade de sprijinunilateral al corpului pe sol, separate prinperioade de suspensie; nici un moment picioarele nu se găsesc simultan pe sol

16

Saritura

= are două faze, care presupun existenţaambelor picioare simultan fie pe sol fie înaer.

17

II. Dinamica

18

Marimi ale dinamicii

• Masa• Forta• Impuls• Moment al forţei• Lucru mecanic• Energie (cinetică, potenţială)• Putere

19

Marimi ale dinamicii

kg m/sp = mvImpulsul

NmM=r x F

r = bratul F

Mom fortei

NFForta

kgmMasa

UIEcuatie/Simbol

Marime

20

Lucrul mecanic (L)

= forta care actioneaza asupra unui corp pentru a produce o deplasare

1 J = 1 N * m

L = Fd cos θ

F – fortad - deplasareaUnghiul Ɵ – unghiul dintre vectorul fortasi vectorul deplasare

1 J = 1 N * m

L = Fd cos θ

21

Energia cinetica (Ec)

• Energie de vibratie• Energie de rotatie• Energie de translatie

Ec = ½ m v^2

22

Energia potentiala (Ep)

• Energia inmagazinata de un obiectdatorita pozitiei obiectului

Ep = mgh

m – masag – acceleratia gravitationalah – inaltimea

23

Puterea (P)

= lucrul mecanic efectuat in raport cu timpul

1 W = 1 J/ 1s

P = L / t

24

Principiile dinamicii• 1678, Isaac Newton

Principiul inertiei= un corp îşi păstrează starea de repaus sau de mişcare

Principiul fundamental al dinamicii= vectorul forta este proportional cu produsul dintre masa si vectorul

acceleratie

Principiul actiunilor reciproce= daca un corp actioneaza asupra altui corp cu o forta, numita actiune,

cel de-al doilea corp actioneaza asupra primului cu o forta egala in modul si opusa ca sens, numita reactiune

amF

25

Elemente de dinamica umanaLucrul mecanic efectuat de muschi

Lucrul mecanic net:• lucrul mecanic intern (ex: mersul sau alergarea)

• lucrul mecanic extern(ex: ridicarea unei greutati, impingerea unei

masini)

26

Lucrul mecanic extern

Curs Dr. Diana Ionescu

L = lucru mecanicF = fortaC = contractie

L ~ FL ~ C

L ~ S x l ~ V

S = suprafatal = lungimeV = volum

F ~ SC ~ l

• este efectuat de catre muschi impotriva unor forte care sunt externe corpului

27

III. Statica

28

Echilibru

= un corp este in echilibru daca sumafortelor care actioneaza asupra lui estezero si suma momentelor fortelor estenula.

29

Echilibru de sprijin

Instabil IndiferentStabil

Curs Dr. Diana Ionescu

30

Parghii= masini mecanice foarte simple (o bara rigida) folosite

pentru a multiplica forta sau deplasarea in conditii optime

F – punct de aplicare al forteiR – punct de aplicare al rezistenteiS – punct de sprijin(rezultanta fortelor aplicate)

Curs Dr. Diana Ionescu

31

Scripeti

= disc cilindric cu o scobitură sub formă de şanţcare permite circularea unui cablu, se poate rotiîn jurul unei axe de simetrie, fiind în echilibruindiferent

32

Elemente de statica umana

http://www.answers.com/topic/first-class-lever

Forta

Greutate cap Forta musculara

RezistentaSprijin

Sprijin

Parghie de grad I

33

Elemente de statica umana

http://www.answers.com/topic/second-class-lever

Forta

Sprijin

Rezistenta

Forta

Rezistenta

Sprijin

Parghie de grad II

34

Elemente de statica umana

http://www.answers.com/topic/third-class-lever

Forta

Sprijin

Rezistenta

Forta

Sprijin

Rezistenta

Parghie de grad III