biomekanikk - publishon

Biomekanikk

Ola Eriksrud, MSPT, FAFS Seksjon for fysisk prestasjonsevne Norges idrettshøgskole

Læringsmål Studenten skal kunne gjøre rede for: • Hva menes med biomekanikk • Kraft/spenning og måleenheter • Dreiemoment

© Ola Eriksrud

Forelesningsoversikt •  Biomekanikk •  Newtons lover •  Krefter •  Moment •  Mekanisk system

© Ola Eriksrud

Biomekanikk •  Mekanikk - læren om

sammenheng mellom kraft og bevegelse

•  Biomekanikk - mekanikk anvendt på et biologisk system

© Ola Eriksrud

Hvorfor biomekanikk? •  En nødvendighet for å forstå

idrett •  Ulike idretter kan ha til hensikt å

•  Løpe fort •  Hoppe høyt •  Løfte tungt •  Utføre estetiske/akrobatiske

bevegelser •  Gjøre raske

retningsforandringer •  Disse prestasjonene optimeres

ved koordinasjon av kroppsegmenter via muskelkrefter.

© Ola Eriksrud

• www.anybodytech.com

© Ola Eriksrud

Hvorfor biomekanikk?

•  Biomekanikk brukes i mange områder •  Hvorvidt barn med Cerebral

Parese bør opereres eller ei •  Hvorvidt operasjonen var

vellykket

© Ola Eriksrud

Hvorfor biomekanikk? •  Biomekanikk brukes i

mange områder •  Hvordan man bør utforme

arbeidsplassen for å unngå belastningsskader (ergonomi)

• www.anybodytech.com

© Ola Eriksrud

Hvorfor biomekanikk? �  Hvordan eldre kan unngå å

falle

© Ola Eriksrud

Komplekse greier...

Robertson, G. (2004) Research methods in biomechanics

© Ola Eriksrud

Kraft og bevegelse •  Vi kan skape bevegelse ved at

muskelen kontraheres

•  Muskelen genererer da kraft

•  En kraft måles i Newton (N)

•  Hva er en kraft?

© Ola Eriksrud

Kraft og bevegelse •  Vi skaper bevegelse ved at

muskelen kontraheres

•  Muskelen genererer da kraft

•  Sammenhengen mellom kraft og bevegelse er gitt ved Newtons 2. lov

•  Kraft måles i Newton (N)

© Ola Eriksrud

Newtons lover •  Kraft kan få en masse (m) til å akselerere (a) som

er gitt ved forholdet ∑F=m�a (Newtons 2. lov) •  En kraft kan endre retningen til en bevegelse •  Kraft er en vektor = retning og størrelse •  Dersom et legeme beveger seg med en konstant

fart uten en retningsforandring, eller står i ro, er summen av kreftene lik 0 (∑F=0) (Newtons 1. lov)

•  Dersom et legeme virker på et annet med en kraft vil det andre legemet virke tilbake med en motsatt rettet og like stor kraft (Newtons 3. lov)

© Ola Eriksrud

Krefter

Fjernkrefter •  Gravitasjon (G=m�g)

•  Strøm

Kontaktkrefter

•  To legemer i kontakt vil påvirke hverandre med krefter

Neuman, D. A. (2002) Kinesiology of the musculoskeletal sytem

© Ola Eriksrud

Indre krefter •  Muskel

•  Leddkapsel

•  Leddbånd etc.

Ytre krefter •  Gravitasjon

•  Reaksjonskraft fra underlaget

•  Luftmotstand

Krefter

© Ola Eriksrud

Krefter •  Gravitasjonskraften

•  Normalkraften

G

N

© Ola Eriksrud

Krefter Skalar •  Størrelse

Vektor

•  Størrelse

•  Retning

Newtons 3. lov

•  Kraft=motkraft

© Ola Eriksrud

Krefter - egenskaper •  Kontaktpunkt •  Retning •  Størrelse

© Ola Eriksrud

•  Gravitasjon: massesenteret

•  Muskel: hvor muskelen fester seg til et segment (utspring eller feste)

Krefter - kontaktpunkt

© Ola Eriksrud

Krefter - retning •  Gravitasjon: nedover

•  Muskel: vekk fra kontaktpunktet

F

G

© Ola Eriksrud

Krefter - størrelse •  F=m�a

•  Gravitasjon: Tyngden

•  Muskel: spenning utviklet i muskelen

© Ola Eriksrud

Krefter •  En kraft har en tendens til å skape både en

lineær og rotasjonsbevegelse.

© Ola Eriksrud

Dreiemoment •  Dreiemoment = kraft�momentarm

ü En kraft som virker på et legeme vil kunne skape et dreiemoment

ü Dreiemomentet er produktet av den vinkelrette avstanden fra kraftens virkeretning til momentpunktet (som oftest omdreiningspunktet/omdreiningsakse)


© Ola Eriksrud

Dreiemoment Momentbalanse • Dersom vi har en jevn vinkelhastighet i leddet , eller statisk posisjon er summen av dreiemomentene lik 0. Newtons 3. lov på rotasjonsform (Τ=0)


© Ola Eriksrud

Dreiemoment •  Vi beveger ulike segmenter (knokler)

ved at musklene utvikler kraft som virker en avstand, momentarm, fra et omdreiningspunkt

•  Muskelkraften vil forsøke å trekke utspring og feste nærmere (avh. av ytre motstand)

•  Muskelkraften vil skape et dreiemoment om ett (eller flere) ledd.

•  M. brachialis kan generere et fleksjonsmoment i albuen

•  M. biceps brachii kan generere et fleksjonsmoment i albuen og skulderleddet

•  M. triceps brachii kan generere et ekstensjonsmoment i albuen og skuldereleddet Neuman, D. A. (2002) Kinesiology of the musculoskeletal sytem

© Ola Eriksrud

Dreiemoment og muskelfunksjon For å løfte en vekt må musklene minst generere et like stort dreiemoment, indre dreiemoment, som den ytre belastningen tilsier, ytre dreiemoment. Konsentrisk virkemåte • Indre dreiemoment > ytre dreiemoment Eksentrisk virkemåte • Ytre dreiemoment > indre dreiemoment Isometrisk virkemåte • Ytre dreiemoment = indre dreiemoment

Dreiemoment

© Ola Eriksrud

Mekanisk system - kroppen

N • N

Robertson, G. (2004) Research methods in biomechanics Tveit, P. (2000) Bevegelseslære

© Ola Eriksrud

Mekanisk system - underarmen

Norkin, C.C. & Levagie, P.K. (1992) Joint structure and function – a comprehensive analysis.

G

© Ola Eriksrud


Ytre og indre krefter og momenter i en bicepscurl •  Momentbalanse mhp omdreiningsaksen i albuen

(ΣΤ=0)

•  Fbiceps � 0.025m - Gvekt � 0.32m = 0

•  Fbiceps = 0.32m/0.025m � Gvekt

•  Fbiceps= 12.8 � Gvekt

• Fvekt

• Fbiceps

© Ola Eriksrud

Ytre moment •  De ytre momentarmene kan variere i løpet av

en øvelse som knebøy

Ytre moment

•  De ytre momentarmene kan variere i løpet av en øvelse som knebøy

•  For å kontrollere bevegelsen må musklene våre skape et motsatt rettet indre moment over hvert ledd

m. quadriceps

• - Tverrsnitt

• - Muskellengde i

•  kritisk løftefase

Antropometri:

Lengde på lår legger, rygg mm.

• Glutealmuskulatur

• - Tverrsnitt

• - Muskellengde i

•  kritisk løftefase

Neural aktivering av agonister og antagonister

(koord./balanse)

Psykologiske faktorer (vilje/ motivasjon)

Tensjon i patellarsenen

Plantarfleksorer

Tverrsnitt

Muskellengde i kritisk løftefase

Leddvinkler

•  kne, hofte og ankel

Momentarm:

Strekkapparatet i beina

biomekanikk - publishon

Documents