Samenvatting biomechanica

Biomechanica
HC 1 15-4-2025 (H1 en H2 t/m 37)
Introductie en kinematica
Narrow-based gait bij mensen met Parkinson’s Disease (PD)
 Waarom hebben mensen met PD narrow-based gait?
 Rigiditeit vermindert de beweging van het massazwaartepunt
 Minder breed gangspoor nodig om balans te bewaren
 Lakmoesproef bij gezonde volwassenen
 Instructie om te lopen terwijl je je romp stijf houdt
Wat is biomechanica?
 Mechanica
 Leer van de wetten van evenwicht en beweging van lichamen.
 Biomechanica
 Toepassen van mechanica op biologische systemen.
Klassiek mechanica ( Newton)
 Het onderdeel van de natuurkunde dat zich bezighoudt met evenwicht en
beweging van voorwerpen onder invloed van de krachten.
 Statica
 Kinematica
 Dynamica
Statica
 Evenwichtsleer
 Het evenwicht van lichamen die onderhevig zijn aan krachten
 Geen beweging
Kinematica vs. dynamica
 Kinematica: beschrijft de beweging zonder de oorzaak
 Beweging van lichamen
 Gewrichtshoeken
 Dynamica (kinetica): beschrijft de relatie tussen de beweging en de
oorzaak hiervan
 Krachten en momenten Newton
Assenstelsels
Een object waarvan de beweging wordt beschreven wordt in de kinematica een
‘lichaam’ genoemd.
 Referentiekader voor een lichaam in de ruimte (assenstelsel)
 Rechthoekige coördinaten
 Bol coördinaten
 Cilinder coördinaten
Het is gebruikelijk om een rechts georiënteerd, rechthoekig assenstelsel te
gebruiken de assen staan onderling loodrecht op elkaar (rechthoekig) en je

,moet de positieve x-as 90o tegen de klok in draaien om bij de positieve y-as uit te
komen (rechts georiënteerd).
Anatomische referenties
 Transversaal vlak
 Frontaal vlak
 Sagittaal vlak
Benaming vlakken  assen
Je beweegt in een vlak, maar roteert in een as.
Beweging rond lichaamsassen
 Transversale as (links-rechts)
 Sagittale as (voor-achter)
 Longitudinale as (boven-onder)
‘Buigen en strekken’
 Aanzicht: Sagittale vlak
 Beweging: Transversale as
‘Opzij bewegen en terug’
 Aanzicht: Frontale vlak
 Beweging: Sagittale as
‘Rotatie’
 Aanzicht: Transversale vlak
 Beweging: Longitudinale as
Type lichamen (niet perse menselijk lichaam, kan ook een blokje zijn)
 Puntlichaam (enkel punt in de ruimte, middelpunt van een bol)
 Neemt geen ruimte in
 Kan niet van oriëntatie veranderen
 Uitgebreid lichaam
 Werkelijkheid
 Alles is vervormbaar
 Star lichaam (pointer, onderarm)
 EN: Rigid body
 Afstand tussen elke twee punten op dit lichaam kan niet veranderen
 Stijf, niet alleen positie, maar ook roteren
 Translatie en rotatie
Menselijk lichaam
 Star lichaam (bot)
 Uitgebreid lichaam (ruggenwervels)


Positieregistratie
 Puntlichaam alleen positie van het bolletje

,  Star lichaam zowel positie als rotatie
Vrijheidsgraden
Om de positie van een lichaam of samenstelling van lichamen ten opzichte van
een gekozen assenstelsel vast te leggen worden coördinaten gebruikt. Daarbij
verstaan we onder de ‘positie van een lichaam’: de positie van alle punten die
deel uitmaken van dat lichaam.
Bij gebruik van een te klein aantal coördinaten ligt de positie van het lichaam niet
volledig vast. Bij het gebruik van een te groot aantal coördinaten zijn niet alle
coördinaten nodig om de positie eenduidig vast te leggen: dit brengt het risico
met zich mee dat er inconsistentie tussen de coördinaatwaarden optreedt.
 Het minimaal aantal variabele coordinaten waarmee een lichaam kan
worden vastgesteld het beschrijft in hoeveel richtingen iets kan
bewegen.
 EN: Degrees of Freedom (DoF)
 Hoeveel zijn er voor 1 star lichaam?
 3 voor translatie (omhoog, omlaag, voor, achter en links en rechts)
 Maar kan ook roteren, dus 6 vrijheidsgraden.


 Puntlichaam
 Alleen positie geen rotatie
 2 vrijheidsgraden in 2D
 3 vrijheidsgraden in 3D
 Star lichaam
 Positie en rotatie
 3 vrijheidsgraden in 2D
 6 vrijheidsgraden in 3D
 Uitgebreid lichaam
 Positie en rotatie
 Vervorming van het lichaam
 In principe 6 vrijheidsgraden, maar complex door vervormbaar
lichaam.
Het aantal DOF wordt 1 minder voor elke beperking van de
bewegingsmogelijkheden die wordt opgelegd aan een lichaam of samenstelling
van lichamen.
Vrijheidsgraden
 Een schip op het water
 Translatie?
 Rotatie?
Synoviale gewrichten ingedeeld naar vorm van kop-kom
 Bewegingsvrijheid:
 Vrijheidsgraden


1-Assig

,  Draaigewricht 1e en 2e wervel
 Scharniergewricht elleboog, knie, vingers
 Rolgewricht radius-ulna
2-Assig
 Zadelgewricht carpalia- os metacarpale van duim
 Ei/elipsvormig gewricht onderarm-pols
3-Assig
 Kogelgewricht schouder, heup
Eenheden en dimensies (niet weten)
 SI stelsel
 Drie belangrijkste eenheden?

1. Hoe lang is een meter?
 Afstand van licht in vacuum na 1/299792458 s
2. Hoe zwaar is een kilo?



3. Hoe lang duurt een seconde?
 De duur van 9192631770 perioden van de straling die overeenkomt
met de twee hyperfijnniveaus van de grondtoestand van het atoom
cesium 133 dat in rust is bij een temperatuur van 0 Kelvin.
Eenheden en dimensies - Kinematica
 Positie
 Snelheid
 Versnelling

 1D, 2D en 3D
 Van puntlichaam, star lichaam of uitgebreid lichaam.




 Hoek
 Hoeksnelheid
 hoekversnelling




Rechtlijnige beweging (1D)
Voor de beschrijving van de beweging van elk lichaam dat 1 DOF heeft is 1
coördinaat genoeg om de positie vast te leggen.