Biomecanica sistemului osos

1.Introducere in Biomecanica

1.1.Evolutia Biomecanicii

Biomecanica este o ştiinţă a naturii care studiază legile obiective ale echilibrului şi mişcării corpurilor materiale vii.

Biomecanica are diverse definiţii în literatura de specialitate, precum :

-ştiinţa care studiază acţiunea şi efectul forţelor interne şi externe asupra sistemelor biologice ;

-ştiinţa care studiază mecanica corpurilor vii, în special acţiunea forţelor exercitate de muşchi şi gravitaţie asupra sistemului osos ;

-ştiinţa care studiază cum se mişcă organismele vii, cum se dezvoltă acestea etc. în relaţie cu principiile mecanicii ;

-aplicaţie a legilor mecanicii la structurile vii, ca de exemplu sistemul locomotor ;

-studiază aplicaţiile legilor mecanicii şi acţiunii forţelor asupra structurilor vii.

Istoria ştiinţelor începe, în cele mai multe cazuri, în Grecia antică; astfel, şi

biomecanica îşi are originile în Grecia antică.

Dintre cei mai importanti contribuitori la dezvoltarea si studiul corpului uman cu toate aspectele sale amintim:

- În timpul Renaşterii, o contribuţie substanţială la dezvoltarea cursurilor de mecanică, a unor proiecte inginereşti militare şi civile a adus-o Leonardo da Vinci (1452–1519). Studiind anatomia prin prisma mecanicii, Leonardo da Vinci a contribuit la înţelegerea unor concepte din biomecanică. El a analizat forţele musculare, considerându-le a fi de tipul unor vectori cu direcţia cunoscută, trecând prin punctele de inserţie osoasă şi, de asemenea, a studiat funcţionarea articulaţiilor osoase.

- Părintele mecanicii şi, implicit, al biomecanicii este considerat a fi Galileo Galilei (1564–1642), personalitate ce a dominat lumea ştiinţifică a timpului său. În domeniul biomecanicii, el a particularizat şi adaptat concepte din mecanică la structura osoasă şi a pus bazele alometriei (domeniul ce studiază legile de dezvoltare a unor părţi ale organismului viu în directă legătură cucreşterea întregului organism). Geniul lui Galileo s-a manifestat atât în matematică, deci un domeniu teoretic, cât şi în domeniul observaţiilor experimentale, toate studiile întreprinse contribuind la fundamentarea unor ştiinţe sau a unor metode ştiinţifice de investigare.

- Isaac Newton (1643–1727), în lucrarea Principia Mathematica Philosophiae Naturalis, a pu bazele moderne ale dinamicii în mecanică. În această lucrare a formulat axiomele sau legile mişcării, care exprimă legătura dintre forţe şi efectele lor.

Aceste principii sunt admise ca postulate ale mecanicii clasice :

I. Principiul sau legea inerţiei (propus în 1638 de Galileo):

Care afirmă că un corp îşi păstrează starea de repaus sau de mişcare rectilinie şi uniformă atât timp cât nu intervine vreo acţiune mecanică care să-i modifice această stare.

II. Principiul sau legea acţiunii forţei :

Care afirmă că forţa care se exercită asupra unui punct material îi imprimă acestuia o acceleraţie dirijată după suportul forţei, având acelaşi sens cu ea şi al cărei modul este egal cu raportul dintre modulul forţei şi masa punctului.

Expresia vectorială a acestui principiu, respective : F = m⋅ a mai poartă şi denumirea de ecuaţia fundamentală a Dinamicii.

Dacă F = 0 , rezultă a = 0 , ceea ce confirmă principiul inerţiei şi arată că între cele două legi nu există contradicţii.

III. Principiul sau legea acţiunii şi reacţiunii :

Care afirmă că acţiunii reciproce dintre două puncte materiale sunt egale şi direct opuse, adică

ij ji F = −F ,unde primul indice al forţei F reprezintă punctul (corpul) care suportă acţiunea iar indicele al doilea reprezintă punctual (corpul) din partea căruia se transmite acţiunea (agentul motor).

Altfel spus, acest principiu afirmă că pentru fiecare acţiune există o reacţiune egală în mărime şi opusă ca sens.