Modul C: Biomehanika

Opis predmeta

Uvod v biomehaniko (razvoj skozi zgodovino, aktualna področja, znanstveni pristop k biomehanskim študijam) in osnovni pojmi; Mišično-skeletni gibalni sistem pri človeku (model mišice kot aktuatorja, mehanika sklepov); Obravnava togih in deformabilnih teles v mirovanju (osnove statične analize, težišče, ravnotežje, notranje obremenitve, deformacije); Obravnava biomehanskega sistema človeka v gibanju (opis kinematičnih in kinetičnih parametrov, mehanika sklepov, merjenje gibanja in določitev obremenitev v sklepih, energijske razmere, ocenjevanje funkcionalnih sposobnosti, zakonitosti gibanja pri dinamičnih manevrih hoje, teka, vstajanja in veslanja ); Gibalna vadba z inteligentnimi napravami s sprotno biomehansko analizo in posredovanjem povratne informacije.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 2. stopnja

Cilji in kompetence

Cilj predmeta Biomehanika je študentu podati znanje tehniške mehanike, ki je uporabno pri študiju gibanja živih sistemov. Predmet vključuje področja, ki obravnavajo gibanje in mirovanje togih in deformabilnih teles. Študent spozna principe uporabe Newtonove mehanike in senzornih sistemov pri analizi gibanja človeka. Predmet daje teoretične osnove za interdisciplinarno delo na področju ocenjevanja ter rehabilitacijske ali športne vadbe gibalnega sistema človeka. Hkrati je z vidikov prenosa rešitev narave v tehniko pridobljeno znanje podlaga za razvoj robotskih sistemov, umetnih organov, biomaterialov, rehabilitacijskih pripomočkov, simulacijskih modelov in inteligentnih naprav za vadbo v rehabilitaciji in športu.

Metode poučevanja in učenja

Na predavanjih so predstavljene teoretične osnove obravnavanih poglavij skupaj s prikazom rešitev enostavnih praktičnih primerov. Študentom je na voljo študijski material s podrobno vsebino. Praktično delo poteka v okviru laboratorijskih vaj. Te so zasnovane projektno v več delih, v katerih se študentje postopoma seznanjajo s problemom in instrumentacijo. Projektno skupino sestavljata dva ali trije študentje, ki opravijo biomehansko analizo gibalnega manevra pri športni vadbi, npr. skoka, kolesarjenja, veslanja ali teka. Ob koncu semestra študentje poročajo o končnih rezultatih s primerjavo izsledkov iz literature.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

razviti matematični model gibanja deformabilnih in nedeformabilnih materialnih teles,
opisati biomehanske pogonske mehanizme,
uporabiti senzorne sisteme za merjenje parametrov gibanja in obremenitev človeškega telesa, ki so v uporabi v kliničnem ali športnem okolju,
analizirati gibanje človeka in učinke na njegovo telo,
izračunati obremenitve v sklepih večsegmentnega sistema med gibanjem,
razložiti mehanizme večnožne lokomocije in vzdrževanja ravnotežja.

Temeljni viri in literatura

J. D. Humphrey, S.L. Delange, An Introduction to Biomechanics, Solids and Fluids, Analysis and Design, Springer Verlag, New York, 2004.
Y.C. Fung, Biomechanics, Mechanical Properties of Living Tissues, Springer Verlag, New York, 2004.
D. A. Winter, Biomechanics and Motor Control of Human Movement, John Wiley & Sons, New Jersey, 2009.
D. Knudson, Fundamentals of Biomechanics, Springer, New York, 2021.
M. Nordin, V. H. Frankel, Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System, Wolters Kluwer Health, 2012.