UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN

Transcripción

1 UNVESDAD NACONAL DE SAN JUAN ACULTAD DE NGENEÍA BONGENEÍA CÁTEDA: "BOECÁNCA" PÁCTCA DE GABNETE Nº : Análisis Cinético del ovimiento Humano Elaborado por: Dra. n. Silvia E. odrio (Profesor Titular) Bioin. Carina del Valle Herrera (Jefe de Trabajos Prácticos) AÑO 08

2 Universidad Nacional de San Juan Carrera de Bioineniería, Cátedra Biomecánica PÁCTCA DE GABNETE Nº OBJETVOS: Análisis Cinético del ovimiento Humano nterar los conocimientos teóricos desarrollados en la Unidad, referidos a la cinética de cuerpos ríidos aplicada al análisis de una actividad humana, tal como la locomoción. NTODUCCÓN La Cinética es una rama de la Dinámica de Cuerpos íidos que estudia la acción de las fuerzas que eneran los movimientos. La combinación de datos cinemáticos (que reistran el movimiento de un sujeto, capturado por ejemplo a partir de un sistema de videorafía), cinéticos (obtenidos por ejemplo, mediante plataformas de fuerza que reistran las componentes de la fuerza de reacción del suelo) y antropométricos (datos sobre las características físicas del sujeto) permiten un análisis de las fuerzas netas que producen los músculos para enerar el esto o movimiento del cuerpo humano considerado. El análisis que utiliza datos del movimiento para calcular datos de fuerzas producidas se denomina Análisis Dinámico nverso (o Solución nversa). Además, para realizar este análisis se necesita un modelo que represente las extremidades de interés. En biomecánica, tradicionalmente se utiliza un odelo de Cuerpos últiples (cuerpos ríidos vinculados por juntas cinemáticas, que representan respectivamente los sementos óseos y articulaciones anatómicas del cuerpo humano). Asimismo, dependiendo de la articulación considerada y del tipo de análisis a efectuar, las juntas pueden tener de a GDL. En el modelo D que se utilizará en esta uía para modelar a la extremidad inferior durante la marcha, se considera que las juntas que representan a las articulaciones de cadera, rodilla y tobillo son tipo bisara y por lo tanto, tienen solo GDL (iura ). torso - torso iura : Diarama de fuerzas y momentos sobre el modelo de la extremidad inferior durante la fase de apoyo del ciclo de marcha. Y 0 X 0 Silvia E. odrio, Carina V. Herrera m m m i m α m m i

3 PG: Análisis Cinético del ovimiento Humano Se asumen también las siuientes simplificaciones del modelo: Cada semento tiene una masa constante concentrada en su centro de masas (C). La localización del C del semento permanece fija (relativa al semento) durante el movimiento. El omento de nercia respecto del C y de cualquiera de los extremos del semento permanece constante durante el movimiento. La lonitud del semento permanece constante durante el movimiento. En esta práctica se efectuará el análisis dinámico inverso en D de la marcha. Nuevamente se estudiará el movimiento en el plano saital de la pierna derecha del sujeto analizado y se considerará que la marcha es simétrica y, por tanto, el movimiento de la pierna izquierda será iual al de la pierna derecha pero retrasada medio ciclo. ACTVDADES: A partir de: - los datos cinemáticos de marcha calculados en la práctica anterior para un ciclo de marcha (C), - los datos antropométricos visualizados en las Tablas y, - los datos de fuerza de reacción del suelo (cuyas componentes x y y están referidas como GOUND) contenidos en la hoja 5 de la base de datos de Winter, y considerando los conocimientos sobre cinética del movimiento humano desarrollados en clases teóricas, efectuar las siuientes actividades usando atlab:. Lectura de los datos de aceleración lineal y anular de los sementos, pierna y pie calculados en la práctica anterior, como resultado del análisis cinemático efectuado con la base de datos D de marcha humana de David Winter.. Cálculo de: fuerza de reacción y momento de fuerza de reacción para el tobillo, considerando las fuerzas y momentos que actúan en el diarama de cuerpo libre pie-tobillo representado en la iura. Compare sus resultados con los datos correspondientes de la tabla A.5 y analice el sentido del momento encontrado (flexor o extensor) para el tobillo en las fases de apoyo y balanceo del C. iura : Diarama de cuerpo libre pie- tobillo para análisis cinético durante un ciclo de marcha. pierna - pie m pierna-pie T m i Silvia E. odrio, Carina V. Herrera

4 Universidad Nacional de San Juan Carrera de Bioineniería, Cátedra Biomecánica. Cálculo de: fuerza de reacción y momento de fuerza de reacción para la rodilla, mediante las fuerzas y momentos que actúan en el diarama de cuerpo libre tobillo-pierna-rodilla mostrado en la iura. Compare sus resultados con los datos correspondientes de la tabla A.5 y analice el sentido del momento encontrado (flexor o extensor) para la rodilla en las fases de apoyo y balanceo del C. iura : Diarama de cuerpo libre tobillo-pierna-rodilla para análisis cinético durante un ciclo de marcha. pierna T m pie pierna m pierna i pie pierna 4. Cálculo de: fuerza de reacción y momento de fuerza de reacción para la cadera, a partir de las fuerzas y momentos que actúan en el diarama de cuerpo libre rodilla--cadera mostrado en la iura 4. Compare sus resultados con los datos correspondientes de la tabla A.5 y analice el sentido del momento encontrado (flexor o extensor) para la cadera en las fases de apoyo y balanceo del C. iura 4: Diarama de cuerpo libre rodilla--cadera para análisis cinético durante un ciclo de marcha. C C i m pierna- torso torso m pierna- Nota: para esta práctica, calcule las fuerzas de reacción y momentos de fuerza de reacción para las articulaciones de tobillo y rodilla. Queda a caro del alumno, el cálculo equivalente para la articulación de la cadera. Silvia E. odrio, Carina V. Herrera

5 PG: Análisis Cinético del ovimiento Humano Tabla : Datos antropométricos de lonitud y localización del centro de masas de los sementos, tibia y pie respecto de la articulación proximal. L (cm).4 L C (cm) 0.4 L L tibia (cm) 4.5 L C pierna (cm) 0.4 L tibia L pie (cm) 5.5 L C pie (cm) 0.5 L pie Tabla : Datos antropométricos de masa y momentos de inercia de los sementos, tibia y pie. asa (K) omento de nercia de asa (K m ) Cuerpo completo = 56.7 uslo Tibia Pie En todos los casos, corrobore los resultados obtenidos con los datos representados en la Hoja 5 de la base de datos de Winter. 6. Obtena sus propias conclusiones de todo el trabajo efectuado. NOTA: para cada diarama de cuerpo libre, calcule la sumatoria de momentos respecto del centro de masa del respectivo semento. EVALUACÓN: El práctico se evaluará a través de la presentación de un informe en formato diital, que deberá ser enviado a la siuiente dirección de correo electrónico: cherrera@ateme.unsj.edu.ar. Silvia E. odrio, Carina V. Herrera 4