Volledige samenvatting biomechanica 2

Biomechanica
Arbeid, energie & vermogen

Arbeid

Arbeid = de transfer van energie naar of van een lichaam onder invloed van een kracht die in
dezelfde richting is als de bewegingsrichting.
 Arbeid zelf kan niet waargenomen worden
 W (in J)
Effecten

 Verandering in positie v/h lichaam
 Verandering in snelheid v/h lichaam
 Verandering in vorm v/h lichaam

Formules

 W = F . d (d= arbeidsweg)
 W = M . ΔΘ (ΔΘ = hoekverplaatsing)
 W = ΔE (arbeid zorgt voor verandering in energietoestand
 Oppervlakte onder kracht-verplaatsingscurve

Vb:

Als een atleet een barbell omhoog duwt levert de atleet arbeid op de barbell

Als een atleet een barbell laat zakken levert de barbell arbeid op de atleet

Concentrische contractie = positieve arbeid

 W = (+M) . (+ΔΘ)
Positief moment rond de elleboog (intern flexiemoment)
Elleboog in flexie
 W = (-M) . (-ΔΘ) = +
Negatief moment rond de elleboog (intern extensiemoment)
Elleboog in extensie

Eccentrische contractie = negatieve arbeid

 W = (+M) . (-ΔΘ) = -
Positief moment rond de elleboog (intern flexiemoment)
Elleboog in extensie
 W = (-M) . (+ΔΘ) = -
Negatief moment rond de elleboog (intern extensiemoment)
Elleboog in flexie

,Energie

Energie = de capaciteit om arbeid te verrichten
 E (in J)
Soorten

 Thermisch
 Elektrisch
 Nucleair
 Solair
 Chemische
 Mechanisch

Vormen van mechanische energie

 Kinetische energie
o Lineaire
o rotationele
 Gravitationele potentiële energie
 Elastische potentiële energie

Kinetische energie

Lineaire kinetische energie = energie door lineaire snelheid
 Ekin lin = ½ m . v²
 Hoe sneller een lichaam beweegt hoe hoger de lineaire kinetische energie
 Hoe groter de massa van een lichaam hoe hoger de lineaire kinetische energie
 Kinetische energie is gerelateerd aan het kwadraat van snelheid
= het kost meer energie om aan een hogere snelheid 1m/s sneller te bewegen dan aan een
lagere snelheid

Rotationele kinetische energie = energie door rotatiesnelheid
 Ekin rot = ½ I . ω²
 Hoe hoger de rotatiesnelheid, hoe hoger de rotationele kinetische energie
 Hoe hoger de rotationele inertie, hoe hoger de rotationele kinetische energie

Totale kinetische energie = optelsom van translatie en rotatie
 Ekin totaal = Ekin lin + Ekin rot


Potentiële energie

Gravitationele potentiële energie = energie door hoogte
 Epot grav = m . g . h
 Hoe hoger de massa van een lichaam, hoe hoger de gravitationele potentiële energie
 Hoe hoger de valversnelling, hoe hoger de gravitationele potentiële energie
 Hoe hoger het lichaam zich bevindt, hoe hoger de gravitationele potentiële energie

Elastische potentiële energie = energie door uitrekking / induwing
 E pot elas = ½ . k . x²
 Hoe groter de mate van indrukking/uitrekking, hoe groter de elastische potentiële energie
 Hoe groter de veerconstante, hoe groter elastische potentiële energie
 Hoe groter de k hoe moeilijker uitrekbaar

,  Hill-type muscle model:
Spieren bevatten elastische structuren die bij uitrukking elastische energie opslaan en bij het
terugveren elastische energie vrijgeven
o PEE = parallel elastisch element
o SEE = serieel elastisch element
o CE = contractiel element



Behoud van energie

In een gesloten systeem blijft de totale hoeveelheid energie constant. Energie wordt enkel omgezet
van één vorm in een andere
 Totale mechanische energie is constanT
 Etot begin = Etot ende





 Wandelen is een omgekeerd pendulum

Energie wordt omgezet van de ene naar de andere vorm

 Katapult: potentiële elastische energie  kinetische energie

Perpetum mobile = eeuwigdurende beweging die vanzelf verder gaat door dat potentiële gravitatie
energie wordt omgezet in kinetische energie en omgekeerd.

Transformatie van energie

ATP naar beweging en warmte

 Chemische energie  spiercontractie  warmte + lineaire snelheid + rotationele snelheid +
hoogtewinst



Vermogen

Vermogen = snelheid waarmee de energiestaat van een voorwerp verandert.
= arbeid verricht over een tijdsinterval
 P (in W / in J/s)
Formule

 P = W / Δt ( W = arbeid)

Gewrichtsvermogen

Gewrichtsvermogen = joint power = vermogen van de gewrichten
 Geeft indicatie of er E wordt toegevoegd of weggenomen
 Geeft indicatie of voornaamste spieren concentrisch of excentrisch werken

, 1e boog = knie in flexie tijdens extensiemoment

 Power absorptie

2e boog = knie in flexie tijdens flexiemoment

 Power generation
Tijdens de zwaai gaat de knie in flexie,
daarna wordt de knie uitgestrekt als
voorbereiding van initieel contact




Lichaamszwaartepunt

Lichaamszwaartepunt (LZP) = punt dat zich, volgens de wetten van de mechanica, zodanig beweegt
alsof alle massa van het beschouwde lichaam zich in dit punt bevindt. In het LZP werkt de
zwaartekracht.
 Lichaam vereenvoudigd tot 1 punt
 LZP is geen vast anatomisch punt




Bepalen positie

 Punt zoeken waarop we het lichaam kunnen laten balanceren
 2 punten met gelijke massa  ZP = midden tussen 2 punten
 2 punten met verschillende massa  ZP dichter bij zwaarste punt
 Formule: m1 . g . d1 = m2 . g . d2
 xZP = m1 . x1 + m2 . x2
m1 + m2

Je klimt makkelijker als je zwaartepunt boven je steunpunt is en dichter bij de muur

Bepalingsmethodes

 Direct experimenteel
o Ophangmethode  zeer zelden gebruikt
o Balansmethode
 Op 1 punt (Borelli)  als lichaam in evenwicht is bevindt LZP zich boven SP
 Op meerdere punten (Raymond)