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Obiettivo del corso è di fornire gli strumenti culturali ed operativi per l’analisi biomeccanica del movimento umano, dello sport e della locomozione umana. Verranno analizzati in dettaglio i determinanti meccanici degli sport individuali e i determinanti meccanici ed energetici degli sport “ciclici” come ad esempio marcia, corsa, ciclismo, nuoto e sci di fondo. Parte del programma verrà svolto sotto forma di esercitazioni numeriche per consentire agli studenti di verificare da un punto di vista pratico le conoscenze teoriche acquisite e per familiarizzarsi con i principali mezzi di calcolo biomeccanico.
1- Biomeccanica del movimento e dello sport
Meccanica muscolare. La curva forza-velocità e la curva forza-lunghezza. L’architettura muscolare e la tensione specifica. Biomeccanica dei diversi tipi di fibre muscolari. Meccanica di tendini e legamenti: stress e strain, il modulo di Young.
Statica. Le forze in biomeccanica: forze esterne e interne; forze normali e tangenziali; la distribuzione delle forze e la pressione. Le forze d’attrito. Il momento e le coppie di forze. Analisi dei sistemi all’equilibrio (le leve nel corpo umano). Il centro di massa. Biomeccanica delle principali articolazioni.
Cinematica lineare. Concetti di spostamento, velocità ed accelerazione lineare (media e istantanea). Moto parabolico (salti e lanci).
Cinetica/Dinamica lineare. Concetti di Forza, Lavoro e Potenza. Energia cinetica, potenziale ed elastica. Il principio di conservazione dell’energia. Impulso e momento lineare. Impatti e collisioni.
Cinematica angolare. Coordinate polari, spostamento, velocità e accelerazione angolari. Moto circolare uniforme.
Cinetica/Dinamica angolare. Momento d’inerzia. Energia cinetica rotazionale. Lavoro e potenza angolare. Principio di conservazione del momento angolare.
2- Biomeccanica della locomozione
Efficienza (rendimento) muscolare e costo energetico. Costo energetico aerodinamico e non aerodinamico. Il rendimento muscolare e il rendimento di trasmissione.
Nuoto. Statica e dinamica dei fluidi: applicazioni relative al nuoto. La posizione statica e dinamica del corpo in acqua. La resistenza idrodinamica (drag attivo e drag passivo). L’efficienza di propulsione.
Ciclismo: resistenza aerodinamica e attriti volventi. Forza normale e forza efficace applicate ai pedali. Rendimento di trasmissione in funzione dell’arrangiamento “uomo-bicicletta”. Gli HPV (i veicoli a propulsione umana).
Marcia e corsa: le fasi del passo, il duty factor, le forze di reazione al suolo. Lavoro meccanico interno ed esterno. Lavoro positivo, lavoro negativo ed efficienza meccanica. Biomeccanica di marcia e corsa in pendenza e con diversi carichi applicati. La transizione tra mercia e corsa ed il numero di Froude.
Sci di fondo e pattinaggio: forze resistenti e forze propulsive.
Test scritto con domande aperte ed esercizi di calcolo numerico; il superamento dell’esame scritto consentirà di accedere al colloquio orale.
Programma Biomeccanica A.A. 2012-13
(pdf, it, 46 KB, 12/10/12)
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