Biomechaniczna analiza chodu człowieka

LABORATORIUM BIOMECHANIKI
Instrukcja do ćwiczenia nr 2
Biomechaniczna analiza chodu człowieka
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie z biomechanicznym opisem chodu – fazami chodu,
determinantami chodu, przebiegami sił reakcji podłoża oraz parametrami charakteryzującymi chód człowieka.
Opracowanie wyników
1. Oblicz ciężar i masę osoby wykonującej ćwiczenie.
2. Na bazie położenia sacrum obliczy prędkości chodu w kierunku osi z. W sprawozdaniu opisz zastosowaną procedurę obliczania prędkości w kierunku osi z.
3. W sprawozdaniu umieść wykresy położenia sacrum oraz prędkości chodu w kierunku osi z.
4. Oblicze parametry czasowo-przestrzennych chodu. Wyniki obliczeń umieść w tabelce według poniższego wzoru (tab. 1).
Tabela 1. Parametry czasowo-przestrzenne chodu
Płeć osoby wykonującej ćwiczenie
Wzrost osoby wykonującej ćwiczenie
Masa osoby wykonującej ćwiczenie
Parametr
Chód wolny
Prędkość chodu
Długość kroku
Częstotliwość stawiania kroków
Chód szybki
5. W sprawozdaniu umieść przebiegi sił reakcji w poszczególnych kierunkach. Na wykresach zaznacz fazy chodu.
6. Porównaj charakterystyczne parametry sił reakcji podłoża, umieszczając je w tabelce przedstawionej poniżej (tab. 2). Wykresy sił reakcji podłoża wraz z ich wyróżnionymi parametrami można znaleźć w [4]. Wartości sił wyraź w stosunku do ciężaru osoby wykonującej ćwiczenie.
Tabela 2. Charakterystyczne parametry sił reakcji podłoża w trakcie chodu
Chód wolny
Chód szybki
Parametry składowej pionowej
czas kontaktu lewej i prawej stopy
czas fazy dwupodporowej
maksimum fazy przeciążenia
maksimum fazy odciążenia
maksimum fazy propulsji (napędowej)
Parametry składowej przednio-tylnej
czas hamowania
minimum fazy hamowania
maksimum fazy przyspieszenia
Parametry składowej bocznej
maksimum fazy przeciążenia
minimum fazy odciążenia
maksimum fazy propulsji (napędowej)
Sprawozdanie powinno zawierać
Wstęp teoretyczny.
Opis stanowiska pomiarowego.
Obliczenia ciężaru i masy osoby wykonującej ćwiczenie.
Opis procedury obliczenia prędkości w kierunku osi z.
Wykres położenia sacrum i prędkości w kierunku osi z.
Tabelkę z wyliczonymi parametrami czasowo-przestrzennymi chodu człowieka (tab. 1).
Analiza otrzymanych wyników w odniesieniu do danych literaturowych.
Przebieg sił reakcji podłoża w trzech kierunkach (wraz z zaznaczonymi fazami chodu) –
porównanie dla chodu wolnego i szybkiego.
9. Tabelkę z charakterystycznymi parametrami przebiegów sił reakcji podłoża (tab. 2).
10. Wnioski.
11. Spis wykorzystanej literatury.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Zagadnienia kontrolne
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Podstawowe pojęcia z mechaniki: tor, położenie, prędkość, przyspieszenie [6,7,9].
Różniczkowanie numeryczne [8,9].
Parametry czasowo-przestrzenne chodu człowieka [1-5,9].
Fazy chodu człowieka [1-5,9].
Przebiegi sił reakcji podłoża w trakcie chodu [1,3,4,9].
Determinanty chodu [1,3,4,9].
Literatura
[1] Bober T., Biomechanika chodu i biegu, Akademia Wychowania Fizycznego we
Wrocławiu, Wrocław 1985.
[2] Grimshaw P., Lees A., Fowler N, Burden A., Biomechanika sportu, Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa 2010.
[3] Tejszerska D., Świtońskiego E., Gzika M., Biomechanika narządu ruchu człowieka,
Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom 2011.
[4] Tejszerska D., Świtoński E., Biomechanika inżynierska. Zagadnienia wybrane. Laboratorium, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.
[5] Winter D.A., Biomechanics of human movement, Wiley & Sons, New York 1979.
[6] Leyko J., Mechanika ogólna, tom 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
2012.
[7] Leyko J., Mechanika ogólna, tom 2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
2012.
[8] Chapra S. C., Canale R. P., Numerical Methods for Engineers, McGraw-Hill Book
Company, 1989.
[9] Buśkiewicz J., Grabski J. K., Walczak T., Przewodnik do ćwiczeń laboratoryjnych z
biomechaniki inżynierskiej, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2015.