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Biomecânica II – 2018.Q1

A prova de recuperação irá ocorrer no dia 12 de junho de 2018 das 19h às 21h no Laboratório de Biomecânica.

O estudo da estrutura e função dos sistemas biológicos por meio dos métodos da mecânica.

Disciplina de graduação do curso de Engenharia Biomédica

Sigla: ESTB027-17

TPI: 2-2-4

Carga Horária: 48h

Recomendação: Mecânica dos Sólidos I; Computação Científica aplicada a Problemas Biológicos, Biomecânica I.

Professor: Marcos Duarte, Renato Watanabe

Horário e local (2018.Q1)

  • Diurno: Quartas 08h00-10h00 (Sala A1-L101) e Sextas 10h00-12h00 (Sala A1-L001), campus São Bernardo do Campo.
  • Noturno: Quartas 19h00-21h00 e Sextas 21h00-23h00 (Sala A1-L101), campus São Bernardo do Campo.

Cronograma

Aula Data Local Assunto
1 21/02 Apresentação da disciplina. m

Introdução à Biomecânica

Python for scientific computingPython tutorial

2 23/02 Conceitos básicos de dinâmica de partículas: Massa, Força, Quantidade de movimento linear,

Quantidade de movimento angular, Energia Mecânica, Trabalho, Leis de conservação. m

3   28/02 Leis de Newton/Euler para partículas. r
4 02/03 BMClab Laboratório experimental. m

Forças no salto vertical

Data (sampled at 300 Hz): Diurno, Noturno

5 07/03 Diagrama de corpo livre para partículas. r
6 09/03 Laboratório computacional. r
7   14/03 Laboratório computacional. r
8 16/03 Prova I. m (Gabarito)
9 21/03 Leis de Newton/Euler para corpos rígidos. m
10 23/03 Centro de massa e Momento de Inércia rotacional. r

Entrega do Relatório I

11 28/03 Parâmetros dos segmentos corporais. m
12  04/04 Diagrama de corpo livre para corpos rígidos. r
13  06/04  BMClab Laboratório experimental. m

Análise 3D da marcha

Dados DiurnoDados Noturno.

Artigo do Leardini et al. (2007)

14  11/04 Laboratório Computacional. m
15  13/04 Dinâmica de corpos rígidos: análise da marcha 2D. m
16  18/04 Dinâmica de corpos rígidos: 3D. r
17  20/04 Mecânica Lagrangiana. m
18  25/04 Mecânica Lagrangiana. m
19  27/04 Dinâmica de corpos rígidos: formalismo matricial. r
20  02/05 Laboratório computacional. r
21  04/05 Prova II. r
22  09/05 BMClab Prova substitutiva

Entrega do Relatório II

Avaliação de desempenho e critérios de aprovação

  • MF = 0,4*P1 + 0,5*P2 + 0,05*L1 + 0,05*L2 + 0,08*LE+ 0,02*PP

Onde P1 e P2 são as notas das provas 1 e 2; L1 e L2 são as notas dos relatórios de laboratórios; PP são créditos por participação em pesquisas do Laboratório de Biomecânica.

         LE é a média de 4 listas de exercícios, devendo ser entregues até um dia antes dos Laboratórios Computacionais.

A conversão para a escala de notas será: A ≥ 9,0; 9,0 > B ≥ 7,5; 6,0 ≥ C < 7,5; 5,0 ≥ D < 6,0

Prova substitutiva apenas mediante apresentação de justificativa para perda da prova.

Laboratórios (trabalho individual)

Lab I. Análise do salto vertical. Entregue por e-mail relatório técnico reportando as seguintes estimativas a partir dos dados experimentais coletados no laboratório:

  • 1. Modelagem mecânica do problema. 2. Gráficos dos dados experimentais (força de reação do solo) e da aceleração, velocidade e deslocamento vertical e potência mecânica do centro de gravidade do sujeito. 3. Identificação das fases do salto. 4. Estimativa da altura do salto pelo tempo de vôo e pela variação da quantidade de movimento.

Lab II. Análise trimensional da marcha. Entregue por e-mail do relatório técnico reportando as seguintes estimativas a partir dos dados experimentais coletados no laboratório:

  • 1.Modelagem mecânica do problema.. 2. Calcular ângulos articulares do tornozelo e joelho direitos nos três planos com estes dados. 3. Calcular forças e torques articulares do tornozelo e joelho direitos nos três planos a partir dos dados experimentais. 4. Plotar estas curvas e mostrar os cálculos (código).

Guia da solução:

         -Calcule (para cada instante): Bases anatômicas para o pé, perna e coxa (leia o artigo do Leardini et al., 2007 para saber os nomes das marcas); Matrizes de rotação para estas bases;

                  -Para calcular os ângulos articulares:

             +Ângulos de Euler para tornozelo e joelho segundo a convenção ZXY (flexão/extensão, adução/abdução, rotação medial/lateral);

                  -Para calcular as forças e torque no tornozelo e joelho:

              +Posição e aceleração do centro de gravidade, do pé e perna;

              + Massa e momento de inércia do pé e perna;

              + Velocidade e aceleração angulares do pé e perna.

              + Equações de Newton-Euler em 3D para pé e perna;

              + Resolver as equações de Newton-Euler para obter os torques e forças no tornozelo e joelho .

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Referências

  1. Notas de aula 
  2. Robertson G, Caldwell G, Hamill J, Kamen G (2013) Research Methods in Biomechanics. 2nd Edition. Human Kinetics.
  3. Ruina A, Rudra P (2013) Introduction to Statics and Dynamics. Oxford University Press.
  4. Winter, David A. Biomechanics and motor control of human movement. 4 ed. Hoboken, EUA: Wiley, c2009. xiv, 370 p. ISBN 9780470398180.
  5. Zatsiorsky, Vladimir M. Kinematics of human motion. Champaign, IL: Human Kinetics, c1998. 419 p. ISBN 0880116765.

Notas

 

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