Referat Statica [PDF]

Zitiervorschau

Universitatea “Alexandru Ioan Cuza” din Iași Facultatea Educație Fizică și Sport Master Kinetoterapie în Traumatologia Sportivă

Referat Tema : ”Caracterizarea Staticii- component de baza a biomecanicii „ Efectuat : Masterand anul I Ababii Mihaela

2020

STÁTIC, -Ă, statici, -ce, adj., s. f. I. Adj. 1. (Mec.) Care se referă la echilibrul forțelor, la starea de nemișcare a corpurilor. 2. (Fiziol.; în sintagma) Simț static = simț care orientează asupra poziției corpului și a părților lui în repaus, datorită impresiilor care vin de la mușchi, tendoane și articulații. II. S. f. Ramură a mecanicii care studiază sistemele de forțe pentru stabilirea condițiilor de echilibru ale unui corp aflat în stare de repaus sau de mișcare. – Din fr. statique.[1] Statica este ramura mecanicii, care se ocupă cu studiul sarcinilor (forță și cuplu sau moment) ce influenteaza sistemele fizice ce se află în echilibru static, care sunt, într-o stare în care pozițiile relative ale subsistemelor lor nu variază în timp, sau în care componentele și structurile se mențin la o viteză constantă. În echilibru static, sistemul este fie în repaus, fie centrul său de masă se deplasează cu viteză constantă. Conform primei legi a lui Newton, această situație implică faptul că atât forța netă cât și cuplul net (momentul forței) , în orice parte a sistemului este zero. Forța netă egală cu zero este cunoscută sub numele de prima condiție de echilibru, iar cuplul net egal cu zero, este cunoscut sub numele de a doua condiție de echilibru. Toate particulele materiale care se gasesc la suprafata Pamântului sau în apropierea acestuia (pâna la o anumita distanta) sunt supuse actiunii câmpului gravitational terestru care se manifesta prin forta de atractie: G = m · g , care a fost denumita forta gravifica sau greutate (G ),ea depinde de masa particulei materiale“m” si de vectorul g care se numeste acceleratie gravitationala si care variaza în raport cu pozitia particulei materiale fata de suprafata Pamântului. Astfel vectorul g la nivelul marii variaza de la ecuator g = 9,781 [m/s2] la poli unde e egal cu 9,831 [m/s2].Pe un domeniu restrâns, situat la suprafata Pamântului, se poate considera ca acest câmp gravific este constant, adica se poate neglija atât variatia directiei cât si a intensitatii (modulului) vectorului g. De aici rezulta ca fortele de greutate G pentru toate corpurile dispersate într-un domeniu restrâns la suprafata Pamântului sunt forte paralele de acelasi sens si fac parte din categoria vectorilor legati. Directia oricarei forte de greutate este cea a verticalei, iar dreapta de-a lungul careia se situeaza poarta numele de axa central. Corpurile materiale impun o anumita rezistenta la translatia si rotatia lor uniforma, rezistenta purtând numele de inertie la translatie si respectiv inertie la rotatie. Inertia la translatie depinde de cantitatea de substanta a corpului iar inertia la rotatie depinde de modul de distributie a substantei în corp. Caracteristicile inertiale ale unui corp se refera la masa, centrul de masa si momentul de inertie ale corpului analizat. Masa reprezinta cantitatea de materie care se gaseste într-un corp si defineste inertia corpului la translatie Pentru masa totala a corpului uman si masele segmentare pot fi evidentiate urmatoarele corelatii: cresterea masei totale a corpului conduce la cresterea masei segmentare(crestere proportionala); exista posibilitatea de a exprima masa fiecarui segment ca o proportie a masei totale a corpului ; proportiile masei variaza cu vârsta, sexul si alti factori; pozitia centrului de masa este determinata ca un procent al lungimii segmentului – din capatul proximal sau distal ; pentru a exista simetrie în distributia masei trebuie sa existe atât simetrie geometrica, cât si simetrie în distributia densitatii. Centrul de greutate, acelasi cu centrul de masa, este definit drept punctul în care este concentrata întreaga greutate a corpului sau punctul în jurul caruia corpul se echilibreaza fara a avea tendinta de rotatie. Centrul de masa este o notiune mai generala decât centrul de greutate deoarece poate

fi extinsa la corpuri care nu sunt situate neaparat la suprafata Pamântului. Astfel, în cazul sistemului solar notiunea de centru de greutate nu are sens, folosindu-se cea de centru de masa. Se numeste centru de masa (greutate) al unui corp un punct C care poate sau nu sa apartina corpului dar cu pozitie fixa în reperul de axe solidar corpului. Pozitia centrului de masa poate fi determinata si pe cale experimentala,utilizând diverse metode. Astfel, utilizam metoda balansului pentru determinarea pozitiei întregului corp, metoda bazata în mare parte pe simetria în distributia masei. Metoda balansului porneste de la urmatoarele considerente: daca un corp prezinta un plan de simetrie în distributia masei, atunci centrul de masa al corpului se afla chiar în acest plan; daca un corp prezinta o axa de simetrie în distributia masei, atunci centrul de masa al corpului se afla chiar pe aceasta axa; daca un corp prezinta un centru de simetrie în distributia masei, atunci centrul de masa al corpului coincide cu centrul de simetrie [4]. Pozitia centrului de masa nu se modifica daca masele sistemului dat se amplifica sau se micsoreaza în acelasi raport. Importanta practica a acestei observatii consta în faptul ca sistemele materiale identice din punct de vedere geometric, însa construite din materiale diferite dar omogene, au centrele de masa omoloage (coincid când se suprapune un sistem peste celalalt). Momentul de inertie mecanic al unui corp reprezinta distributia cantitatii de materie din acel corp si defineste inertia corpului la rotatie. Se numeste moment de inertie mecanic (masic) al unui sistem material în raport cu un plan, o axa sau un pol (punct), suma produselor dintre masele particulelor care alcatuiesc sistemul si patratul distantelor acestor particule pâna la planul, axa sau polul considerat.[4] În biomecanica, datorita faptului ca multe miscari sunt asimilate miscarilor plane,cel mai adesea se calculeaza momentul de inertie masic axial.Momentul de inertie masic, ca si masa corpului,intervine în mod direct în dinamica miscarii, regasinduse în ecuatiile care exprima starea de miscare a unui corp sub actiunea unui sistem de încarcari mecanice (forte si momente ale fortelor). Activitatea statică de asigurare posturală este rezultatul contracţiei statico-izometrice a grupelor şi lanţurilor musculare; ea nu duce la scurtarea muşchiului şi nici la deplasarea unor segmente sau a corpului în întregime. În cadrul lor, muşchii obosesc rapid, întrucât ei solicită puternic centrii nervoşi, iar circulaţia sângelui şi a limfei la nivelul muşchilor este îngreunată ca urmare a comprimării vaselor. Valorile maselor, centrelor de masa si ale momentelor de inertie masice, pentru segmentele corpului uman, întregul corp sau doar pentru elementele osoase, pot fi determinate analitic sau experimental. Pozitiile centrelor de masa se pot determina fie ca valori (absolute sau procentuale)din lungimile segmentelor, fie, pornind de la asemanarea geometrica si având ca reper masuratorile directe efectuate pe un cadavru, ca produs dintre o marime constanta (k) si distanta proximala sau distala a centrului de masa masurata pe cadavru. [4] Activitatea statica este de trei feluri: a. activitatea statică de consolidare o întâlnim în cazul poziţiilor de echilibru stabil, de atirnare unde centrul general de greutate se află sub baza de susţinere. Aici grupele şi lanţurile musculare se opun forţelor de tracţiune care, la nivelul articulaţiilor se manifestă ca forţe ce au tendinţa de a disloca articulaţiile punând în stare de tensiune capsula şi ligamentele, cu atât mai mult cu cât solicitarea este mai mare. Efortul static de consolidare solicita concomitent grupele şi lanţurile musculare antagoniste si agoniste.[3]

b. activitatea statică de fixare (echilibrare) apare în cazul poziţiilor statice cu echilibru nestabil, unde centrul de greutate al corpului se află deasupra bazei de susţinere, cum sunt poziţiile stand şi numeroasele lor variante.[2] Poziţiile stând pe vârfuri, cumpănă cu braţe lateral, stând pe mâini necesită cel mai mare efort static de fixare.Grupele şi lanţurile musculare se opun forţelor care tind să dezechilibreze corpul, fixându-l în poziţia respectivă. Condiţiile de echilibru nestabil determină forţe care se manifesta la nivelul articulaţiilor sub formă de presiune,iar purtarea unei greutăţi în braţe sau pe umeri accentueaza aceaste forte . Efortul static de fixare solicită concomitent grupele şi lanţurile musculare agoniste şi antagoniste din diferite articulaţii. În cele două tipuri de activitate statică descrise până acum, forţa de gravitaţie acţionează în lungul axei verticale a corpului sau a segmentelor sale aflate în echilibru stabil sau nestabil. Când corpul în întregime sau segmentele sale se află în poziţii complexe, în care forţa de gravitaţie numai acţionează în lungul axei verticale, de exemplu ca atârnat echer, sprijin lateral la inele, stând cu un picior flexat înainte,stând cu braţele lateral, apar solicitări statice diferite. Musculatura corpului luptând împotriva forţei de gravitaţie care tinde să schimbe poziţia acestuia sau a segmentelor sale depune un efort static de menţinere, care asigură poziţia. c. activitatea statică de menţinere se întâlneşte atât în poziţiie de echilibru stabil cât şi în cele de echilibru nestabil, la care nu mai contribuie toate grupele şi lanţurile musculare antagoniste ci, numai unele dintre ele. Acest tip de efort este folosit în reeducare motrică. Numărul grupelor care depun efort de menţinere variază în funcţie de poziţia pe care o analizăm.Astfel, în poziţia atârnat la bară fixă grupa musculară a flexorilor degetelor şi cea a basculei mediale a scapulei depun efort static de menţinere, iar restul musculaturii depune efort static de consolidare.În poziţia atârnat echer se adaugă, cu efort static de menţinere, grupa muşchilor flexori ai coapsei pe bazin şi muşchii pereţilor abdominali. În poziţia stând cu braţele depărtate grupa muşchilor abductori în articulaţia scapulo-humerală şi a extensorilor cotului depun efort de menţinere, iar restul activitate statică de fixare. În poziţia sprijin lateral la inele grupa muşchilor adductori în articulaţia scapulo-humerală şi muşchii basculei mediale a scapulei depun un efort considerabil de menţinere. O actiune interioara care intervine în realizarea miscarilor este reprezentata de ansamblul pârghiilor osoase. Segmentele osoase asupra carora actioneaza muschii se comporta asemenea pârghiilor din fizica. O pârghie este formata dintr-un corp rigid (bara) sprijinit pe un reazem simplu si supus actiunii a doua forte, una motoare si cealalta rezistenta. Fata de reazem, cele doua forte ale pârghiei creeaza un moment de rotatie, care se echilibreaza daca: F · l = R· r ,în care F este forta motoare (musculara, în general), R este forta rezistenta, l este bratul fortei motoare, iar r este bratul fortei rezistente. La pârghia osoasa sprijinul (reazemul) este reprezentat de axa biomecanica a miscarii, de punctul de sprijin pe sol sau de un element (corp) oarecare; rezistenta (R) este reprezentata de greutatea corpului sau segmentului care se deplaseaza, la care se poate adauga si greutatea unui corp oarecare; forta motoare (F) este reprezentata de forta musculara în punctul de insertie pe segmentul osos a muschiului care realizeaza miscarea.[4] In functie de pozitia punctului de spijin (reazemului) si a celor doua forte, motoare si rezistenta, pârghiile sunt de trei grade: · pârghii de gradul I, cu spijinul la mijloc, pârghii de echilibru; · pârghii de gradul II, cu rezistenta la mijloc, pârghii de forta;

· pârghii de gradul III, cu forta motoare la mijloc, pârghii de viteza si permit ca printr-o forta redusa sa se imprime bratului rezistentei deplasari foarte mari. Astfel, în miscarea de flexie a antebratului pe brat, punctul de sprijin apartine articulatiei cotului. La pârghiile de gradul III, distantele dintre punctele de aplicare ale fortei motoare (musculare), rezistentei si reazemului au o deosebita importanta. Astfel, când forta F actioneaza la mijlocul distantei dintre punctele în care se gaseste reazemul si rezistenta R,pârghia actioneaza cu o forta si o viteza medie. Daca forta F este mai apropiata de punctual de sprijin, atunci pârghia va actiona cu forta scazuta, dar cu viteza marita. Pârghiile în care F este mai apropiata de sprijin sunt deci pârghii de viteza. Daca forta F este mai apropiata de punctul de rezistenta R, atunci pârghia va actiona cu forta marita, dar cu viteza scazuta.Pârghiile în care F este mai apropiata de R devin deci pârghii de forta. În corpul omenesc, o aceeasi pârghie poate sa-si schimbe gradul în raport cu pozitia în care actioneaza segmentele. De exemplu, daca din pozitia ortostatica se flecteaza antebratul pe brat, se actioneaza conform unei pârghii de gradul III, dar în pozitia stând pe mâini, pârghia devine o pârghie de gradul I, punctul de sprijin reprezentat de articulatia cotului ajungând între forta F reprezentata de insertia tricepsului brahial si rezistenta R reprezentata de greutatea corpului sustinut de membrele superioare.

Bibliografie: 1.Dictionarul explicativ al limbii romane, editia 2009 2. Nenciu, G., Biomecanică în educație fizică și sport, Editură Fundaţiei România de Mâine, 2008. 3. Baciu, C, Anatomia funcţională şi biomecanică aparatului locomotor, Editură Sport-Turism, Bucureşti, 1977. 4. Emil Budescu, Biomecanică Generala, Iași 2013