«Un corps vivant est un mécanisme, dont IL faut chercher les lois physiologiques dans les lois mêmes de la physique expérimentale.»
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                                     Biomécanique« Un corps vivant est un mécanisme, dont il faut chercher les lois physiologiques dans les lois mêmes de la physique expérimentale. » La mécanique C’est une branche des mathématiques. Elle comprend 3 grandes parties : _ La statique _ La cinématique _ La dynamique statique : étude des conditions d’équilibre d’un corps solide sous l’action des forces qui le sollicitent (ex : plan incliné avec un solide qui ne bouge pas) cinématique : Etude du mvt d’un point géométrique en fonction du tps, sans se préoccuper des forces qui sont à l’origine de ce mouvement dynamique = cinétique Etude des forces qui créent le mvt, ou le freinent. Un muscle peut être moteur ou freinateur (ex : la marche) La biomécanique mécanique du tissu biologique, étude du comportement des tissus et des structures anatomiques. La Biomécanique fonctionnelle et la cinésiologie analysent les mouvements du corps humain. Leurs principes permettent de dégager une interprétation rationnelle du geste locomoteur humain. _ Permet de comprendre les causes de certaines affections de l’appareil locomoteur _ d’orienter le Tt (médicamenteux, chirurgicaux, kinésithérapeutiques ou pdologiques) _ triade cinétique : os, muscles, articulation LES FORCES Principe de l’inertie (NEWTON) propriété d'une masse qui présente une résistance, à l’accélération ou à la décélération, appliqué par des forces externes. Elle est illustrée par : . 1 corps solide au repos, ne se met ps spontanément en mvt . 1 corps solide en mvt ne s’arrête ps de lui-même mais tend à conserver indéfiniment la direction et la vitesse de son mvt rectiligne et uniforme Notion de Force On appelle force toute cause ou action susceptible de modifier le mouvement. Il s’agit de tout facteur qui tend à modifier l’état d’inertie d’un corps, donc qui tend à mettre en mvt un corps au repos, ou, à modifier la trajectoire ou la vitesse d’un corps en mvt. Donc une force est tout ce qui communique une accélération positive ou négative à une masse ou un point matériel Il peut s’agir soit : _ de la mise en mvt d’un corps au repos, _ de changer la trajectoire ou la vitesse d’un corps en mouvement, _ tendre à modifier l’état d’un corps sans qu’il y ait mouvement. Forces rencontrées en mécanique humaine Lors de l’analyse du mouvement d’un corps, il faut prendre en considération l’E des forces mises en jeu. On doit envisager les forces internes et les forces externes. Les forces internes sont produites par la contraction des muscles agissant sur les segments osseux pour les mobiliser (geste), ou les stabiliser (maintien d’une position). Les forces externes peuvent s’ajouter ou s’opposer aux forces internes. La Force Musculaire résulte de la contraction d’un muscle, c’est la force intrinsèque du muscle, développé lorsqu’il se contracte, que ce soit en concentrique, en isométrique ou en excentrique. Contraction ISOMETRIQUE contraction d’un muscle n’entraînant pas de mouvement. Travail musculaire de maintien d’une position. Les points d’insertion musculaire proximal et distale ne se déplacent pas. Contraction CONCENTRIQUE mise en mouvement, travail musculaire moteur. Les points d’insertion du muscle (proximal et distal) se rapprochent. Elle consomme de l’énergie. Contraction EXCENTRIQUE contraction frénatrice, travail musculaire freinateur. Les points d’insertion du muscle (proximal et distal) s’éloignent.. Elle consomme moins d’énergie. Caractéristiques Vectorielles La force musculaire peut-être représenté par un vecteur qui aura pour caractéristiques : _ point d’application : l’insertion du muscle sur le segment mobile. _ direction : varie selon le type de muscle : . muscle fusiforme, long et rectiligne: droite joignant le point proximal et le point distal. . muscles en éventail : celle de la bissectrice de l’angle définie par l’éventail du muscle, le sommet étant le point le point d’insertion sur le segment mobile. _ sens : celui de la traction du muscle. _ intensité : dépend du travail du muscle. Mesurée par dynamomètre La Force de Pesanteur résulte de l’action de l’attraction terrestre sur les segments corporels. force verticale, avec laquelle l’attraction terrestre s’exerce sur un corps en un lieu donné = POIDS (le poids d’un point matériel varie selon la latitude et l’altitude). Caractéristiques Vectorielles peut-être représenté par un vecteur qui aura pour caractéristiques : _ point d’application : centre de gravité du segment corporel considéré _ direction : verticale _ sens : vers le B _ Intensité : proportionnelle à la masse du segment Autres Forces _ frottements _ résistance de l’air _ résistance des ligaments _ résistance de la capsule PRINCIPE et égalité de l’action et de la réaction Quand 2 corps st en équilibre l’un par rapport à l’autre, leurs actions réciproques st représentées par 2 vecteurs directement opposés et qui s’annulent Opérations possibles sur les forces _ Première opération On peut faire glisser une force, appliquée sur un corps solide, sur sa direction sans faire varier son sens ni son intensité. Il est donc possible de déplacer le point d’application d’une force sur sa droite d’action (ou direction). _ Deuxième opération Quand plusieurs forces agissent simultanément sur un corps solide, on peut ajouter ou supprimer deux forces égales et de sens contraire, ayant la même direction. _ Troisième opération On peut remplacer plusieurs forces appliquées en un même point par leurs résultantes, et inversement, on peut remplacer une force appliquée en un point par ses composantes Composition des Forces Principe Si plusieurs forces agissent simultanément sur un point matériel, leur effet sur ce point est le même que celui d’une force unique appelé résultante. Le vecteur qui la représente est la somme géométrique des premiers vecteurs composants. Forces situées dans un Même Plan Forces de Même Sens, situées sur 1 Même Direction La résultante a pour caractéristiques : F1 F2 _ Point d’application : 1 point situé sur la direction commune des forces _ Direction : celle des composantes R _ Sens : celui des composantes _ Intensité : la somme des intensités des composantes Forces de Sens Contraire, situées sur 1 Même Direction La résultante a pour caractéristiques : _ Point d’application : 1 point situé sur la direction commune des forces F1 F2 _ Direction : celle des composantes _ Sens : celui de la composante la plus grande R _ Intensité : la différence des intensités des composantes Système de 2 forces Concourantes _ point d’application : celui des 2 composantes concourantes _ direction, sens et intensité de la résultante définis par la diagonale F1 F2 d’un parallélogramme représenté à partir des 2 forces composantes Système à Plusieurs Forces Concourantes F1 Méthode dite « du polygone » F2 R1 Ex : le quadriceps F3 (vecteur de 4 forces concourantes) R2 F4 R Système à 2 Forces Parallèles de Même Sens A et B points d’application de F1 et F2. F’1 et F’2 sont égales, et de sens contraire sur une même direction On cherche la résultante de F’1 et F1 et de F’2 et F2 R1 = la résultante de F’1 et F1 R2 = la résultante de F’2 et F2 R = la résultante de R’1 et R’2 Propriétés de la résultante : _ point d’application : sur la droite joignant le point d’application de chaque composante, et à une distance inversement proportionnelle à l’intensité des forces composantes, tel que : F1.OA = F2.OB _ direction : // à celle des composantes _ sens : celui des 2 composantes _ intensité : somme des intensités des forces composantes Système de Forces Parallèles, Inégales et de Sens Contraire Propriétés de la résultante : _ point d’application : se situe sur le prolongement de la droite joignant le point d’application des 2 forces composantes, et du côté de la plus grande, tel que les produits des intensités de chaque composante par sa distance à se point soient égaux, tel que : F1.OA = F2.OB _ direction : // à celle des composantes _ sens : celui de la force la plus grande _ Intensité : la différence des intensités des composantes Système à 2 Forces Parallèles, Egales, de Sens Contraire F1 = F2 F1 Ce système ne présente pas de résultante F2 Nous sommes en présence d’1 couple de force = couple de rotation Le mvt communiqué au corps solide par ce couple est une rotation de celui-ci sur lui-même et non un mouvement de translation. Caractéristiques : L’axe de rotation du couple est perpendiculaire au plan déterminé par les 2 forces parallèles. On peut déplacer un couple dans son plan, et l’orienter de n’importe quelle façon, sans modifier l’état de rotation ou de mouvement du corps sur lequel il agit. Ex : effet de la force musculaire autour d’un axe articulaire pour entraîner un mouvement. Forces Situées dans Des Plans Trois forces concourantes R |
| | % DU POIDS TOTAL DU CORPS | CENTRE DE GRAVITE |
TETE | 6, 9 % | De la scelle TURCIQUE |
TETE + COU | 7, 9 % | A l’extrémité inférieure de l’os occipital |
TRONC | 51, 1 % | A la face ant de la 1ère vertèbre lombaire |
TETE+ COU + TRONC | 59 % | A la face ant de la vertèbre (11e) dorsale ou thoracique |
| BRAS | 2, 7 % | Au niveau de la partie moyenne de l’humérus |
| AVANT-BRAS | 1, 6 % | Au-dessus de la partie moyenne de l’avt-bras |
| MAIN | 0, 6 % | A la partie moyenne du 3e métacarpien |
| CUISSE | 9, 7 % | A l’intersection du 1/3 sup et des 2/3 inf du fémur, à la hauteur du bord int |
| JAMBE | 4, 5 % | Au niveau du 1/3 sup et des 2/3 inf du tibia, à la face post |
| PIED | 1, 4 % | Au niveau post-inf de l’interligne C2 -C3 |
| CORPS HUMAIN | 100 % | A la partie antérieure S2 qd le corps humain est en position de référence anatomique |
Méthode de la Double Pesée : LOWETT et REYNOLDS (PENINOU)
La méthode de la double pesée permet de positionner le :
_ plan horizontal de gravité : partie G et partie D
_ plan frontal de gravité : partie AV et partie AR
_ plan sagittal de gravité : partie Haute et Basse
Chaque plan sépare le corps en 2 parties égales
Le centre de gravité total se situe à l’intersection des 3 plans
Matériel
_ 1 balance
_ 2 tréteaux de telle sorte que la 1e extrémité du plateau repose sur la balance (B), et la 2e extrémité sur un point fixe qui est le 2e tréteau (le point O).
_ 1 planche de bois, avec des repères (les 2 repères extrêmes seront séparés de 2 m exactement)
_ 1 fil à plomb
Méthode
_ On détermine P : le poids du sujet
_ installation du système parfaitement horizontal sur la balance
Par rapport au point O, il y a équilibre, d’où :
ΣM = 0
MP/O = MP’/O
OA.P = OB.P’
OA = (OB.P’)/P
P est à déterminer au niveau de B : P’
_ on note le repère sur la planche
_ on approche 1 potence auquelle on a accroché 1 fil à plomb
_ traçage d’1 ligne le long du corps au crayon dermo-graphique :
. sujet de profil = plan frontal
. sujet allongé = plan horizontal
. sujet de face = plan sagittal
But : étude de l’organisation posturale du corps humain.
Ces plans st théoriques et il existe de petites différences selon les théories
Définition du Passage Moyen des Plans de Gravité
| PLAN SAGITTAL DE GRAVITE | ligne passant par : _ occiput (1/2 os occipital) _ ligne des processus épineux _ saillie postérieure de l’arc vertébral _ plis inter-fessier _ entre les 2 talons |
| PLAN FRONTAL DE GRAVITE | C’est une ligne qui passe : _ en AR du tragus (PENINOU) ou en AV du conduit auditif ext (L & R) _ ds la concavité du rachis cervical _ 10e vertèbre dorsale ou thoracique _ bord pos de la 5e vertèbre lombaire _ en regard de la 2e vertèbre sacrale (sacrée) _ en regard de l’X de la hanche _ au milieu du bord > du Grand trochanter _ en AV du centre articulaire du genou _ en AV de l’X talo-crurale _ à l’aplomb de l’X transverse du tarse |
| PLAN HORIZONTAL DE GRAVITE | Chez les hommes et les femmes. Passe par une ligne située : _ homme : à 5 cm au-dessus du G trochanter _ femme : à 4 cm au-dessus du G trochanter |
Variation de l’emplacement du centre de gravité du corps humain
Principes Utilisés
_ 1 corps est constitué d’1 assemblage de parties mobiles : le centre G de cet E est le lien géométrique des centres de G de ces parties
_ déplacement d’1 des éléments d’1 E articulé : le centre de G de l’E subi 1 déplacement // et de même sens mais de moindre importance. Connaissant la nvelle position du segment et de celle de son centre de G, on détermine le centre de G général
Méthodes de Recherche du Centre de Gravité du Membre Inférieur
Géométrique
g et g’ = centre de G du membre inf
j et j’ = centre de G du pied + jambe
G se situe au niveau de S2
Entre 2 positions, les membres ont franchit 90° de flexion
Proportionalité
Exemple d’1 membre inf dq le sujet est assis sur 1 chaise :
Hanche fléchie à 90°
Genou fléchi à 90°
Talo-crurale en position de référence : 90°
Le centre G de l’E d’1 membre dépend du R des masses et des distances entre les pts d’application des forces de pesanteur :
G1 = cuisse 9, 7 % du poids du corps
G2 = jambe 4, 5 %
G3 = pied 1, 4 %
_ I de gravité de l’E jambe-pied 5,9 %
pied
jambe
4, 5 . G2O = 1, 4 . OG3
4, 5 . G2 = 1, 4 . OG3
3.2 = 4, 5/1, 4 = OG3/ G2O
OG3 = 3, 2 G2O
_ I de gravité de l’E cuisse-jambe-pied
G1x . 9, 7 = 5, 9 . x O
x O/G1x = 9, 7/5, 9 = 1, 6
x O = 1, 6 G1x
Etude de l’équilibre d’un corps
Pour qu’un corps solide soit en équilibre :
_ qd il est mobile autour d’un point fixe : le système des forces qui lui est appliqué doit se réduire en ce pt à 1 force unique
_ qd il est mobile autour d’un axe fixe : la somme algébrique des moments des forces qui lui sont appliquées, par rapport à cet axe doit être nulle.
_ qd il repose sur un plan fixe : le système des forces qui lui est appliqué doit se réduire à une force unique, perpendiculaire au plan et, qui appuie ce corps sur le plan en passant à l’intérieur de la base de sustentation.
Un solide est en équilibre quand la projection verticale de son centre de gravité tombe à l’intérieur de son polygone = base de sustentation.
La stabilité est directement proportionnelle à la grandeur de la base de sustentation, et inversement proportionnelle à la hauteur du centre de gravité /R à la base de sustentation.
Notion d’équilibre optimum : l’équilibre est optimum lorsque la projection du centre de gravité s’effectue au centre du polygone de sustentation.
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