Cos'è la biomeccanica umana?

La biomeccanica umana come una disciplina rigorosa è la fusione relativamente moderna delle due antiche scienze della fisiologia e dell'ingegneria.L'indagine sulla biomeccanica è sempre esistita, dai primi umani che hanno estratto un osso da una carcassa di animale e la usavano con successo per sollevare una pietra pesante sotto la quale gustosi grub di insetti si scatenarono.Non è stato fino agli anni '70, tuttavia, con l'avanzamento tecnologico nella misurazione elettronica e nel calcolo, che i principi meccanicistici sono diventati un'influenza primaria nella comprensione dei sistemi biologici.L'articolazione del ginocchio umano, ad esempio, è abitualmente modellata come, persino definita come una cerniera meccanica o una leva.Questo approccio all'anatomia umana si estende a molti campi vari oltre la medicina, tra cui prestazioni atletiche e design industriale.

Non è che il ginocchio umano non fosse stato analogico come cerniera da fisiologi precedenti che studiavano le strutture e la funzione delle parti del corpo.L'ingegneria meccanica è una scienza pratica nella lingua della matematica.Quando è diventato possibile misurare con precisione le molte parti di un ginocchio e le loro tolleranze alle forze meccaniche, è stato un ponte facile da collegare questi numeri a equazioni ingegneristiche note che definiscono gli attributi fisici di una cerniera o una leva.Tali misurazioni e calcoli, chiamati biometrici, vengono utilizzati per migliorare le protesi come le articolazioni di sostituzione dell'anca artificiale.La biomeccanica umana è il tentativo di definire non solo un'articolazione ossea ma l'intero corpo umano mdash;la sua struttura, design e funzionamento mdash;come qualcosa di rappresentabile attraverso la simulazione del computer.

Lo scopo principale della biomeccanica, poiché si applica al corpo umano, è stato in gran parte quello di migliorare la salute.Un esempio di ciò è la valutazione della salute cardiaca cardiovascolare attraverso le misurazioni del flusso sanguigno e applicarle ai principi ingegneristici che regolano la fluida dinamica, il comportamento fisico dei liquidi.Una delle applicazioni più comunemente conosciute della biomeccanica umana è la kinesiologia, lo studio del movimento.Questo è stato un contributo significativo all'industria sportiva.

Il principio di ingegneria chiamato ottimizzazione determina i valori specifici di un sistema meccanico, come un motore a motore, per raggiungere un determinato stato, come l'efficienza o la tolleranza ai guasti.Con misurazioni pertinenti di un determinato atleta e un modello della biomeccanica umana della corsa, è allo stesso modo possibile calcolare la sua forma ottimali, il passo e altri valori per una possibilità al record mondiale.Con gli stessi metodi, si potrebbe dimostrare che la biomeccanica corretta per un particolare lanciatore di baseball imponga che la sua palla veloce di dita divisa dovrebbe essere lanciata con più curva e meno stress di coppia, all'articolazione del gomito incernierato.Le tecnologie per la misurazione e l'analisi sono ciò che ha guidato il moderno campo della biomeccanica umana.Sensori come gli accelerometri per misurare la velocità, il movimento tridimensionale ad alta velocità che catturano i sistemi di telecamere e potenti computer in grado di simulare le prestazioni di sistemi molto complessi sono tutti esempi degli strumenti che consentono lo studio del corpo come sistema meccanico.