Scopo del corso è quello di fornire un'introduzione alla modellizzazione meccanica del corpo umano per applicazioni in diversi settori (ad es.: biomeccanica dello sport, sicurezza automobilistica, biomeccanica ortopedica e riabilitativa, interfacce meccaniche uomo-macchina ed ergonomia).
*Introduzione
Introduzione al corso, cosa è la biomeccanica, campi applicativi (meccanica, medicina, sport, industria).
Piani e punti di riferimento del corpo umano, nomenglatura del corpo umano, nomenglatura del movimento umano, convenzioni per descrivere il movimento umano, terminologia.
*Modelli del corpo umano
Introduzione a diversi modelli comunemente usati nell'analisi del movimento (punto materiale, modelli piani, modelli 3D, corpi rigidi o flessibili, articolazioni semplici e reali).
Criteri per scegliere il modello più adatto. Esempi applicativi: modelli per il salto in lungo (punto materiale, massa-molla, 2 masse più molle e smorzatori).
Modelli piani a segmenti rigidi: esempi di stima delle forze scambiate tra corpo umano ed ambiente esterno, forze articolari, forze muscolari. Effetti della postura sulle forze. Sistemi staticamente indeterminati: applicazioni e teoria, tecniche di ottimizzazione.
*Antropometria
Cosa è l'antropometria, il suo ruolo nel progetto di oggetti e nell'ambiente industriale, problemi statici, classificazione delle misure antropometriche; tavole antropometriche; esempi di misura di dati antropometrici.
*Il sistema muscoscheletrico
Muscoli: definizioni generali, fibre muscolari, il sarcomero, unità motorie, il "twitch" (scossa singola), attivazione muscolare, il modello di Hill. Meccanocettori: il fuso muscolare, l'organo tendineo del Golgi. Segnali elettromiografici. Accenni alla generazione di potenza aerobica e anaerobica. Le articolazioni umane: morfologia e classificazione cinematica; la cartilagine, il liquido sinoviale e i meccanismi di lubrificazione, legamenti, tendini, i menischi. Arti superiori ed inferiori: struttura scheletrica, cinematica articolare e morfologia, muscoli.
*Il sistema nervoso
Accenni all'organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico. Principio di funzionamento dei neuroni e del sistema motorio.
*Sistemi per la misura e l'analisi del movimento
Strumentazione base: elettrogoniometri, piattaforme di forza, accelerometri. Strumentazione stereofotogrammetrica classica: aspetti funzionali, principi di funzionamento, marker attivi e passivi. Movimenti di marker e di corpi, ricostruzione 2D e 3D del movimento (Direct Linear Transformation, equazioni epipolari). Analisi di serie di dati, interpolazione, filtraggio, smoothing. Cinematica e dinamica. Esempi applicativi: ciclismo, tennis, scherma.
*Analisi del cammino
Descrizione del ciclo del passo, movimento delle articolazioni e coppie articolari. Cinematica e dinamica di modelli piani, forze articolari e muscolari.
*Introduzione alle protesi
Classificazione delle protesi (endoprotesi, arti artificiali, fissatori esterni). Caratteristiche generali delle protesi (funzionalità, biocompatibilità, comfort, sicurezza, durata nel tempo,...). Alcuni esempi: protesi di ginocchio, protesi policentriche, protesi d'anca.
*Comportamento meccanico dei tessuti biologici
Ossa, cartilagine, tendini, legamenti. Sruttura delle ossa, rimodellamento osseo.
Esempi di biomeccanica dello sport
Ciclismo, tennis.
Il materiale didattico sarà scaricabile dal sito o verrà distribuito in aula.
Lezioni frontali, esercitazioni.
Orale