Wyznaczanie sił mięśniowych i obciążeń w stawach kończyn dolnych podczas trójskoku

• Autorzy: Mazur Z. , Dziewiecki K. , Blajer W.

Warianty tytułu

EN

Determination of muscle forces and joint loads in lower extremities during the triple jump

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Trójskok polega na wykonywaniu trzech kolejnych skoków: skoku (odbicie i lądowanie na tę samą kończynę dolną), kroku (lądowanie na kończynę przeciwną) oraz zeskoku (lądowanie obunóż na piasku). Jest to konkurencja lekkoatletyczna, w której zawodnik poddawany jest bardzo dużym obciążeniom w stawach, szczególnie w czasie kontaktu zawodnika z bieżnią. Prezentowany jest model symulacyjny dla analizy dynamicznej odwrotnej trójskoku, pozwalający na szacowanie obciążeń wewnętrznych w kończynach dolnych skaczącego (sił mięśniowych i reakcji w stawach) oraz reakcji od podłoża. Rozważania są zilustrowane wybranymi wynikami symulacji numerycznej.

EN

The triple jump is a demanding athletics event divided into the hop, step, and jump phases, and during each of the landings/take-offs a jumper must tolerate extremely high impact/impulsive forces. The developed (planar) model of the jumper is valid for all the movement phases. Its actuation involves muscle forces in the lower limbs, and the resultant muscle torques in the joints. The dynamic equations are derived in a compact form, and a discussion is provided on computational aspects related to the inverse dynamics analysis, focused on effective assessment of muscle forces and joint reaction forces in the lower limbs and external reactions during the contact phases. Some numerical results of the inverse dynamics simulation are reported.

Słowa kluczowe

PL

kończyna dolna; siły mięśniowe; trójskok; model matematyczny; odwrotna analiza dynamiczna

EN

lower extremity; muscle forces; triple jump; mathematical model; inverse dynamic analysis

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 14, nr 45
• Strony: 99--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Mazur Z.

• Instytut Mechaniki Stosowanej i Energetyki, Wydział Mechaniczny Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu

autor

Dziewiecki K.

• Instytut Mechaniki Stosowanej i Energetyki, Wydział Mechaniczny Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu

autor

Blajer W.

• Instytut Mechaniki Stosowanej i Energetyki, Wydział Mechaniczny Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu

Bibliografia

• 1. Yamaguchi G.T.: Dynamic modeling of musculosceletal motion. A vectorized approach for biomechanical analysis in three dimensions. Kluwer, Dordrecht, 2001.
• 2. Robertson D.G.E., Caldwell, G.E., Hamill, J., Kamen, G., Whittlesey, S.N.: Research methods in biomechanics. Human Kinetics: Champaign, 2004.
• 3. Winter D.A.: Biomechanics and motor control of human movement. Hoboken: John Wiley & Sons, 2005.
• 4. Erdemir A., McLean S., Herzog W., van den Bogert A.: Model-based estimation of muscle forces exerted during movements. “Clinical Biomechanics” 2007, Vol. 22, No. 2, p. 131-154.
• 5. Blajer W., Dziewiecki K., Mazur Z.: Multibody modeling of human body for the inverse dynamics analysis of sagittal plane movements. “Multibody System Dynamics” 2007, Vol. 18, No. 2, p. 217-232.
• 6. Blajer W., Czaplicki A., Dziewiecki K., Mazur Z.: Influence of selected modeling and computational issues on muscle force estimates. “Multibody System Dynamics” 2010, Vol. 24, No. 4, p. 473–492.
• 7. Blajer W.: On the determination of joint reactions in multibody mechanisms. “Transactions of the ASME, Journal of Mechanical Design” 2004, Vol. 126, No. 2, p. 341-350.
• 8. Mazur Z., Dziewiecki K., Blajer W.: Uwagi o wyznaczaniu danych somatycznych człowieka dla zadań symulacji dynamicznej. Zesz. Nauk. Kat. Mech. Stos. Pol. Śl. nr 5: Aktualne problemy biomechaniki. Gliwice: Pol. Śl., 2011, s. 89-94.
• 9. Tejszerska D., Świtoński E., Gzik M.: Biomechanika narządu ruchu człowieka. Radom: Wyd. Nauk. Inst. Technologii Eksploatacji, 2011.
• 10. Dziewiecki K., Blajer W., Mazur Z.: Uwagi o sposobach obróbki danych z pomiarów kinematycznych dla zadań symulacji dynamicznej odwrotnej układów biomechanicznych. „Modelowanie Inżynierskie” 2011, nr 41, t. 10, s. 55-64.
• 11. Tsirakos D., Baltzopoulos V., Bartlett R.: Inverse optimization: functional and physiological considerations related to the force-sharing problem. “Critical Reviews in Biomedical Engineering” 1997, Vol. 25, No. 4-5, p. 371-407.
• 12. Crowninshield R.D., Brand R. A.: A physiologically based criterion of muscle force prediction in locomotion. “Journal of Biomechanics” 1981, Vol. 14, No. 11, p. 793-801.