Grundlagen der medizinischen Physik

WS 2013/14, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Mathias Getzlaff
Vorlesung: Grundlagen der med. Physik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 2 BIOMECHANIK
• System von Stangen
• relative Bewegungen über Gelenke
• Kräfte über Sehnen (→ Drehmomente)
2. Starrer Knochen → elastische Eigenschaften
3. Bewegungsabläufe: mechanische, dynamische Modelle
• Kinematik des Gehens
• Muskeldynamik: physikalische Modelle
2.1 Statik des Skeletts
Gleichgewichtsbedingungen:
• Kräfte ∑ i
⃗F i = 0
• Drehmomente ∑ i
M i = ∑ i
⃗r i × ⃗ F i = 0
⇒ Bestimmung von Kräften:
• Sehnen übertragen Kräfte der Muskeln
• Muskelkräfte nur durch Kontraktion
2.2 Heben / Drücken im Detail
1) Heben eines Gewichts mit dem Unterarm, Drehmomente in Ellebogengelenk
Muskel: ⃗ MM = ⃗r × ⃗ F M
M M = a F M sin β = a F M sin (180 ◦ − ϑ) = a F M sin ϑ
Gewicht: M W = L F W sin (90 ◦ − α) = L F W cos α = L F W cos α
Halten des Gewichts M M = M W
F M = F W ·
L
a
}{{}
=8
·cos α
sin ϑ
Typisch: a=0 ◦ , ϑ=70 ◦ ⇒ F M = 8, 5 · F W
Kraft auf Gelenk
F G = √ V 2 + H 2 mit V = F W − F V M und H = F H M
F H M = F M cos (α + ϑ)
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