Hva er human biomekanikk?

Menneskelig biomekanikk som en streng disiplin er den relativt moderne sammensmeltningen av de to eldgamle vitenskapene om fysiologi og ingeniørfag. Undersøkelser til biomekanikk har alltid eksistert, fra de tidligste menneskene som hentet ut et bein fra et dyreskrot og med hell brukte det til å løfte en tung stein under hvilken velsmakende insektviner gravet. Først på 1970-tallet, med teknologisk utvikling innen elektronisk måling og beregning, ble mekanistiske prinsipper imidlertid en viktig innflytelse i forståelsen av biologiske systemer. Det menneskelige kneleddet er for eksempel rutinemessig modellert som, til og med definert, som et mekanisk hengsel eller spak. Denne tilnærmingen til menneskets anatomi strekker seg til mange forskjellige felt utover medisin, inkludert atletisk ytelse og industriell design.

Det er ikke slik at det menneskelige kneet ikke hadde blitt analogisert som et hengsel av tidligere fysiologer som studerte strukturer og funksjon av kroppsdeler. Maskinteknikk er en praktisk vitenskap på matematikkens språk. Da det ble mulig å nøyaktig måle et knes mange deler og deres toleranser for mekaniske krefter, var det en enkel bro å koble disse tallene til kjente ingeniørlikninger som definerer de fysiske egenskapene til et hengsel, eller spak. Slike målinger og beregninger, kalt biometri, brukes til å forbedre proteser som kunstige hofteprosedyrer. Menneskelig biomekanikk er forsøket på å definere ikke bare et beinledd, men hele menneskekroppen - dens struktur, design og funksjon - som noe som kan representeres gjennom datasimulering.

Det primære formålet med biomekanikk, som det gjelder menneskekroppen, har i stor grad vært å forbedre helse. Et eksempel på dette er vurdering av hjerte- og kardiovaskulær helse gjennom målinger av blodstrøm og anvendelse av disse til tekniske prinsipper for væskedynamikk, væskers fysiske oppførsel. En av de mer kjente anvendelsene av menneskelig biomekanikk er kinesiologi, studiet av bevegelse. Dette har vært et betydelig bidrag til sportsbransjen.

Ingeniørprinsippet kalt optimalisering bestemmer de spesifikke verdiene til et mekanisk system, for eksempel en motor, for å oppnå en viss tilstand, for eksempel effektivitet eller feiltoleranse. Med relevante målinger av en gitt idrettsutøver og en modell av den menneskelige biomekanikken i løping, er det på samme måte mulig å beregne hans optimale form, steg og andre verdier for en sjanse til verdensrekorden. Ved de samme metodene kan det påvises at riktig biomekanikk for en spesiell baseball pitcher dikterer at den med fingertoppen fastballen hans skal kastes med mer sving og mindre momentspenning ved det hengslede albueleddet. Teknologier for måling og analyse er det som har drevet det moderne feltet av menneskelig biomekanikk. Sensorer som akselerometre for måling av hastighet, høyhastighets tredimensjonal kamerasystem med bevegelsesfangst og kraftige datamaskiner som er i stand til å simulere ytelsen til veldig komplekse systemer, er alle eksempler på verktøyene som gjør det mulig å studere kroppen som et mekanisk system.