Co to jest biomechanika człowieka?

Ludzka biomechanika jako rygorystyczna dyscyplina jest stosunkowo nowoczesnym połączeniem dwóch starożytnych nauk fizjologicznych i inżynieryjnych. Badanie biomechaniki zawsze istniało od najwcześniejszych ludzi, którzy wydobywali kość z tuszy zwierzęcej i z powodzeniem wykorzystywali ją do podnoszenia ciężkiego kamienia, pod którym zakopały się smaczne larwy owadów. Jednak dopiero w latach 70. XX wieku, wraz z postępem technologicznym w elektronicznych pomiarach i obliczeniach, zasady mechanistyczne stały się głównym czynnikiem wpływającym na zrozumienie układów biologicznych. Na przykład ludzki staw kolanowy jest rutynowo modelowany, a nawet definiowany jako mechaniczny zawias lub dźwignia. To podejście do anatomii człowieka obejmuje wiele różnych dziedzin poza medycyną, w tym wyniki sportowe i wzornictwo przemysłowe.

Nie jest tak, że ludzcy kolano nie był analogiczny jako zawias przez poprzednich fizjologów badających struktury i funkcje części ciała. Inżynieria mechaniczna jest praktyczną nauką w języku matematyki. Gdy stało się możliwe dokładne zmierzenie wielu części kolana i ich tolerancji na siły mechaniczne, łatwo było połączyć te liczby ze znanymi równaniami inżynierskimi, które określają fizyczne atrybuty zawiasu lub dźwigni. Takie pomiary i obliczenia, zwane biometrią, są wykorzystywane do poprawy protetyki, takiej jak sztuczne stawy biodrowe. Ludzka biomechanika to próba zdefiniowania nie tylko stawu kostnego, ale całego ciała ludzkiego - jego struktury, projektu i funkcjonowania - jako czegoś reprezentowalnego poprzez symulację komputerową.

Głównym celem biomechaniki, podobnie jak w przypadku ludzkiego ciała, była w dużej mierze poprawa zdrowia. Przykładem tego jest ocena zdrowia sercowo-naczyniowego serca poprzez pomiary przepływu krwi i zastosowanie ich do zasad inżynierii rządzących dynamiką płynów, fizycznym zachowaniem płynów. Jednym z bardziej znanych zastosowań biomechaniki człowieka jest kinezjologia, badanie ruchu. Był to znaczący wkład w przemysł sportowy.

Zasada inżynierii zwana optymalizacją określa konkretne wartości układu mechanicznego, takiego jak silnik, w celu osiągnięcia określonego stanu, takiego jak wydajność lub tolerancja na awarie. Przy odpowiednich pomiarach danego sportowca i modelu ludzkiej biomechaniki biegania, podobnie możliwe jest obliczenie jego optymalnej formy, kroku i innych wartości dla szansy na rekord świata. Tymi samymi metodami można wykazać, że właściwa biomechanika dla konkretnego miotacza baseballu dyktuje, że jego fastball z dwoma palcami powinien być rzucany z większym zgięciem i mniejszym obciążeniem momentu obrotowego na przegubie stawu łokciowego. Technologie pomiaru i analizy są tym, co napędza nowoczesną dziedzinę biomechaniki człowieka. Czujniki, takie jak akcelerometry do pomiaru prędkości, szybkie trójwymiarowe systemy kamer rejestrujących ruch oraz potężne komputery zdolne do symulacji działania bardzo złożonych systemów, to przykłady narzędzi umożliwiających badanie ciała jako układu mechanicznego.