Биомеханика

Дефиницијата на изразот „биомеханика“ произлегува од етимологијата на самиот збор. Впрочем, тој е спој на грчкиот збор биос, што значи живот, и зборот меканикос (од мекхани) што значи машина или механика.

Од една страна, зборот механика подразбира опис на силите, движењата, отпорноста, и се применува, општо земено, при анализите на реалните физички системи. Од друга страна, биологијата е наука за живите битија која, како составен дел од физичкиот свет, природно стана предмет и на истражувањата во механиката.

Според тоа, биомеханиката може да се дефинира како поле на интерес насочено кон проучување на структурите на сите живи организми и нивните функции во однос на опкружувањето, со повикување на законите на физиката. На тој начин биомеханиката целосно се потврдува како компонента на механиката и биологијата, две дисциплини од кои е создадена. Таа е наука која им упатува нови предизвици на машинските инженери и биолозите и која претставува извонреден терен за соработка меѓу инженерите, физичарите и стручњаците за науката за животот.

Значи, обучувањето во биомеханиката се заснова на мултидисциплинарни сознанија, комплементарни со сознанијата од основните области. На пример, инженерот мора да ги владее поимите од функционалната анатомија и од анализата на човечките движења, додека стручњакот за спортски активности мора да го развива своето знаење во математиката и физиката, исто како и лекарот.

Биомеханичкото однесување може да се прикаже со помош на различни средства кои можат да се користат одвоено или заедно:

-Анализа на движењата: тоа е опис на состојба на телото чија положба постојано се менува во однос на одреден репер. Анализата на движењата бара познавање на координацијата на движењата, антропометриски податоци, собирање кинематографски податоци итн.

-Пресметување на силите: целта е да се анализираат силите кои дејствуваат на телата, за да ги придвижат, како и ефектите што ги создаваат.

-Механички приказ на биолошките ткива: се работи за прикажување на однесувањето и оштетувањето на биолошките материјали под динамички оптоварувања и за воспоставување на нивните конститутивни равенки.

Сите дела во биомеханиката се засноваат на два основни комплементарни пристапи: експериментирање и нумеричка симулација.

Кога станува збор за експериментирањето, тоа се однесува на употребата на мерачи (акцелерометри, платформи за мерење на силата, потпорни точки итн.) кои ќе овозможат да се соберат неопходни податоци за да се оценат движењето, забрзувањето, силата итн. Во оваа дисциплина се спроведуваат истражувања на пробни субјекти, кои можат да бидат волонтери, животни, антропоморфни кукли или тела што се користат за цели на науката.

Нумеричкиот пристап се состои во компјутерска симулација на физичкото однесување на реалниот систем. Најчесто користен нумерички модел е оној кој се заснова на методот на конечни елементи. Тој овозможува на аналитички начин да се прикаже континуираното комплексно милје кое натаму може да се подели на серија домени, конечни елементи, уште поситни и уште поедноставни, кои имаат сопствени равенки за со нивна помош да се опишат нивните ограничувања и деформации.

Биомеханиката придонесува за зголемување на знаењето за биолошките системи и овозможува решенија за медицински, биолошки и спортски проблеми. Меѓутоа, оваа дефиниција сепак е ограничувачка зашто покрива мошне широко поле на интерес и вклучува поголем број специјалности.

Меѓу најважните ќе ги означиме следните полиња на примена: биомеханика на флуиди и мускули; биомеханика на удари - собирање знаења за прикажување на човечкото тело изложено на удар, подобрување на безбедноста на автомобилите, на пример, врз основа на проценка на системите за заштита; клеточна биомеханика; биомеханика на движењата - подобрување на успешноста на спортистите и спортски материјал; биомеханика во служба на здравјето - ортопедски импланти, хирургија со помош на компјутери, реадаптација (нормално и патолошко чекорење); ергономска биомеханика: подобрување на работните места; анимација и филмска индустрија.

На тој начин биомеханиката значајно учествува во модерниот напредок и во областите на медицинските и технолошките науки. На пример, овозможи да се решат многубројни клинички проблеми во кардиоваскуларната медицина, во областите на ортопедијата, трауматологијата, физиологијата итн. Сепак, биомеханиката е млада област, а знаењето е недоволно усовршено. Недостасуваат многу информации, а многу полиња на примена сè уште не се истражени.

Илустрации: Yuval Robichek

Превод: Алек Кузмановски

Извор: „Le dictionnaire du corps“