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Fondamenti di Meccanica e Biomeccanica - Meccanica dei corpi rigidi articolati [Picasso - Springer]

ISBN/EAN
9788847023321
Editore
Springer Verlag Italia
Formato
Brossura
Anno
2012
Pagine
355

Disponibile

39,51 €
La Biomeccanica è una scienza nuova e antica allo stesso tempo. Aspetti fondamentali della vita come il movimento, l’evoluzione, lo sforzo, la fatica, hanno interessato l’uomo dai tempi più lontani. Galileo scrive: …questo grandissimo libro [della natura] che continuamente ci sta aperto innanzi agli occhi (io dico l’universo), non si può intendere se prima non s’impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri né quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, e altre figure geometriche, senza i quali mezzi è impossibile a intendere umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto. Non molto tempo fa la scienza della natura parlava una sola lingua e studiava molte cose, il moto degli astri, la caduta dei gravi, l’anatomia, la fisiologia, la botanica. Oggi i domini del sapere sono profondamente differenziati, nei metodi e nei linguaggi. La forte tendenza alla specializzazione ha portato l’uomo ad acquisire conoscenze profonde in ambiti molto ristretti e il dialogo tra diverse discipline è diventato difficile. Se un medico si trova ad affrontare la diagnosi di un problema posturale o di analisi della deambulazione, dovrà necessariamente fare ricorso alla valutazione quantitativa del movimento e della postura, misurando velocità, accelerazioni, posizioni in diversi punti del corpo del paziente, per risalire alle azioni muscolari, alle reazioni del suolo e ad altri parametri rilevanti. Da questi dati trarrà le sue conclusioni diagnostiche. Questo gli richiederà, se non vuole considerare questa fase della sua indagine come una “scatola nera”, conoscenze e abilità nel campo della meccanica, che la sua formazione di base non prevedeva. Un discorso analogo vale per gli esperti di scienze motorie che si propongono di aiutare un’atleta a migliorare le sue prestazioni. Dall’altra parte della barricata gli ingegneri si cimentano col problema complesso di ideare, progettare e realizzare una protesi o un arto artificiale che porti a migliorare le condizioni di vita di una persona. Si tratta di un problema che richiede conoscenze complesse e profonde nel campo dell’ingegneria, ma questo non basta. La protesi verrà impiantata in un organismo vivente in continuo mutamento, a contatto con fluidi le cui proprietà vengono studiate in medicina e biologia. I materiali con cui la protesi verrà a contatto non sono inerti, ma in continua evoluzione.

Maggiori Informazioni

Autore Picasso Bruno
Editore Springer Verlag Italia
Anno 2012
Tipologia Libro
Lingua Italiano
Indice 1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 Cenni storici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Riferimenti Cartesiani per i sistemi multibody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1 Piani e assi di riferimento per l’analisi biomeccanica . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Gradi di libertà per un sistema articolato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3 Giunti piani e giunti spaziali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4 Descrizione di posizioni e giaciture rispetto a un sistema Cartesiano 23 2.5 Operatori: traslazioni, rotazioni e trasformazioni. . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.6 Numero di parametri minimo per rappresentare un’orientazione . . . . 34 2.7 Scelta dei sistemi di riferimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.8 Sistemi per l’analisi della postura e del movimento . . . . . . . . . . . . . . 58 3 Le articolazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.1 Gradi di libertà nella biomeccanica. Le articolazioni . . . . . . . . . . . . . 81 3.2 Unmodello cinematico piano dell’arto inferiore . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4 I muscoli scheletrici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 4.1 Struttura e modelli di comportamento del muscolo scheletrico . . . . . 104 4.2 Il meccanismo contrattile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.3 Proprietà statiche e dinamiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4.4 La relazione forza-velocità di contrazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.5 L’equazione di Hill per ilmuscolo tetanico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 5 Elementi di cinematica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.1 Cinematica del punto materiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.2 Moto rettilineo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 5.3 Moto circolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.4 Moti balistici piani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 5.5 Moto relativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 5.6 Cinematica del corpo rigido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 X Indice 5.7 Moti rigidi piani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 5.8 Moto piano generico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 5.9 Analisi di un sistema articolato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 5.10 Un sistema articolato con due segmenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 5.11 Analisi della deambulazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 5.12 Analisi cinematica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 6 Geometria delle masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 6.1 Baricentro di un corpo esteso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 6.2 Baricentri di figure piane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 6.3 Baricentro di solidi regolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 6.4 Baricentro di corpi irregolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 6.5 Proprietà inerziali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 7 Analisi delle forze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 7.1 Forze interne ed esterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 7.2 Forze d’attrito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 7.3 Attrito volvente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 7.4 Forze viscose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 7.5 Viscosità cinematica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 7.6 Forze elastiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 7.7 Corpi in movimento entro un fluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 7.8 Azioni di un fluido su un corpo solido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 7.9 Forze di campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 8 Elementi di statica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 8.1 Equilibrio di semplici elementi strutturali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 8.2 Elementi strutturali. Cenno sui casi di sollecitazione . . . . . . . . . . . . . 238 8.3 Applicazione dei principi della statica alla biomeccanica . . . . . . . . . . 241 9 Dinamica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 9.1 Dinamica del punto materiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 9.2 Quantità di moto e momento della quantità di moto . . . . . . . . . . . . . . 265 9.3 Dinamica del corpo rigido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 9.4 Fenomeni d’urto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 9.5 Lavoro ed energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 9.6 Piccole oscillazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 9.7 Rigidezza di alcuni elementi strutturali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Indice analitico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
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