Biomechanics III

Abstract

Mechanophysiology, Mechanobiology and modelling in biomechanics

Objective

Enable the students to: (a) describe the muscular-skeletal system with a theoretical point of view, as a mechanophysiological or a mechanobiological system and (b) build simple models of tendons and bones and validate them with "hand on" experiments.

Content

Originalsprache Die Biomechnaik III Vorlesung behandelt theoretische als auch anwendungsorientierte Aspekte des Bewegungsapparates und dessen Materialien resp. Ersatzmaterialien im Zusammenhang mit unterschiedlichen Belastungssituationen. Sie baut auf den Vorlesungen Biomechanik I a und b und Biomechanik II a und b auf. Deren Besuch ist aber nicht Voraussetzung. Die Vorlesung behandelt den Bewegungsapparat und dessen Gewebe aus biomechanischer Sicht. Dazu gehören die Abschnitte „mechanics“, „mechanobiology“ und „mechanophysiology“. Im Abschnitt „mechanophysiology“ wird die Leistungsfähigkeit des menschlichen Bewegungsapparates mit seinen linearen Motoren inklusive Atmung- und Herz-Kreislaufsystem theoretisch beschrieben um quantitative Aussagen zu ermöglichen. Verschiedene leistungsphysiologische Tests (Conconi, Wingate) werden analysiert und diskutiert. Am Beispiel Fahrradfahren wird der Antrieb (kreisförmige versus lineare Bewegung der Pedale) beschrieben und bezüglich des Wirkungsgrades analysiert. Mechanobiology beschreibt die Wechselwirkung zwischen Mechanik und Biologie in Anlehnung an Y. C. Fung, 2002. Verschiedene Modelle (klassische wie auch das Modell von Haslach) werden vorgestellt und diskutiert, welche das mechanische und plastische Verhalten biologischer Materialen (insbesondere Knochen und Sehnen) theoretisch beschreiben. Mit "hands on" Experimenten werden einfache Modelle von Sehnen und Knochen überprüft.

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