Introduction à la biomécanique du mouvement humain

Définition

Biomécanique

Bio -> Appliqué à l'étude des systèmes biologiques Mécanique -> Partie de la physique qui étudie le mouvement des objets

Domaines d'application :

Par des systèmes biologiques ( circulation sanguine )
Par des structures biologiques ( os de substitution )
Par les mouvements humains ( Biomécanique )

Optimisation du mouvement :

dans le domaine Sportif
dans le domaine de l'ergonomie
avec l'adaptation du matériel ( sportif )
par les prothèses/orthèses

Les démarches en biomécanique :

La cinématique : elle décrit le mouvement dans l'espace ( position, déplacement, trajectoire, vitesse, accélération... )
La dynamique : elle explique le mouvement ( forces, énergies, puissances, ... )

Partie 1 : Cinématique

Définition

Cinématique

Elle cherche à décrire le mouvement sans chercher à le comprendre. Elle cherche donc à s'intéresser à la description du mouvement en lui même et tout ça appliqué à un mobile.

I- Notion de Mobile

Mobile simple : Si on prend l'exemple d'un sport, au basket le mobile c'est le ballon en lui même. Tandis que chez l'humain c'est lorsque l'individu fait un déplacement.

Mobile complexe : C'est lorsqu’on s'intéresse au mouvement d'une partie d'une personne et pas sur l’entièreté de son être, ce n'est pas comme un seul mobile unique

Les segments corporels :

On les trouve à l'aide de marqueurs anatomiques placés sur des repères articulaires précis.

Définition

Trajectographie

Ensemble des méthodes de calcul et des techniques permettant de prévoir et de déterminer la trajectoire

II- La question du référentiel

Définition

Référentiel anatomique

Décrit le corps humains suivant 3 plans qui sont perpendiculaires entre eux : - un plan frontal - un plan sagittal - un plan horizontal. On situe leur croisement sur la deuxième vertèbre sacrée

Repère Galiléen

C’est 3 axes qui se coupe a un point d’origine, donc toutes les positions dans l’espace seront repérées par ses coordonnées qui donne sa distance a l’origine parallèlement à chacun de ses 3 axes.

Il peut y avoir aussi un référentiel fixe et un référentiel mobile

Repère fixe : l'exemple d'un cycle de nage par le temps de nage

Repère mobile : l'exemple du cycle de nage si le repère est placé sur le nageur

III- Déplacement et trajectoire

Déplacement curvilinéaire → Modification de 2 ou 3 axes

y = ax² + bx² + c

Déplacement linéaire ( translation ) sur une dimension qui a été modifié

y = ax + b

Déplacement angulaire

C’est lorsqu’on étudie tous les mouvement des segments corporel

IV- Vitesse, accélération

Déplacement le long d’une droite :

C'est un changement de position, donc un changement entre la position final et initial

(Voir formule sur cours)

Déplacement dans un plan :

On décrit une vitesse x et aussi une vitesse y donc horizontale et verticale

Vitesse moyenne vs instantanée

On peut calculer la vitesse moyenne sur l’ensemble du déplacement

Alors que la vitesse instantanée peut simplement calculer une portion du déplacement de la vitesse moyenne

(Voir formule sur le cours)

Définition

Vitesse angulaire

Une grandeur qui représente le rapport d'un angle de rotation au temps. Il faut revoir le rayon selon le périmètre de chaque organe 2 x pi x R

V- Notion de degré de liberté

Définition

Degré de liberté

Représente une possibilité de mouvement dans l’espace

Dans un espace non contraint on décrit 3 mouvements de translation :

mouvement de l’avant vers l'arrière suivant l’axe des z
mouvement horizontale de droite à gauche suivant l’axe des y
mouvement verticale suivant l’axe des x

3 mouvements de rotation :

autour des x qui correspond au roulis
autour des y qui correspond au tangage
autour de l’axe vertical qui correspond au lacet

6 degrés de liberté dans un espace de 2 dimension

La mobilité d'une articulation :

dépend de la géométrie des surfaces articulaires
dépend du nombre de surfaces articulaires

(Voir exemple et schéma sur cours )