Seminář z praktické mechaniky a biomechaniky

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Studenti se seznámí s těmito okruhy mechaniky a biomechaniky: obecné fyzikální rovnice, základní fyzikální veličiny kinematiky a dynamiky, metody měření kinematických veličin, silová a momentová rovnováha soustavy v rovině a prostoru, uvedení soustav do silové a momentové rovnováhy, omezení pohybu, prostorové a rovinné vazby, výpočet kontaktních sil a momentů v konstrukcích a lidském těle, průběh vnitřních statických účinků, stanovení mechanické vlastnosti materiálů, vtah mezi napětím a deformací, tangenciální a normálová napětí, kombinovaná namáhání, vzpěrná pevnost, jejich stanovení a využití ve výpočtu konstrukcí, zkoušky materiálů, úlohy přímé a inverzní dynamiky pohybu,

Požadavky:

Podmínky zápočtu - účast na řešení úloh při cvičeních minimálně 75%, závěrečný test hodnocený klasifikačním stupeněm A až F. Pro udělení zápočtu je nutné získat alespoň E, což odpovídá 50 procentům bodů z testu.

Osnova přednášek:

1) Obecné fyzikální rovnice, základní fyzikální veličiny kinematiky a dynamiky, a matematické operace s nimi.

2) Kinematika pohybu, metody měření kinematických veličin, výpočty a hodnocení kinematických veličin v mechanice a biomechanice.

3) Využití Newtonových zákonů, metody měření dynamických veličin, výpočty dynamických veličin.

5) Silový a momentový účinek a operace s nimi, skládání a rozklad, nahrazení účinků, skládání a rozklad sil v konstrukcích a lidském těle.

4) Silová a momentová rovnováha soustavy v rovině a prostoru, rovnice rovnováhy, uvedení soustav do silové a momentové rovnováhy, využití silové a momentové rovnováhy v posturální stabilitě.

6) Staticky určité soustavy, omezení pohybu, prostorové a rovinné vazby, výpočet kontaktních sil a momentů v konstrukcích a lidském těle, staticky neurčité úlohy a jejich řešení.

7) Vnitřní statické účinky a jejich rozdělení, průběh vnitřních statických účinků, využití vnitřních statických účinků v konstrukčním návrhu, vnitřní statické účinky mechanické triády

8) Průřezové charakteristik prvků konstrukce/těla, Mohrova kružnice, hlavní momenty setrvačnosti, a využití průřezových charakteristik v konstrukčních návrzích, průřezové charakteristiky kostí.

9) Stanovení mechanické vlastnosti materiálů, vtah mezi napětím a deformací, tangenciální a normálová napětí, konstrukce Mohrovy kružnice, aplikace Mohrovy kružnice pro optimalizaci pevnosti konstrukce.

10) Pevnostní výpočty vybraných konstrukcí protetických náhrad a částí svalově kosterního systému, pevnostní výpočet nosníků, čepů, vazů, šlach.

11) Kombinovaná namáhání, vzpěrná pevnost, jejich stanovení a využití ve výpočtu konstrukcí, únavová životnost, únavové a kombinované zlomeniny.

12) Technologické vlastnosti a zkoušky materiálů, instrumentované zkoušky houževnatosti, adheze a tvrdosti, a jejich výpočet, shrnutí fyzikální veličin a jednotek popisu materiálových vlastností.

13) Určení prostorových charakteristik prvků konstrukce/těla, momenty setrvačnosti, deviační momenty a jejich využití v mechanice pohybu, sportovní biomechanice.

14) Úlohy přímé a inverzní dynamiky pohybu, výpočty zatížení segmentů těla, dynamická stabilita.

Osnova cvičení:

1) Obecné fyzikální rovnice, základní fyzikální veličiny kinematiky a dynamiky, a matematické operace s nimi.

2) Kinematika pohybu, metody měření kinematických veličin, výpočty a hodnocení kinematických veličin v mechanice a biomechanice.

3) Využití Newtonových zákonů, metody měření dynamických veličin, výpočty dynamických veličin.

5) Silový a momentový účinek a operace s nimi, skládání a rozklad, nahrazení účinků, skládání a rozklad sil v konstrukcích a lidském těle.

4) Silová a momentová rovnováha soustavy v rovině a prostoru, rovnice rovnováhy, uvedení soustav do silové a momentové rovnováhy, využití silové a momentové rovnováhy v posturální stabilitě.

6) Staticky určité soustavy, omezení pohybu, prostorové a rovinné vazby, výpočet kontaktních sil a momentů v konstrukcích a lidském těle, staticky neurčité úlohy a jejich řešení.

7) Vnitřní statické účinky a jejich rozdělení, průběh vnitřních statických účinků, využití vnitřních statických účinků v konstrukčním návrhu, vnitřní statické účinky mechanické triády

8) Průřezové charakteristik prvků konstrukce/těla, Mohrova kružnice, hlavní momenty setrvačnosti, a využití průřezových charakteristik v konstrukčních návrzích, průřezové charakteristiky kostí.

9) Stanovení mechanické vlastnosti materiálů, vtah mezi napětím a deformací, tangenciální a normálová napětí, konstrukce Mohrovy kružnice, aplikace Mohrovy kružnice pro optimalizaci pevnosti konstrukce.

10) Pevnostní výpočty vybraných konstrukcí protetických náhrad a částí svalově kosterního systému, pevnostní výpočet nosníků, čepů, vazů, šlach.

11) Kombinovaná namáhání, vzpěrná pevnost, jejich stanovení a využití ve výpočtu konstrukcí, únavová životnost, únavové a kombinované zlomeniny.

12) Technologické vlastnosti a zkoušky materiálů, instrumentované zkoušky houževnatosti, adheze a tvrdosti, a jejich výpočet, shrnutí fyzikální veličin a jednotek popisu materiálových vlastností.

13) Určení prostorových charakteristik prvků konstrukce/těla, momenty setrvačnosti, deviační momenty a jejich využití v mechanice pohybu, sportovní biomechanice.

14) Úlohy přímé a inverzní dynamiky pohybu, výpočty zatížení segmentů těla, dynamická stabilita.

Cíle studia:

Předmět je určen pro všechny studenty, kteří si potřebují dostudovat znalosti a vytvořit si obecné povědomí o mechanice a biomechanics. Obsah je zvolen tak, aby postačil k pochopení a zvládnutí problematik v navazujících předmětech. V případě, že si student daný předmět nezvolí a nikdy neměl možnost si tyto základy doplnit, bude vystaven riziku nepochopení následných problematik v navazujících předmětech, ve kterých není brán na toto zřetel.

Studijní materiály:

Povinná

Halliday D. a kol. : Fyzika-mechanika, VUT v Brně, 2000

Kutílek, P., Žižka, A. Vybrané kapitoly z experimentální biomechaniky. 1. Vydání.Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2012, 165 s.,

Petrtýl M., Lipanský E., Stavební mechanika 11 a 21, Praha : ČVUT, 2003.

Doporučená

Miláček S., Měření a vyhodnocování mechanických veličin, Praha: ČVUT, 2001.

Bittnarová J. a kol : Pružnost a pevnost - příklady, Praha: ČVUT, 2008.

Stejskal V. a kol.: Mechanika I, II, III, ČVUT, 1997

Kvasnica J. a kol.: Mechanika, Praha: ACADEMIA, 2004

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: