Insegnamenti

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Docente
ANDREA MANUELLO BERTETTO (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/75]  INGEGNERIA BIOMEDICA [75/00 - Ord. 2014]  PERCORSO COMUNE 5 50

Obiettivi

Il corso si propone di fornire all’allievo la conoscenza dei principi della meccanica classica e della meccanica applicata. In particolare, l’allievo acquisirà le conoscenze dei metodi matematici per la descrizione della cinematica e della dinamica, dei principi di modellazione di sistemi meccanici e dei meccanismi con particolare riferimento ai sistemi biomeccanici. Il corso fornisce le conoscenze di base delle problematiche relative alla modellazione meccanica di sistemi biologici complessi, alle relative ipotesi semplificative ed il limiti che esse comportano, ai metodi sperimentali per la determinazione delle grandezze biomeccaniche.

L’allievo, sarà in grado di analizzare dal punto di vista cinematico e dinamico i principali meccanismi oggetto della meccanica applicata. Sarà inoltre in grado di analizzare sistemi fisici e biologici di complessità limitata, identificare le grandezze fisiche rilevanti ed impostare un modello di equilibrio dinamico per il calcolo delle grandezze cinematiche (traiettorie, velocità, accelerazioni) e dinamiche (reazioni vincolari, forze scambiate tra uomo e macchina, forze scambiate all’interfaccia piede-terreno, grandezze antropometriche).

Lo studente saprà assumere un ruolo propositivo e critico nella valutazione biomeccanica di semplici problemi inerenti il movimento umano e l’interazione meccanica dell’uomo con l’ambiente esterno.

Prerequisiti

Le propedeuticità obbligatorie sono indicate nel Regolamento didattico del Corso di Studio.
È richiesta la conoscenza dei principi della fisica con particolare riferimento alla meccanica classica.
È richiesta la conoscenza dell’algebra lineare e dell’algebra vettoriale, della trigonometria e dell’analisi matematica.
È preferibile una conoscenza di base dell’anatomia dell’apparato muscolo-scheletrico.

In termini di corsi:

[1] Fisica I
[2] Geometria
[3] Analisi matematica I

Contenuti

Introduzione:
Gli strumenti della meccanica applicata per lo studio dei sistemi biologici ed in particolare del movimento umano. Cenni storici sullo sviluppo della biomeccanica e tendenze attuali.

Elementi di cinematica:
cinematica del punto, cinematica dei corpi rigidi, moti relativi, cinematica dei sistemi articolati, modelli del movimento umano, articolazioni e loro classificazione su base strutturale e funzionale
Geometria delle Masse
Baricentro, momento d’inerzia, grandezze antropometriche e proprietà inerziali dei segmenti corporei.

Elementi di Dinamica
forze ed operazioni sulle forze, principi della dinamica, equazioni cardinali della dinamica e principio di D’Alembert, diagramma di corpo libero, analisi dinamica dei sistemi articolati.

Il muscolo scheletrico ed il modello di Hill.
Lavoro ed energia potenziale.
Quantità di moto e momento della quantità’ di moto. Fenomeni d'urto.

Modello a multi-link del corpo umano.
Strumenti per la valutazione delle grandezze biomeccaniche.

Metodi Didattici

Le lezioni frontali sono articolate in due fasi: la prima parte del corso comprende la cinematica e la cinematica articolare e la geometria delle masse, mentre la seconda parte è dedicata alla dinamica. Durante il corso è previsto lo svolgimento di esercizi finalizzati alla preparazione delle prove parziali e dell’esame finale. A supporto delle lezioni frontali e compatibilmente con la numerosità della classe e delle disponibilità dei laboratori, è previsto lo svolgimento di attività sperimentali o al calcolatore.

Verifica dell'apprendimento

La verifica delle conoscenze acquisite viene di norma effettuata in due momenti, previsti e calendarizzati a livello di facoltà.
1) Prima prova intermedia (dopo circa 4-5 settimane di corso)
2) Seconda prova intermedia (al termine delle lezioni)

In entrambi i casi ai candidati vengono proposti degli esercizi da risolvere e dei quesiti in forma chiusa e/o aperta.
Gli studenti che sostengono entrambe le prove con esito positivo sono chiamati a sostenere un breve colloquio orale. Il voto finale si compone come media del voto riportato nelle due prove intermedie.

Gli studenti che non frequentano il corso, e dunque non si avvalgono della facoltà di partecipare alle prove intermedie, sostengono un esame scritto.

Testi

- Ferraresi C., Raparelli T. "Meccanica applicata - Terza edizione", CLUT, 2007.
- Legnani G., Palmieri G. "Fondamenti di meccanica e biomeccanica del movimento", CittàStudi, 2016.
- Tozeren, A., "Human body dynamics: classical mechanics and human movement", Springer, 2013, , ISBN: 1475773900
- Bruno Picasso, "Fondamenti di meccanica e biomeccanica", Springer Verlag, 2012.
- Cappello A., Cappozzo A., Prampero P. E., "Bioingegneria della postura e del movimento", Pàtron, 2007

Altre Informazioni

Ad integrazione dei testi di riferimento, sul blog del docente sono resi disponibili i file relativi a materiale didattico integrativo ed informativo come
i lucidi presentati in aula durante le lezioni frontali.

Questionario e social

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