Fisica, biomeccanica e chinesiologia articolare

A.A. 2021/2022
9
Crediti massimi
68
Ore totali
SSD
BIO/09 FIS/07 MED/34
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire i principi fondamentali della meccanica del corpo esteso e della meccanica dei fluidi, e le loro implicazioni. Fornisce inoltre le basi teoriche per la conoscenza delle tecniche di analisi e degli strumenti per la biomeccanica più frequentemente utilizzati in ambito sportivo. L'insegnamento ha altresì lo scopo di approfondire le conoscenze sugli effetti statici e dinamici delle forze che intervengono nel realizzare la postura e i movimenti umani e nell'atteggiamento del corpo in relazione al baricentro e al poligono di appoggio. Viene affrontata la chinesiologia delle principali articolazioni e la locomozione umana. Vengono affrontati i sistemi di valutazione strumentale per l'analisi del movimento.
Risultati apprendimento attesi
Students will acquire the ability to resolve physics problems and quantitatively evaluate and estimate physical phenomena, to understand the physical parameters involved in movement and different types of sports, to resolve simple problems in sports biomechanics. Students will be able to analyze the movement of a human body in relation to solids mechanics: kinematics, statics, dynamics. Students will learn the essentials for understanding and interpreting kinesiological information for functional application to movement underlying human motricity. Students will be able to evaluate the efficiency of the effector system and static and dynamic postural response and to create a kinesiological project that illustrates form and control in physical exercise.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
annuale
Programma
Programma del modulo di Fisica
· Meccanica. Moti in una dimensione. Velocità media ed istantanea. Accelerazione media ed istantanea. Traiettoria e legge oraria moto uniforme e moto uniformemente accelerato. Caduta libera del grave, salto e lancio verticale.
· Vettori ed operazioni con i vettori. Moti in più dimensioni. Moto del proiettile. Gittata.
· Forza. Massa. Le tre leggi della dinamica. Forza di attrazione gravitazionale e forza peso. Forza elastica. Forze di superficie, normali e di attrito. Il piano inclinato. Corde e carrucole. Accelerazione centripeta. Forza centripeta
· Impulso di una forza e teorema dell'impulso. Fasi di produzione di impulso nello sport. Efficacia del salto verticale. Conservazione della quantità di moto. Urti. Massa efficace in colpi e 'battute' nello sport.
· Lavoro meccanico. Potenza. Forze conservative e forze dissipative. Energia. Energia cinetica. Teorema dell'energia cinetica. Energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale e energia potenziale elastica. Legge di conservazione dell'energia meccanica. Applicazioni a guadagni di quota, lanci e urti.
· Corpi estesi. Centro di massa e baricentro. Rotazione di corpi estesi. Cinematica angolare. Momento torcente di una forza. Momento d'inerzia. Dinamica delle rotazioni. Momento angolare e legge di conservazione.
· Statica. Condizioni di equilibrio per un corpo esteso. Leve. Leve nel corpo umano.
· Rotazioni del corpo umano. Variazione del momento d'inerzia nel corpo umano articolato.
· Fluidi. Densità e pressione. Statica. Leggi di Stevino, Pascal e Archimede.
· Cenni di dinamica dei fluidi. Portata e sua conservazione per fluidi in moto laminare. Fluidi ideali e Teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi. Resistenza idraulica e legge di Poiseuille. Resistenza del mezzo fluido. Effetti sul moto in aria e acqua. Velocità limite. Cenni di dinamica del volo in aria, applicazioni nello sport.

Programma delle esercitazioni di fisica sul campo.
· Bilancio di forze come vettori. Valutazione efficacia dello 'squat-jump'.
· Valutazione della costante elastica di fasce elastiche da palestra.
· Misure di velocità angolare e valutazione della forza centripeta per moti circolari uniformi.
· Valutazione della posizione del baricentro del corpo umano in posizione eretta.
· Valutazione della forza applicata dal muscolo bicipite e dal muscolo tricipite in geometrie utili alle attività di allenamento in palestra.
· Valutazione della variazione del momento d'inerzia nel corpo umano articolato, tramite misure di velocità angolare.

Programma del modulo di Biomeccanica
1. STRUMENTI DI ANALISI IN BIOMECCANICA (PARTE I)
. Strumenti per la CINEMATICA: sistemi di motion capture, sistemi optoelettronici, accelerometri, giroscopi, elettrogoniometri. Sensori MEMS.
2. STRUMENTI DI ANALISI IN BIOMECCANICA (PARTE II)
. Strumenti per la DINAMICA: celle di carico, dinamometri, ergometri (con particolare riferimento agli isocinetici), pedane di forza.
. Strumenti per l'ATTIVITA' ELETTRICA MUSCOLARE: EMG (metodi di valutazione della fatica neuromuscolare).
3. BIOMECCANICA DELLA POSTURA E DEL SOLLEVAMENTO DI CARICHI
. Il modello dell'uomo "biomeccanico"
. Distribuzione dei carichi statici nelle varie posture
. Il carico lombare e il sollevamento di pesi
. Analisi dell'equilibrio in ortostatismo
. Analisi biomeccanica del sit-to-stand
4. BIOMECCANICA DEL CAMMINO E DELLA CORSA
. Cammino
. Marcia e corsa
. Rendimento meccanico di marcia e corsa
. Cenni sulle andature patologiche: le zoppie
5. BIOMECCANICA DEL SALTO VERTICALE
. SJ e CMJ
. Salto in lungo
. Salto in alto
. Salti con rincorsa, terzo tempo
. Valutazione delle asimmetrie nel salto verticale
6. BIOMECCANICA DEL LANCIO
. Lancio overhead: determinanti biomeccaniche e allenamento
. Lancio e peso del grave
. Utilizzo dello stretch-shortening cycle nel lancio
7. ANALISI BIOMECCANICA NEGLI SPORT DI SQUADRA.
. Analisi biomeccanica nel calcio
. Utilizzo della tecnologia GPS negli sport di squadra
8. ANALISI BIOMECCANICA DEL NUOTO E DEGLI SPORT CICLICI
. Nuoto
. Ciclismo
. Canottaggio
9. ANALISI BIOMECCANICA DEGLI SPORT DI RACCHETTA
. Tennis, badmington, squash.

Programma del modulo di Chinesiologia articolare.
Sotto-modulo A.
Il muscolo come motore.
1.Richiami di fisiologia muscolare: diagrammi forza-lunghezza e forza-velocità.
2.Lavoro e potenza. Lavoro positivo e negativo.
3.Rapporto fra morfologia muscolare e tendinea, e prestazioni meccaniche del muscolo.
4.Stretching e retrazione muscolare.
5.Rapporto fra attivazione nervosa e forza muscolare. Modulazione dell'andamento temporale della forza.
6.Forza e sforzo. Fattori limitanti la produzione di forza massimale
Sotto-modulo B.
La macchina artro-muscolare.
1.Leve articolari.
2.Forze e momenti articolari.
3.Concatenazione pluri-segmentaria: le Azioni posturali anticipatorie.
4.Elementi di semeiotica manuale della forza muscolare.
Prerequisiti
I prerequisiti fondamentali per l'insegnamento sono la conoscenza dei metodi di matematica e dei principi di fisica elementare, come dettagliati nei programmi del test d'ammissione, nonché le nozioni di anatomia osteo-articolare e muscolo-scheletrica derivanti dal corso del I anno di "Anatomia e morfologia umana applicata".
Metodi didattici
Per il modulo di Fisica l'insegnamento sarà erogato tramite lezioni frontali in aula e esercitazioni sul campo che prevedono lavoro di gruppo. Per le esercitazioni si utilizzeranno guide didattiche a disposizione degli studenti sul sito Ariel, strumenti di misura classici nonché applicazioni su smart-phone per misure e analisi d'immagini .
Per il modulo di Biomeccanica l'insegnamento sarà costituito da lezioni frontali in cui si alterneranno fasi di spiegazione teorica a esempi di funzionamento delle principali strumentazioni che si utilizzano per le valutazioni biomeccaniche sul campo e in laboratorio, soprattutto finalizzate allo studio dei gesti sportivi.
Per il modulo di Chinesiologia articolare l'insegnamento sarà costituito da lezioni frontali
Materiale di riferimento
Per il programma del modulo di Fisica vengono consigliati alcuni testi di Fisica di base quali:
1) F. Borsi, A. Lascialfari, Principi di fisica. Per indirizzo biomedico e farmaceutico. Edises.
2) D. C. Giancoli. Fisica. Principi e applicazioni. Casa Editrice Ambrosiana.
Viene inoltre messo a disposizione sul sito Ariel il materiale necessario allo studio, quale: schede didattiche, slides del corso e esercizi con risultati.
Per il programma del modulo di Biomeccanica si consigliano i testi seguenti:
1) R. Bartlett. Introduction to Sports Biomechanics. E&FN SPON, 1997.
2) B.F. Leveau: Biomeccanica del movimento umano. William & Lissner's, Verduci Editore, 1993
Per il programma del modulo di Chinesiologia vengono consigliati i seguenti testi:
1) Kendall F., Kendall McCreary E. I muscoli. Funzioni e test con postura e dolore. Verduci Editore, 2005
2) Neumann, D.A. Kinesiology of the musculoskeletal system. Foundations for rehabilitation. Mosby-Elsevier, 2010
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La verifica dell'apprendimento sarà eseguita tramite un esame scritto, costituito da domande a scelta multipla e domande aperte. Il corso annuale prevede tre prove in itinere su porzioni del programma d'esame che, se superate con esito positivo, verranno utilizzate ai fini della valutazione finale.
Verranno valutate le schede consegnate in itinere relative alle esercitazioni svolte.
Al fine dello svolgimento della prova lo studente utilizzerà la calcolatrice.
La comunicazione dell'esito della prova avverrà oralmente in presenza dello studente.
BIO/09 - FISIOLOGIA - CFU: 3
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) - CFU: 3
MED/34 - MEDICINA FISICA E RIABILITATIVA - CFU: 3
Esercitazioni: 12 ore
Lezioni: 56 ore
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento tramite e-mail
Ricevimento:
Previo appuntamento
Via Giuseppe Colombo 71, Edificio 2 (piano rialzato) 20133 Milano
Ricevimento:
Su appuntamento
IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi