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Biomecânica II – 2020.1

ATENÇÃO: A disciplina na modalidade ECE irá começar em 24 de abril (ECE-FAQ).

  1. Veja abaixo o novo cronograma da disciplina.
  2. Como ECE, a disciplina terá aulas em vídeo na internet nos horários regulares das turmas e o material destas aulas estão nos respectivos notebooks dos links no cronograma.
  3. Para dúvidas, críticas e sugestões, escreva uma mensagem no final desta página (para evitar spam, a mensagem só será publicada após aprovada).
  4. As aulas à distância irão ocorrer no horário regular da turma. No mesmo dia, as aulas do diurno e noturno são as mesmas. Iremos utilizar o aplicativo Google Meet para fazer a vídeo conferência da aula. Criamos uma Classroom para a disciplina e todos os alunos devem ter recebido o convite (via email da UFABC) para entrar nesta classe, mas só usaremos o recurso de vídeo conferência.
  5. Caso você não tenha recebido o convite via Google Classroom, o código da classe é n4zlmds. Entre no Classroom e se inscreva nesta classe.

O estudo da estrutura e função dos sistemas biológicos por meio dos métodos da mecânica.

Disciplina de graduação do curso de Engenharia Biomédica

Sigla: ESTB027-17.

TPI: 2-2-4

Carga Horária: 48h

Recomendação: Mecânica dos Sólidos I; Computação Científica aplicada a Problemas Biológicos, Biomecânica I.

Professor: Marcos Duarte, Renato Watanabe

Horário e local (2020.Q1)

  • Diurno: Terças 10h00-12h00 (Sala A1-L102) e Sextas 08h00-10h00 (Sala A1-L101), campus São Bernardo do Campo.
  • Noturno: Terças 21h00-23h00 (Sala A1-L101) e Sextas 19h00-21h00 (Sala A1-L101), campus São Bernardo do Campo.

Cronograma

Aula Data Local Assunto
1 11/02 A1-L10X Apresentação da disciplina. m

Introdução à Biomecânica

Python for scientific computingPython tutorial

2 14/02 A1-L10X Leis de Newton para partículas. m
3 18/02 A1-L10X Diagrama de corpo livre para partículas. m
4 21/02 BMClab Laboratório experimental. m

Salto vertical

Dados da coleta: baixe os dados da sua sua turma neste link

25/02 Feriado (Carnaval)
5 28/02 A1-L10X Laboratório computacional. m

Tarefa 1 (entregar antes da aula do dia 10/03).

  • Escreva um Jupyter Notebook com: 1) Modelagem mecânica do problema. 2. Gráficos dos dados experimentais (força de reação do solo) e da aceleração, velocidade e deslocamento vertical e potência mecânica do centro de gravidade do sujeito. 3. Identificação das fases do salto. 4. Estimativa da altura do salto pelo tempo de vôo e pela variação da quantidade de movimento.
  • Enviar e-mail com o seu notebook (arquivo com extensão .ipynb) para marcos.duarte@ufabc.edu.br com o assunto TAREFA 1
6 03/03 A1-L10X Mecânica Lagrangiana de partículas. m
7 06/03 A1-S205

A2-S301

Prova 1 .m.

8h às 10h: SALA A1-S205  e 19h às 21h: SALA A2-S301.

8 10/03  BMClab Laboratório experimental. m

Análise 3D da marcha

Dados: baixe os dados da sua sua turma neste link

Artigo do Leardini et al. (2007)

9 13/03 A1-L10X Leis de Newton/Euler para corpos rígidos. r
10 24/04 Internet Centro de massa e Momento de Inércia rotacional. m
11 28/04 Internet Parâmetros dos segmentos corporais. m
12 05/05 Internet Laboratório Computacional. r

Tarefa 2 (entregar antes da aula do dia 12/05).

  • Escreva um Jupyter Notebook com: 1) Posição e aceleração do centro de gravidade, do pé e perna utilizando os dados da marcha, no espaço 3D 2) Massa e momento de inércia em torno dos três eixos do pé e perna; 3)  Calcular os ângulos e acelerações angulares do pé e da perna, no plano sagital 4) Calcular os ângulos do tornozelo e do joelho no plano sagital.
  • Enviar e-mail com o seu notebook (arquivo com extensão .ipynb) para renato.watanabe@ufabc.edu.br com o assunto TAREFA 2
14 08/05 Internet Diagrama de corpo livre para corpos rígidos. r
15 12/05 Internet Dinâmica de corpos rígidos: análise da marcha 2D. r

Laboratório Computacional.

Tarefa 3 (entregar antes da aula do dia 19/05).

  • Escreva um Jupyter Notebook com: 1) Calcular os torques nas articulações do tornozelo e joelho, no plano sagital.
  • Enviar e-mail com o seu notebook (arquivo com extensão .ipynb) para renato.watanabe@ufabc.edu.br com o assunto TAREFA 3
16 15/05 Internet Dinâmica de corpos rígidos: 3D. r
17 19/05 Internet Laboratório Computacional.r

Tarefa 4 (entregar antes da aula do dia 29/05).

  • Escreva um Jupyter Notebook com: 1) Calcular as forças resultantes nas articulações do tornozelo e do joelho 2) Calcular as velocidades e acelerações angulares do pé e da perna no espaço 3D.
  • Enviar e-mail com o seu notebook (arquivo com extensão .ipynb) para renato.watanabe@ufabc.edu.br com o assunto TAREFA 4
22/05 Feriado antecipado
18 26/05 Internet Mecânica Lagrangiana para corpos rígidos. m
19 29/05 Internet Laboratório Computacional. r

Tarefa 5 (entregar dia 09/06).

  • Escreva um Jupyter Notebook com: 1) Calcular os torques nas articulações do tornozelo e joelho, no três planos.
  • Enviar e-mail com o seu notebook (arquivo com extensão .ipynb) para renato.watanabe@ufabc.edu.br com o assunto TAREFA 5
20 02/06 Internet Dinâmica de corpos rígidos: formalismo matricial. r
21 05/06 UFABC Prova 2 (presencial na UFABC, se permitido). r
22 09/06 UFABC Prova substitutiva (presencial na UFABC, se permitido). m

Avaliação de desempenho e critérios de aprovação

  • MF = 0,3*Prova1 + 0,45*Prova2 + 0,25*Tarefas
  • Nota para conceito:   A >= 8.5;   8.5 > B >= 7;   7 > C >= 6;   6 > D >= 5

Lab I. Análise do salto vertical. Entregue por e-mail relatório técnico reportando as seguintes estimativas a partir dos dados experimentais coletados no laboratório:

  • 1. Modelagem mecânica do problema. 2. Gráficos dos dados experimentais (força de reação do solo) e da aceleração, velocidade e deslocamento vertical e potência mecânica do centro de gravidade do sujeito. 3. Identificação das fases do salto. 4. Estimativa da altura do salto pelo tempo de vôo e pela variação da quantidade de movimento.

Lab II. Análise trimensional da marcha. Entregue por e-mail do relatório técnico reportando as seguintes estimativas a partir dos dados experimentais coletados no laboratório:

  • 1.Modelagem mecânica do problema.. 2. Calcular ângulos articulares do tornozelo e joelho direitos nos três planos com estes dados. 3. Calcular forças e torques articulares do tornozelo e joelho direitos nos três planos a partir dos dados experimentais. 4. Plotar estas curvas e mostrar os cálculos (código).

Guia da solução:

         -Calcule (para cada instante): Bases anatômicas para o pé, perna e coxa (leia o artigo do Leardini et al., 2007 para saber os nomes das marcas); Matrizes de rotação para estas bases;

                  -Para calcular os ângulos articulares:

             +Ângulos de Euler para tornozelo e joelho segundo a convenção ZXY (flexão/extensão, adução/abdução, rotação medial/lateral);

                  -Para calcular as forças e torque no tornozelo e joelho:

              +Posição e aceleração do centro de gravidade, do pé e perna;

              + Massa e momento de inércia do pé e perna;

              + Velocidade e aceleração angulares do pé e perna.

              + Equações de Newton-Euler em 3D para pé e perna;

              + Resolver as equações de Newton-Euler para obter os torques e forças no tornozelo e joelho .

Softwares gratuitos para análise do movimento

Referências

  1. Notas de aula 
  2. Robertson G, Caldwell G, Hamill J, Kamen G (2013) Research Methods in Biomechanics. 2nd Edition. Human Kinetics.
  3. Ruina A, Rudra P (2019) Introduction to Statics and Dynamics. Oxford University Press.
  4. Winter, David A. Biomechanics and motor control of human movement. 4 ed. Hoboken, EUA: Wiley, c2009. xiv, 370 p. ISBN 9780470398180.
  5. Zatsiorsky, Vladimir M. Kinematics of human motion. Champaign, IL: Human Kinetics, c1998. 419 p. ISBN 0880116765.

Notas

16 comentários

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  1. Marcos Duarte

    A prova 2 presencial que consta no cronograma original da disciplina será substituída por avaliação assíncrona na forma de uma tarefa com exercícios a serem resolvidos e soluções submetidas pela internet.

    – Às 19h do dia 5 de junho, os alunos das duas turmas da disciplina irão receber uma lista com exercícios a serem resolvidos e a solução da lista deve ser entregue até às 12h (meio-dia) do dia seguinte (6 de junho).

    – A lista de exercícios será planejada para que o aluno da disciplina possa resolvê-la em até quatro horas com uso de calculadora.

    – A solução deve ser escrita à mão de próprio punho, com letra legível em folhas de papel sulfite branca ou folhas de tamanho similar com ou sem linhas.

    – Todas as folhas devem ser numeradas na ordem de solução dos exercícios.

    – As folhas com a solução devem ser digitalizadas por scanner ou câmera de celular com resolução e contraste suficientes para permitir a leitura do texto. Os trechos que não forem possíveis de serem lidos serão desconsiderados. Não será permitido reenvio da prova após o fim do prazo.

    – Os arquivos da digitalização (em formato de imagem ou pdf) devem ser enviados via Google Clasroom na atividade correspondente à prova até às 12h (meio-dia) do dia seguinte (6 de junho).

  2. Giulia

    Olá, professor!

    Já existe alguma resposta da UFABC sobre a prova presencial no dia 02/06? Ela vai acontecer como no cronograma?

      1. Marcos Duarte

        Alteramos as datas no cronograma.

  3. Daniel

    Professor, haverá vista de prova?

    1. Marcos Duarte

      Sim.
      Mandarei sua prova escaneada por email.

  4. Bruno Domingues

    Professor, qual a faixa de notas para cada conceito?

    1. Marcos Duarte

      Nota para conceito: A >= 8.5; 8.5 > B >= 7; 7 > C >= 6; 6 > D >= 5

  5. Giulia

    Olá, professor.

    Qual plataforma será usada para as aulas?

    1. Marcos Duarte

      As aulas poderão ser assistidas num browser qualquer, não será necessário instalar um aplicativo.
      Provavelmente faremos live streaming via Google Meet e daria para assistir até do celular.
      E o conteúdo da aula continua sendo o mesmo: Jupyter notebooks e o livro do Ruina.

  6. Karolina

    Olá professor!

    A atribuição dos pesos de cada prova e atividades se mantém?

    1. Marcos Duarte

      Sim.

  7. Andressa

    Professor, ainda teremos de entregar as tarefas? Quais serão as novas datas?

    1. Marcos Duarte

      Sim. As novas datas agora estão no cronograma.

  8. Julio

    Ola professor.

    As aulas estarão disponíveis em vídeo depois?

    1. Marcos Duarte

      Não.

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