DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Biomecânica - EB+EMec

Ano letivo: 2009-2010
Specification sheet

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
1002973116pt


Learning goals
- Aplicar as leis de conservação da mecânica a alguns problemas de biomecânica
- Determinar as forças exercidas nas diferentes articulações do corpo humano
- Caracterizar diferentes materiais pelo seu desempenho em testes sob tracção
Determinar deformações e tensões de cedência em materiais sujeitos a vários tipos de forças.
Resolver problemas de fluidos compressíveis e incompressíveis em equilíbrio.
Conhecer alguns modelos de visco-elasticidade

Syllabus
1- Introdução: Consequências das leis de Newton: as leis de conservação. Aplicações. O balistocardiograma.

2- Estática: estabilidade de estruturas em problemas do domínio da biomedicina

3- Meios deformáveis: conceitos gerais; tensor das deformações; condições de compatibilidade; tensor das tensões; condição de equilíbrio estático; energia da deformação; lei generalizada de Hooke; materiais isotrópicos; materiais isotrópicos bidimensionais, o círculo de Mohr; materiais monotrópicos e ortotrópicos; critérios de cedência e de
rotura; fadiga; aplicações a problemas do domínio da biomedicina.

4- Equações constitutivas para fluidos: fluidos em equilíbrio, a equação de Euler, fluidos com viscosidade, a equação de Navier-Stokes.

5- Viscoelasticidade: materiais isotrópicos com comportamento visco-elástico linear: modelo de Kelvin-Voigt, modelo de Maxwell e modelo padrão.





Prerequisites

Análise Infinitesimal
Álgebra Linear e Geometria Analítica
Física Geral



Generic skills to reach
. Competence in information management;
. Critical thinking;
. Competence in autonomous learning;
. Adaptability to new situations;
. Competence in applying theoretical knowledge in practice;
. Competence in analysis and synthesis;
. Competence in oral and written communication;
. Competence to communicate with people who are not experts in the field;
. Self-criticism and self-evaluation;
(by decreasing order of importance)
Teaching hours per semester
lectures45
theory-practical classes22
laboratory classes8
total of teaching hours75

Assessment
Laboratory or field work15 %
Problem solving15 %
Assessment Tests70 %

Bibliography of reference
- N. Ozkaya e M. Nordin, Fundamentals of biomechanics: equilibrium, motion and
deformation, Springer, 1999.
- George B. Benedek, Felix M. H. Villars, Physics : with illustrative examples from
medicine and biology, vol. 1 : mechanics, Springer, 2000.
- B. Bhatia e R. N. Singh Mechanics of deformable media, IOP, 1986.
- Y. C. Fung A First Course in Continuum Mechanics for physical and biological Engineers and scientists, Prentice Hall.
- J. J. Pedroso de Lima Biofísica Médica, 2003.
- V. Dias da Silva, Mecânica e Resistência dos Materiais, Edições Zuari, 2004.
Teaching method
Apresentação dos diferentes tópicos ilustrados com aplicações práticas.
Os alunos deverão resolver problemas autonomamente. Haverá quatro trabalhos de laboratório relacionados com os tópicos leccionados.
Sempre que necessário breve introdução das técnicas matemáticas necessárias à compreensão dos temas e resolução dos problemas físicos: tensor de segunda ordem, integrais múltiplos, noção de gradiente.







Resources used

Laboratório: Determinação do CM de uma pessoa, do peso de uma perna, do diagrama deformação/tensão de vários materiais. Estudo de um material sujeito a torção ou a flexão.