Biomécanique : notions de base, vecteurs, forces, mouvements Flashcards
Il existe plusieurs technologies qui permettent de capter les mouvements. Nommez en 3 ainsi que leur fonctionnement.
- Caméra optoélectronique : estimation quantifiée d’un mouvement sur un individu grâce à des capteurs de mouvement placés
- Plateforme de force : estimation à l’aide d’un individu placé sur une plateforme qui mesure l’impact de ses mouvements
Qu’est-ce que la biomécanique ?
Analyse des forces générées ou subies par un organisme et de leur effets sur son mouvement ou ses déformations
Qu’est-ce qu’une force ?
Toutes causes (vecteur) capables de créer du mouvement (accélération) ou une déformation.
Donnez des exemples de forces générées par un organisme. Donnez des exemples de forces subies par un organisme.
Générées : contraction musculaire
Subies : gravitationnelle, force du sol, résistance de l’environnement
Est-ce que le corps humain peut être considéré comme un objet ?
Oui. Le corps humain peut cependant être déformable et contient plusieurs segments comparativement à un crayon qui ne peut être que rigide et ne contient qu’un seul segment
Le corps humain est-il rigide ou déformable ?
Il est à la fois rigide et déformable. Le corps est rigide lorsqu’on ne considère que le mouvement (ex : osciller), mais il est également déformable lorsqu’on considère les articulations en plusieurs segments, et les tissus mous qui le composent (ex : ligaments, tendons, etc.)
Le corps humain est-il à un ou plusieurs segments ?
Il est à plusieurs segments qui sont définis par l’ossature et par les composantes anatomiques
Le corps humain est-il statique ou dynamique ?
Il est davantage dynamique que statique
Quel est l’objectif de comprendre les applications de la biomécanique ?
Par l’analyse de tâches, cibler le(s) segment(s) problématiques, les blessures, les points de pressions
Qu’est-ce que la mécanique d’un corps rigide ?
Supposition, estimation, approche de simplification des modèles et des calculs
Qu’est-ce que la mécanique des corps déformables ?
S’intéresse aux déformations des objets (ex : étirement du ligament patellaire lors d’un squat) visant à les quantifier (ex : le tendon s’est déchiré après l’avoir étiré de 4 cm)
Qu’est-ce que la mécanique des fluides ?
S’intéresse aux liquides et aux gaz (ex : circulation sanguine, vasomotricité, biomécanique aquatique)
Complétez ce schéma.
Donnez un exemple de mouvement statique
Un carrousel, une voiture sur le contrôle de vitesse
Donnez un exemple de mouvement dynamique.
Chute libre d’un corps, départ, freinage
Qu’est-ce qu’un mouvement statique quant à la vitesse/accélération ?
v (vitesse linéaire ou angulaire) = constante
a (accélération linéaire ou angulaire) = 0
Qu’est-ce qu’un mouvement dynamique ?
Mécanique d’un objet accéléré ou dont la vitesse varie
Qu’est-ce que la cinématique ?
Branche de la dynamique qui décrit le mouvement (déplacement, vitesse et accélération)
Qu’est-ce la cinétique ?
Branche de la dynamique qui s’intéresse aux forces en linaire ou angulaire (forces en présence au sein d’un système)
Identifiez les forces en jeu dans cette image.
- Gravité
- Cinématique angulaire (rotation du ballon sur lui-même)
- Cinématique linéaire (trajectoire, vitesse..)
- Force de frottement
- Force de contact-réaction du sol
- Force motrice de la poussée sur le ballon
MISE EN SITUATION : Évaluer l’amplitude du mouvement de flexion/extension du bras (à l’épaule) sur 10 cops de propulsion en fauteuil roulant.
Amplitude = angle final (flexion) - angle initial (extension)
MISE EN SITUATION : Décrire le déplacement du fauteuil roulant sur la piste à partir d’un certain point du parcours.
Trajectoire à une certaine vitesse linéaire
MISE EN SITUATION : Décrire la vitesse de rotation des roues et déterminer le déplacement effectué sur la piste pour chaque rotation.
Donnez un exemple d’outil d’analyse cinétique et décrivez-la.
Mesure de la sommation des forces exercées perpendiculairement à une plateforme
Donnez un exemple d’outil d’analyse cinétique et décrivez-la.
Matrice de pression : capteurs installés sur une unité de surface, ex : sur une piste, sur une semelle, sur une chaise roulante ou autres contextes assis
Donnez un exemple d’outil d’analyse cinétique et décrivez-la.
Plateforme de force : mesure la force entre le pied et la plateforme dans les 3 plans (x,y,z), mesure des moments de force, utilisée en recherche laboratoire clinique
*Dans le cas où il y a 2 plateforme de force, il est possible de mesurer les déplacements, ex : saut
Donnez un exemple d’outil d’analyse cinématique et décrivez-la.
Capteurs portables : mesure l’accélération, ex : commotions avec des capteurs sur le casque en observant l’absorption du choc du tronc, du cou
Vrai ou faux ? Une analyse quantitative implique une description d’un phénomène observé à partir de données.
Faux, c’est une analyse qui implique une quantification chiffrée d’un phénomène à l’aide de mesure
Donnez des exemples d’application d’analyse quantitative.
Recherche scientifique, développement au niveau des industries (création d’équipement), évaluation clinique et de performance
Donnez des exemples d’application d’analyse qualitative.
Enseignement moteur, évaluation clinique, correction et rétroaction en sport
Qu’est-ce que le temps de mouvement ?
Délai entre l’amorce et la fin d’un mouvement
Qu’est-ce que le temps de réaction ?
Délai entre le stimuli et la réponse (ex : faux départ est une Rx d’anticipation)
Quelles sont les unités liées au temps.
Temps en secondes (s)
Abréviation : t (instant) et Δt (intervalle entre t1 et t2)
Qu’est-ce que la fréquence d’acquisition ? Quels outils d’analyse utilisent-ils cet instrument ?
Vitesse d’exécution de la tâche motrice ou du mouvement, on parle de nombre de mesures par secondes (hertz, Hz), outils : plateforme de force, optoélectrique
Qu’est-ce qu’une force ? Donnez en 2 types.
Toute cause capable de modifier la vitesse d’un corps ou de provoquer sa déformation
1. D’attraction : force d’interaction entre la matière (ex : gravité)
2. De contact : force de contact entre le matière (ex : parties du corps qui entrent en contact avec le tapis de yoga)
Quelles sont les actions d’une force de contact ? Donnez un exemple.
Force sortante qui a pour action de pousser ou tirer, elle entraîne la modification de la direction ou de la vitesse du mouvement (accélération ou décélération)
Exemple : les ligaments et les tendons sont tirés lors de la contraction musculaire
Décrivez la force de contact dans cette image.
La force interne augmente la force de contact : le muscle tire vers le ventre et prend contact entre l’ossature
Vrai ou faux ? La force peut être générée ou subite par un corps.
Vrai
Vrai ou faux ? Les forces peuvent seulement être considérées comme étant externes au corps humain.
Faux, les forces peuvent êtres considérées comme étant externes et internes au corps humain
Identifiez les forces internes et externes dans cette image.
Subie : gravitationnelle sur la personne et le ballon, pression dans le ballon
Générée : force de contact avec la pelouse
Quelles sont les 4 propriétés de la force d’un vecteur ?
- Grandeur/magnitude : longueur de la flèche
- Point d’application : bout de la flèche par rapport à l’objet
- Direction : angulation de la flèche
- Sens : pousser vs tirer (sens positif ou négatif)
Quelle est l’unité de la force ? Comment le calcule-t-on ?
Newton (N)
1.0 N (force) = 1.0 kg (masse) x 1.0 m/s2 (accélération)
Dans quels contextes peut-on additionner les forces des vecteurs ?
- Dans le même axe
- Parallèle
Expliquez cette image.
L’addition des effets des forces a engendré du mouvement :
1. amplification de l’effet de chacune des verticalité (y)
2. neutralisation des effets de chacun horizontalement (x)
Qu’est-ce qu’une valeur scalaire ? Donnez des exemples.
Définie que par une magnitude (intensité, grandeur, taille)
Exemples : durée d’un événement, hauteur d’une personne, masse d’une personne, vitesse moyenne
Qu’est-ce qu’une valeur vectorielle ? Donnez des exemples.
Définie par une magnitude, une direction (orientation) et un sens
Exemples : quantifier une force exercée en N, poids d’une personne, vélocité moyenne
Quelle est la différence entre la vitesse et la vélocité ?
Vitesse à 18.4 km/h (distance parcourue sur une intervalle de temps) vs Vélocité à 18.4 km/h orientée vers le N-E (déplacement sur une intervalle de temps)
Qu’est-ce que la masse pour un corps inerte et pour un corps humain ?
Quantité de matière
Inerte : stable dans le temps, indépendant de l’endroit où l’on se trouve dans le système solaire
Humain : varie un peu dans le temps selon les ¢, constante dans le système solaire
Quelle est la différence entre la masse et le poids ?
Masse (constante dans le système solaire) vs Poids (variable selon l’effet gravitationnel)
Quelle est l’unité de la masse ?
Kilogramme (kg)
Qu’est-ce que l’inertie ?
Résistance au mouvement = résistance à l’accélération
(proportionnelle à la masse)
Comparez ces deux ballons en considérant qu’ils ont la même taille, mais que leur masse diffère.
- Le ballon d’haltéro a une plus grande inertie, car il a une plus grande masse
- Le ballon de soccer est le plus facile de déplacer, car il a la plus petite masse
- Le ballon d’haltéro implique plus de force de contact avec le sol, car il a une plus grande masse, donc plus d’inertie
Quelle est l’unité du poids ?
Newton
QUESTION IMPORTANTE : Quelle est la constante gravitationnelle qui agit vers le centre de la terre ?
g = 9.81 m/s2
MISE EN SITUATION : Déterminez une analyse dynamique de cinétique linéaire de nature biomécanique se rapportant à la mécanique des corps rigides s’appliquant à l’image ci-jointe.
Ajouter une semelle de pression dans le patin afin d’observer les oscillements
MISE EN SITUATION : Déterminez une analyse en statique de la cinématique angulaire de nature biomécanique se rapportant à la mécanique des corps rigides s’appliquant à l’image ci-jointe.
Mesurer l’angle du tronc par rapport à sa jambe qui reste statique (ABD)
MISE EN SITUATION : Déterminez une analyse reposant sur les modèles relatifs à la mécanique des corps déformables s’appliquant à l’image ci-jointe.
Mesurer l’élongation des ligaments lors d’un saut
Observer les effets subis par les ligaments stabilisateurs de la cheville
APPLICATION : Définissez à quelle branche de la mécanique des corps rigides correspondent cette analyse biomécanique : Mesure de l’amplitude et de la vitesse angulaire de la flexion plantaire lors de la poussée.
APPLICATION : Définissez à quelle branche de la mécanique des corps rigides correspondent cette analyse biomécanique : Analyse de la synchronisation temporelle du mouvement dans le plan sagittal du membre supérieur par rapport à celui du membre inférieur opposé.
APPLICATION : Définissez à quelle branche de la mécanique des corps rigides correspondent cette analyse biomécanique : Étudier la relation entre la fréquence et l’amplitude du balancement des bras par rapport au degré de rotation axiale du tronc.
APPLICATION : Définissez à quelle branche de la mécanique des corps rigides correspondent cette analyse biomécanique : Mesurer et analyser la répartition des pressions plantaires sur quelques pas de course.
Complétez le tableau considérant que vous avez utilisé un pèse-personne pour évaluer la masse corporelle de 3 de vos clients, vous souhaitez convertir ses mesures en poids corporel.
Vrai ou faux ? Une force a une action de pousser seulement.
Faux, une force a une action de pousser OU de tirer.
Identifiez les forces externes et les forces internes sur cette image-ci.
Externes : force de contact des pieds en chaîne cinétique fermée, force gravitationnelle
Internes : contraintes inter-tissulaire, force pulmonaire, force des fluides
Identifiez les forces internes et externes à partir de l’image suivante.
Tension tendineuse du biceps sur le radius (interne)
Force de contact entre les structures de l’articulation du coude (interne)
Poids de l’avant-bras, de la main et de l’humérus (externe)
Force de contact du cube sur la main (externe)
Force gravitationnelle (externe)
Qu’est-ce qu’une force externe ? Donnez des exemples.
S’exerce à l’extérieur du corps, entre le corps et son environnement extérieur, exemples : 2 ballons qui entrent en collision, la poussée du sol à l’horizontal avec le pied lors de la course, le contact entre un ballon et le sol
Qu’est-ce qu’une force interne ? Donnez des exemples.
S’exerce à l’intérieur du corps entre les structures entre elles à l’intérieur, exemples : niveau de tension du lig. patellaire lors de la course pour le membre inf. en oscillation (phase aérienne) alors que le genou est à 90°
Vrai ou faux. Le corps humain est un système de corps articulés, il a donc des forces internes inter-segmentaires.
Vrai
Complétez le diagramme des types de force.
Nommez les 5 types de contraintes sur les tissus linéaire ainsi que leurs effets.
- Compression : effet linéaire
- Tension : effet linéaire
- Effet de fléchissement (au niveau segmentaire
et au niveau articulaire) : effet de déformation
ou de mouvement angulaire - Cisaillement : effet linéaire
- Torsion : angulaire
Décrivez l’effet des ménisques quand à la contrainte de compression.
Les ménisques permettent une répartition de la surface de compression, alors qu’en absence de ménisques, la force serait plutôt centralisée et augmentée
Qu’est-ce que le phénomène de fléchissement ?
Effet de force externe sur les composantes internes qui génère une compression, cisaillement, un mouvement angulaire et une tension ligamentaire
Force résultante de la compression et du cisaillement
Qu’est-ce qu’une force musculaire active ?
Force de traction musculaire interne subie par l’ossature, ex : tension qu’un muscle exerce sur un tendon qui à son tour exerce une tension sur l’attache osseuse
Décrivez la force musculaire active dans cette image.
La cuisse est en chaîne cinétique fermée où le poids de la jambe et de la charge, égale à 88N, génère un moment fléchisseur. Il y a une force interne qui génère un moment extenseur. La sommation des forces internes contrent la force externe, il y a donc un contrebalancement de 88N vers le haut
Nommez les 4 caractéristiques de la force active de traction musculaire.
- Point d’application (terminaison et origine)
- Norme de vecteur (intensité de la force musculaire)
- Sens du vecteur (de la terminaison vers l’origine ou du tendon vers le ventre du muscle)
- Direction du vecteur (selon la ligne d’action du muscle)
Décrivez la différence entre les 2 côtés de l’image.
Gauche : Il ne peut pas y avoir de sommation des actions, le supra-épineux favorise le contact osseux, alors que le deltoïde favorise l’élévation
Droite : Les actions se somment, la résultante est donc horizontale
Qu’est-ce qu’une force de traction passive ?
Tension qui augmente dans les ligaments avec le niveau d’étirement lié à l’éloignement entre deux pièces osseuses, retenues de façon ligamentaire (structure inextensible qui agit pour la protection d’un interligne articulaire)
Décrivez cette image.
Il y a un effet de cisaillement qui se produit puisque le ligament patellaire tire contre la force du quadriceps
Décrivez ce schéma.
Le but est de mesurer le potentiel d’élongation du ligament croisé antérieur en millimètres. Entre 4-5mm, il y a un potentiel d’élongation faible avant une disruption ligamentaire du LCA
