Biomecânica

É aconselhável ter conhecimentos base de:

• Física nas áreas de:
• Cinemática da Partícula e Sistemas de Partículas;
• Dinâmica da Partícula e Sistemas de Partículas.

• Matemática, nas áreas de:
• Cálculo Integral e Diferencial;
• Álgebra Linear, nomeadamente ao nível de cálculo matricial.

As aulas teóricas destinam-se à exposição teórica da matéria, fazendo-se, em muitos casos, uma consolidação das matérias leccionadas com recurso a exemplos ilustrativos.

As aulas de teórico-práticas destinam-se à resolução de exercícios relativos às matérias leccionadas nas aulas teóricas.

A presente unidade curricular tem por objectivo dotar os alunos de conhecimentos das leis fundamentais no domínio da mecânica dos corpos rígidos e corpos deformáveis com relevância na área da Eng. Biomédica, fundamentais para uma melhor compreensão de parâmetros biomecânicos, tanto em situações estáticas como dinâmicas, de modo a compreender as cargas a que ficam sujeitos os diferentes componentes do corpo humano, dispositivos de imobilização para terapêutica, bem como a análise de projectos de próteses ortopédicas e de aparelhos que envolvam parâmetros biomecânicos. Os alunos devem assim adquirir competências ao nível dos princípios e leis fundamentais nas diferentes áreas de Biomecânica leccionadas, saber aplicar os conhecimentos em situações práticas concretas, interpretar e discutir o significado físico de expressões numéricas e analisar de forma crítica os resultados obtidos na resolução de problemas, bem como aprofundar, de forma autónoma, o conhecimento na área.

1. Cálculo Vectorial:
  1.1 Grandezas escalares e vectoriais;
  1.2 Representação gráfica de vectores;
  1.3 Vectores ligados, deslizantes e livres;
  1.4 Operações gráficas com vectores livres: multiplicação por umescalar e adição e subtracção de vectores;
  1.5 Versores;
  1.6 Projecção de um vector segundo uma direcção arbitrária;
  1.7 Representação cartesiana de vectores: componentes de um vector, vector posição, módulo de um vector, co-senos directores; 1.8 Operações analíticas com vectores: multiplicação de um vector por um escalar, adição e subtracção de vectores, produto escalar, produto vectorial, produto triplo composto e derivada de um vector.

2. Sistemas de Forças e Binários:
  2.1. Leis de Newton;
  2.2 Tipos de forças;
  2.3 Momento de uma força em relação a um ponto e a um eixo;
  2.4 Resultante e momento resultante;
  2.5 Binário e momento de um binário;
  2.6 Sistemas de forças equivalentes;
  2.7 Redução de sistemas de forças a sistemas mínimos: sistemas de forças concorrentes (Teorema de Varignon), sistemas de forças complanares e sistemas de forças paralelas;
  2.8 Eixo central de momentos.

3. Estática:
  3.1 Diagrama de corpo livre;
  3.2 Sistemas de forças em equilíbrio.
  3.3 Exemplos de aplicação em biomecânica.

4. Tensões e Deformações:
  4.1 Forças, tensões e deformações axiais;
  4.2 Forças, tensões e deformações de corte;
  4.3 Diagramas de tensão deformação e principais propriedades dos materiais;
  4.4 Razão de Poisson;
  4.5 Tensor de tensões, tensor de deformações e tensor de rigidez;
  4.6 Transformação de tensões e deformações;
  4.7 Tensões principais e tensão de corte máxima;
  4.8 Tensões e deformações em torção pura;
  4.9 Tensões e deformações em flexão pura;
  4.10. Tensões e deformações por acção combinada de cargas.

5. Propriedades mecânicas dos materiais biológicos:
  5.1 Viscoelasticidade: modelização com molas e amortecedores;
  5.2 Modelos de Maxwell, Kelvin-Voigt, e sólido linear padrão;
  5.3 Resposta dependente do tempo dos materiais a tensões: curvas de fluência, recuperação e relaxação.

6. Dinâmica do Corpo Rígido:
  6.1 Momento angular de uma partícula: movimento plano, movimento circular; teorema da conservação do momento angular;
  6.2 Momento angular de um corpo rígido;
  6.3 Momento de inércia: eixos principais de inércia e teorema de Steiner;
  6.4 Equação da dinâmica de rotação do corpo rígido;
  6.5 Energia cinética de um corpo rígido: energia cinética de translação e de rotação.

NAO

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  ISBN: 978-0-387-98283-0. Cota da Biblioteca: 11-1-12 (ISEC) – 15469; 11-1-13 (ISEC) – 15470; 11-1-14 (ISEC) – 15471.
  

• Huston, R. L. (2009). Principles of Biomechanics. CRC Press, 2009. Boca Raton [etc.]: CRC Press, Cop.
  ISBN: 978-0-8493-3494-8. Cota da Biblioteca: 11-1-9 (ISEC) – 15280; 11-1-10 (ISEC) – 15355.
  

• Bedford, A., Fowler, W. (2008). Engineering Mechanics: Statics (5th Edition). Singapore [etc.] : Prentice Hall, Cop.
  ISBN: 978-981-06-7939-2. Cota da Biblioteca: 5-5-59 (ISEC) V.1º v. – 15236; 5-5-60 (ISEC) V.2º v. – 15237; 5-5-60CD (ISEC) V.CD-ROM – 15236CD.
  

• Bedford, A., Fowler, W. (2008). Engineering Mechanics: Dynamics (5th Edition). Singapore [etc.] : Prentice Hall, Cop.
  ISBN: 978-981-06-7939-2. Cota da Biblioteca: 5-5-57 (ISEC) V.1º v. – 15234; 5-5-58 (ISEC) V.2º v. – 15235; 5-5-58CD (ISEC) V.CD-ROM – 15234CD.

• Pedroso de Lima, J.J. (2005). Biofísica Médica. Coimbra: Imprensa da Universidade.
  ISBN: 972-8704-56-9. Cota da Biblioteca: 12-1-20 (ISEC) -15962.
  

• Peterson, D. R., Bronzino, J. D. (2008). Biomechanics: principles and applications. Boca Raton [etc.] : CRC Press, Cop.
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• Oomens, C., Brekelmans, M., Baaijens, F. (2009). Biomechanics: concepts and computation. Cambridge: Cambridge University Press.
  ISBN: 978-0-521-87558-5. Cota da Biblioteca: 11-1-7 (ISEC) – 15193.
  

• Richards, J. (2008). Biomechanics in clinic and research: an interactive teaching and learning course. Edinburgh [etc.] : Churchill Livingstone/Elsevier, Cop.
  ISBN: 978-0-443-10170-0. Cota da Biblioteca: 11-1-6 (ISEC – 14856.
  

• Benedek, G., Villars, F. M. H. (2000) Physics With Illustrative Examples from Medicine and Biology: Mechanics (2nd Edition). New York: Springer-Verlag.
  ISBN: 978-0-387-98769-9.