Biomecânica

Ano
0
Ano lectivo
2021-2022
Código
01002973
Área Científica
Física
Língua de Ensino
Português
Modo de Ensino
Presencial
Duração
Semestral
Créditos ECTS
6.0
Tipo
Opcional
Nível
1º Ciclo - Licenciatura

Conhecimentos de Base Recomendados

O aluno deve ter conhecimentos de Análise infinitesimal, Álgebra Linear e Geometria Analítica e Física Geral correspondentes às UC leccionadas no 1º ano e 2º ano/1º semestre de um 1º ciclo de estudos em Engenharia.

Métodos de Ensino

Apresentação dos diferentes tópicos ilustrados com aplicações práticas.

Os alunos deverão resolver problemas autonomamente. Haverá exemplos práticos relacionados com os tópicos leccionados.

Sempre que necessário haverá uma breve introdução das técnicas matemáticas necessárias à compreensão dos temas e resolução dos problemas físicos: tensores cartesianos, integrais múltiplos, operadores diferenciais.

Resultados de Aprendizagem

- 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.

Estágio(s)

Não

Programa

Consequências das leis de Newton e leis de conservação. Aplicações: centro de massa de uma pessoa, o balistocardiograma.

Estática: estabilidade de estruturas em biomedicina.

Tópicos de dinâmica de rotação: ângulos de Euler e matriz de rotação.

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 e isotrópicos bidimensionais, círculo de Mohr; materiais monotrópicos e ortotrópicos; critérios de cedência e rotura; fadiga; aplicações em biomedicina de compressão/tração, torção/ flexão.

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

Viscoelasticidade: materiais isotrópicos com comportamento visco-elástico linear: modelo de Kelvin-Voigt e standard.

Docente(s) responsável(eis)

Manuel Joaquim Baptista Fiolhais

Métodos de Avaliação

Avaliação
Exame: 100.0%

Bibliografia

V. Dias da Silva, Mecânica e Resistência dos Materiais, Edições Zuari, 2004.
C. Providência e C. Sousa, Apontamentos de Biomecânica, 2007.
Y. C. Fung, A first course in continuum mechanics: for physical and biological engineers and scientists, 1994.
J. J. Pedroso de Lima, Biofísica Médica, 2003.
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.