Biomecânica

Ano
2
Ano lectivo
2020-2021
Código
01002973
Área Científica
Engenharia Biomédica
Língua de Ensino
Português
Modo de Ensino
Presencial
Duração
Semestral
Créditos ECTS
6.0
Tipo
Obrigatória
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 1.º ano e 2.º ano/1.º semestre de um 1.º 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 compreensíveis e incompreensíveis em equilíbrio.

- Conhecer alguns modelos de visco-elasticidade.

Estágio(s)

Não

Programa

Introdução: Consequências das leis de Newton: as leis de conservação. Aplicações: determinação do centro de massa de uma pessoa, o balistocardiograma.

Estática: estabilidade de estruturas em problemas do domínio da biomedicina.

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 envolvendo compressão e tracção, torção e flexão.

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

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

Métodos de Avaliação

Avaliação
Resolução de problemas: 5.0%
Trabalho laboratorial ou de campo: 15.0%
Exame: 40.0%
Frequência: 40.0%

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.