2006 - Lezione 7: Proprietà dei muscoli
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a.a. 2005/2006 Laurea Specialistica in Fisica Corso di Fisica Medica 1 I muscoli 2/3/2006 Tessuti Nel corpo umano ci sono quattro tipi di tessuti fondamentali 9 tessuto epiteliale di copertura 9 tessuto connettivo di supporto • tendini • legamenti 9 tessuto muscolare di movimento 9 tessuto nervoso di controllo I tessuti molli (come l’osso) sono materiali composti formati da cellule intimamente collegate da materiale intercellulare (collagene) Collagene Difficile descriverne il comportamento tensione/compressione dipende, per molti tessuti, dal gradiente dello stress Legame molecolare Senza ponti di legame fluido viscoso (lattice di gomma) Con pochi ponti di legame fluido visco-elastico (gomma) Con molti ponti di legame corpo rigido (bachelite) Dipendenza del comportamento visco-elastico 9 dalla forza applicata 9 dalla durata della forza applicata 9 dalla temperatura Configurazione molecolare Ipotesi di linearità Polimeri (politene) molecole legate tra loro (ciascun lato è una molla) CH2 CH3 CH2 CH2 Configurazione a zig-zag Configurazione a gomitolo CH2 CH3 l L ∼ Nl L ∼ (N / 3)1/2 l Biomeccanica Ossa rigide collegate con tendini e muscoli Muscolo = sistema per generare forze massimo sforzo di Tendini = cordicelle rigide una sbarra sugli elementi di superficie Fenomeni di torsione Un sistema osseo può essere simulato tramite un reticolo di vincoli I muscoli degli arti Collegamenti tra le ossa con effetti sia di compressione e tensione (molla) Sia di trasmissione degli impulsi nervosi Come agiscono i muscoli? Corpo sostenuto sulle braccia dai muscoli che si collegano alle spalle Muscoli delle gambe che tengono flessa la parte “alta” del corpo Muscoli addominali che permettono al tutto di restare in equilibrio Sezionamento del muscolo fasci di “elastici” struttura ”elastico” composizione ”elastico” Struttura Fisiologia (studio del funzionamento dell’organo) assai complessa determinata da una complessa anatomia (studio della struttura dell’organo stesso) Miscoscopia muscolare fasci di sarcomeri Sarcomeri Specie di “velcro” che agisce all’interno del muscolo l’allungamento dipende dalla tensione applicata Viscoelasticità Tipiche deformazioni e rilassamenti del materiale Comportamento di una molla Una molla risponde istantaneamente ad una sollecitazione producendo uno spostamento proporzionale alla forza applicata Impulso in materiale viscoso Lo spostamento u = F / k La velocità du/dt = (dF/dt) / k La velocità è proporzionale alla forza applicata per unità di tempo (ammortizzatore) Modelli di viscosità 9 modello di Maxwell 9 modello di Voigt 9 modello di Kelvin Simulazione di tipo analogico come risposta ad un segnale a gradino 1 0 Modello di Maxwell serie di molla ed impulso du/dt = du/dtmolla + du/dtimpulsiva du/dt = (dF/dt) / k + (dF/dt) / η Modello di Voigt parallelo di molla ed impulso F = Fmolla + Fimpulsiva F = k u + η (du/dt) Modello di Kelvin combinazione dei due modelli precedenti Equazioni più complicate che dipendono dai tempi di tensione e di compressione
