Hoofdstuk 5 biofysica, de natuurkunde van het leven
5.1 Een model voor lopen
Als je wandelt herhaal je steeds dezelfde loopcyclus. Deze bestaan uit 4 perioden
1. Been A zwaait naar voren, been B blijft staan
2. Been A land dat op de grond, terwijl been B zich afzet
3 en 4. Als perioden 1 en 2 maar dan met been A en B
verwisseld.
Belangrijke eigenschappen van de loopcyclus zijn de
stapfrequenties (het aantal stappen er tijdseenheid) en
de staplengte (de afstand die tijdens elke stap word afgelegd)
Er is een loopmodel ontwikkeld waarin het zwaaibeen gezien kan
worden als een gewone slinger, met het draaipunt aan de bovenkant.
Het standbeen word dan bekeken als een omgekeerde slinger met het
draaipunt aan de onderkant. Het zwaartepunt van het lichaam bevind
zich in het scharnierpunt van beide benen.
de stapfrequentie van mensen ligt in de van de natuurlijke frequentie
van hun benen, omdat er voor het bewegen van de benen dan weinig
energie nodig is. dit verklaard ook waarom de stapfrequentie afneemt
naarmate mensen langer zijn. De natuurlijke frequentie van een lang
been is kleiner dan die van een kort been.
Als het zwaartepunt het hoogste punt gepasseerd is, dan beweegt het zwaartepunt weer naar
beneden en wordt zwaarte-energie omgezet in kinetische energie. Hier is geen energie voor nodig.
Als de voorste voet de grond raakt moet de zwaartekracht van richting veranderd worden. van
omlaag naar omhoog. Hier is energie voor nodig. Er word gebruik gemaakt van veerenergie en
chemische energie. Je spieren moeten namelijk arbeid verrichten om je been omhoog te krijgen.
Biofysici die zich bezighouden met de manier waarop mensen en dieren bewegen, werken vaak met
het getal van Froude. Met dit getal kun je de bewegingen van mensen en dieren onder heel
uiteenlopende omstandigheden vergelijken.
Fr = v2 / g x l Fr = het getal van Froude STAAT NIET IN BINAS
v = de bewegingssnelheid in meter per seconde (m/s)
g = de valversnelling in meter per seconde kwadraat (m/s 2)
l = de lengte van een been of poot in meter (m)
Mensen of dieren bewegen op een vergelijkbare manier als hun Froude-getal even groot is, ook al
zijn hun massa en afmetingen heel erg verschillend. Voor de mens ligt de ‘’normale’’ uitkomst van
het getal van Froude rond de 0,18
5.2 evenwicht; het zesde zintuig
Een voorwerp is in evenwicht als het zwaartepunt zich boven het steunvlak bevindt. Hoe stabiel het
evenwicht is hangt af van een aantal factoren. – de afmetingen van het steunvlak
- de plaats van het zwaartepunt
- de zwaartekracht op het voorwerp
Als er veel energie nodig is om het evenwicht te verstoren dan is het relatief stabiel.
5.1 Een model voor lopen
Als je wandelt herhaal je steeds dezelfde loopcyclus. Deze bestaan uit 4 perioden
1. Been A zwaait naar voren, been B blijft staan
2. Been A land dat op de grond, terwijl been B zich afzet
3 en 4. Als perioden 1 en 2 maar dan met been A en B
verwisseld.
Belangrijke eigenschappen van de loopcyclus zijn de
stapfrequenties (het aantal stappen er tijdseenheid) en
de staplengte (de afstand die tijdens elke stap word afgelegd)
Er is een loopmodel ontwikkeld waarin het zwaaibeen gezien kan
worden als een gewone slinger, met het draaipunt aan de bovenkant.
Het standbeen word dan bekeken als een omgekeerde slinger met het
draaipunt aan de onderkant. Het zwaartepunt van het lichaam bevind
zich in het scharnierpunt van beide benen.
de stapfrequentie van mensen ligt in de van de natuurlijke frequentie
van hun benen, omdat er voor het bewegen van de benen dan weinig
energie nodig is. dit verklaard ook waarom de stapfrequentie afneemt
naarmate mensen langer zijn. De natuurlijke frequentie van een lang
been is kleiner dan die van een kort been.
Als het zwaartepunt het hoogste punt gepasseerd is, dan beweegt het zwaartepunt weer naar
beneden en wordt zwaarte-energie omgezet in kinetische energie. Hier is geen energie voor nodig.
Als de voorste voet de grond raakt moet de zwaartekracht van richting veranderd worden. van
omlaag naar omhoog. Hier is energie voor nodig. Er word gebruik gemaakt van veerenergie en
chemische energie. Je spieren moeten namelijk arbeid verrichten om je been omhoog te krijgen.
Biofysici die zich bezighouden met de manier waarop mensen en dieren bewegen, werken vaak met
het getal van Froude. Met dit getal kun je de bewegingen van mensen en dieren onder heel
uiteenlopende omstandigheden vergelijken.
Fr = v2 / g x l Fr = het getal van Froude STAAT NIET IN BINAS
v = de bewegingssnelheid in meter per seconde (m/s)
g = de valversnelling in meter per seconde kwadraat (m/s 2)
l = de lengte van een been of poot in meter (m)
Mensen of dieren bewegen op een vergelijkbare manier als hun Froude-getal even groot is, ook al
zijn hun massa en afmetingen heel erg verschillend. Voor de mens ligt de ‘’normale’’ uitkomst van
het getal van Froude rond de 0,18
5.2 evenwicht; het zesde zintuig
Een voorwerp is in evenwicht als het zwaartepunt zich boven het steunvlak bevindt. Hoe stabiel het
evenwicht is hangt af van een aantal factoren. – de afmetingen van het steunvlak
- de plaats van het zwaartepunt
- de zwaartekracht op het voorwerp
Als er veel energie nodig is om het evenwicht te verstoren dan is het relatief stabiel.
