Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
BIOMECHANICA
Hoofdstuk 1: Krachten-Momenten
MODULE 0B: KRACHTEN EN MOMENTEN
Krachten 1
Een kracht is een vector F en heeft telkens een:
- Grootte (hoe lang de vector is)
- Richting (aan welke rechte de vector evenwijdig is, bv horizontaal)
- Zin (naar welke kant de vector wijst, bv rechts)
Krachtendictee 1
Er is een kracht van 50N met een hoek van 125° tov de
horizontale as.
Krachtendictee 2
Er is een kracht met een horizontale
component naar links van 43N en een
opwaartse verticale component van 25N.
Je bekomt 50N door de stelling van Pythagoras
𝑎2 + 𝑏 2 = 𝑐 2
432 + 252 = 2474
C = 49,73932046 = 50N
Krachtendictee 3
Kracht met een horizontale component van -43N en
een verticale component van 25N.
1
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Krachtendictee 4:
Kracht met een horizontale component naar rechts
van -43N en een neerwaartse verticale component
van -25N.
Krachtendictee 5:
Zelf maken
Krachten 2+3
Welke krachten werken hier op in?
Redelijk eenvoudig, want er zijn maar 2 krachten die op dit lichaam
inwerken.
1) Het gewicht: m x g (uitgedrukt in N)
2) de Normaalkracht of grondreactiekracht
Krachten 4:
Lichaamsmassa = massa in kilogram. Bv. 60kg
Lichaamsgewicht = massa x gravitatiekracht (9,81) -> in N
Momenten 1+2
Je ziet 3 personen in 3 verschillende situaties:
1) persoon met last en gestrekte arm
2) persoon met last en geplooide arm
3) persoon met last en gestrekte arm naast
de romp
➔ De persoon met de last en gestrekte arm
(situatie 1) moet meer inspanning leveren
dan de 2 andere personen.
➔ Dit is gelinkt aan het concept moment
2
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Moment wordt bepaald door:
1. grootte van de kracht
2. de momentsarm tov het rotatiepunt (ook hefboomarm genoemd)
Moment = arm x kracht
Momentsarm = de kortste afstand tussen het rotatiepunt en de kracht
Staat altijd loodrecht op de (drager) van de kracht
Moment is eigenlijk dus afhankelijk van 3 pijlers (als we de 2de voorwaarde ontleden):
1. grootte van de kracht F
2. rotatiepunt
3. Hefboomarm d
Momenten 3
De hefboomarm staat dus altijd loodrecht op de drager van de kracht.
De blauwe lijn is de hefboomarm: loodrecht vanuit het rotatiepunt op de drager van de
kracht.
Om de zin van het moment te bepalen laten we de
hefboomarm rond het rotatiepunt draaien, in de
richting van de kracht.
➔ Hier is de kracht naar beneden gericht
➔ De hefboomarm zal dus ook in deze richting
roteren, dit zal dus tegenwijzerzin gebeuren.
Momenten 5:
Hier wijst de kracht ook naar beneden. De hefboomarm
staat loodrecht op de persoon.
Je laat de hefboomarm roteren in de richting van de
kracht (het gewicht) en je ziet dat de zin van het moment
dus wijzerzin is.
3
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Momenten 6:
We willen hier het maximale abductiemoment bekomen:
Moment= F x d
Afstand tussen hand en schouder is ongeveer 1m = d
➔ ze heeft een last in haar hand van 5kg
Gewicht = 5 x 9,81 = 49,05N
Moment = 49,05N x 1m = 49,05 Nm (= 50Nm)
Met een last van 15kg in dezelfde houding zou al een veel groter abductiemoment bekomen:
Moment = (15x9,81)N x 1m = 147,15 Nm
MODULE 0C: SPIEREN EN MOMENTWERKING
Elleboog 1 + 2 + 3:
Hier zijn vooral de elleboogflexoren actief.
De spieren in de arm moeten namelijk richting de romp (flexie) werken om de houding te
behouden.
Wat is de momentwerking van de kracht die op de onderarm inwerken?
Er zijn 2 krachten:
1. gewicht van de onderarm
2. gewicht van de hand (+halter)
➔ Deze krachten werken naar elleboogextensie : weg van de
romp
➔ Ze bewegen wijzerzin
Het rotatiepunt is de elleboog.
Je hebt 2 afstanden:
1. de afstand tussen de elleboog en het massacentrum van de onderarm
2. de afstand tussen de elleboog en de hand + halter.
4
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Momentwerking van de spieren:
Deze bewegen richting elleboogflexie en tegenwijzerzin.
➔ Ze werken dus de krachten tegen.
➔ Zo blijft het een statische lichaamshouding
Dit is steeds zo in eender welk gewricht!
Momentwerking ter hoogte van de schouder:
De krachten op de arm werken hier richting
schouderextensie, terwijl de spieren dit
tegenwerken en werken naar
schouderflexie (schouderflexoren zijn dus
actief)
Zo blijft dit een statische lichaamshouding.
Er zijn in principe 3 krachten die een werking op de schouder kunnen hebben:
1. gewicht halter
2. gewicht onderarm
3. gewicht bovenarm
Het gewicht van de bovenarm speelt echter geen rol in deze berekening aangezien de kracht
geen hefboomarm heeft.
➔ De drager van de kracht (gewicht bovenarm) loopt door het momentpunt, de afstand
is dus 0.
➔ Voor de andere 2 is er wel een hefboomarm
Zit-tot-stand beweging:
Wordt vaak gebruikt in revalidatie en kunnen we op 2
manieren bekijken als we de momentwerking van de heupen
willen weten:
1. vanuit de romp
2. vanuit de benen
5
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Zit-tot-stand beweging: vanuit de romp
3 krachten die op het lichaam inwerken:
1. gewicht van de armen
2. gewicht van het hoofd
3. gewicht van de romp
De krachten werken hier naar heupflexie (romp naar voor buigen)
De spieren werken als antagonist en werken naar heupextensie (statisch)
Het rotatiepunt is het rode bolletje.
Er zijn 3 afstanden:
1. rotatiepunt – romp
2. rotatiepunt – hoofd
3. rotatiepunt – armen
De richting van het moment bij de spieren is tegenwijzerzin.
Bij de krachten is dat wijzerzin
Zit-tot-stand beweging: vanuit de benen
Rotatiepunt blijft het rode bolletje.
Hier 4 verschillende krachten die inwerken:
1. gewicht bovenbenen
2. gewicht onderbenen
3. gewicht voeten
4. grondreactiekracht (want contact met grond)
De grondreactiekracht werkt naar flexie:
Probeert het been naar boven te duwen. = heupflexie
GRF >> de 3 gewichten
Spieren: antagonistische werking: heupextensoren zijn actief
➔ Statische lichaamshouding
Hier is de richting van de spieren wijzerzin.
6
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Beide situaties vergelijken:
Links: vanuit de romp
Rechts: vanuit de benen
Beide momenten zijn in tegengestelde richting,
toch zijn het in beide gevallen de
heupextensoren die actief moeten zijn.
- Vanuit de romp: spieren werken om romp rechtop te brengen -> extensoren (rug
strekken)
- Vanuit de benen: spieren proberen om romp rechtop te brengen -> extensoren
(benen strekken)
➔ Verschillende situaties, maar met zelfde uitkomst!
Oogpunt van gezondheid (1 + 2) :
Indien bewegingen kunnen worden
uitgevoerd met minieme belasting, is het
vanuit gezondheidsperspectief belangrijk
dat we dit ook effectief nastreven.
➔ Zo kunnen we blessures aan
gewrichten, ligamenten, spieren…
voorkomen
Waar wordt de kans op blessure kleiner?
Dit heeft te maken met de lengte van de
hefboomarm van het gewicht van de
doos tov het gewricht.
Hoe langer de hefboomarm, hoe hoger de
belasting en de kans op blessures.
De hefboomarm in situatie A en B is klein,
dus is de kans op blessures in het
schoudergewricht ook klein.
De hefboomarmen van C en D zijn groot
en hebben dus een grotere kans op
schouderblessures.
De hefboomarm in situatie B is klein, en de kans op blessures in het heupgewricht ook. (rode
lijn)
In situatie A, C en D is de hefboomarm steeds relatief groot en is de kans op heupblessures
dus ook groter.
7
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Besluit:
De belasting van een gewricht kan dus steeds variëren afhankelijk van de houding die je
aanneemt, belangrijk hierbij is de lengte van de hefboomarm.
Om de globale beste houding te vinden is het belangrijk dat je elk gewricht afzonderlijk
bekijkt.
Hier lijkt A bv. nog een goeie optie voor het schoudergewricht, maar voor het heupgewricht
totaal niet. B is globaal gezien de beste houding, aangezien beide hefboomarmen klein zijn.
8
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Hoofdstuk 2: Houding
Module 1: beschrijving van de houding
Coördinaten
Cursus p12-14
Coördinaten van bijzondere kenmerken:
➔ Telkens een assenstelsel nodig om de houding van een persoon kwantitatief te
kunnen beschrijven
➔ Je hebt steeds referentiepunten nodig om de houding te beschrijven
➔ Gewrichten zijn hiervoor belangrijk!
Op basis van die referentiepunten kunnen we
de stickfiguur in verband met de houding
tekenen.
Links: oorspronkelijke houding met de
referentiepunten
Rechts: de stickfiguur
Bereken de coördinaten van een proefpersoon:
→ maak gebruik van https://apps.automeris.io/wpd/ (bepalen van de coördinaten van je
gewrichten
9
, Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Eigen voorbeeld:
→ het bovenste punt is het gewricht van de teen,
vervolgens komen de enkel, knie, heup, schouder,
elleboog, pols.
Dit is de stickfiguur van de voorgaande afbeelding.
→ eventueel kan je de coördinaten erbij zetten
Segmentlengte
Phytagoras
→ de stelling van Phytagoras kan ons helpen bij het
bepalen van de lengte van een bepaald segment.
Op de kraanhouding kunnen we bijvoorbeeld het
segment tussen de schouder en elleboog
berekenen.
De coördinaten van beide zijn gekend
→ de beide rechthoekszijden kunnen dus berekend
worden (verschil tussen X en Y)
→ zo kunnen we adhv. De stelling van Phytagoras
de schuine zijde bereken en dus de segmentlengte
bepalen.
10
BIOMECHANICA
Hoofdstuk 1: Krachten-Momenten
MODULE 0B: KRACHTEN EN MOMENTEN
Krachten 1
Een kracht is een vector F en heeft telkens een:
- Grootte (hoe lang de vector is)
- Richting (aan welke rechte de vector evenwijdig is, bv horizontaal)
- Zin (naar welke kant de vector wijst, bv rechts)
Krachtendictee 1
Er is een kracht van 50N met een hoek van 125° tov de
horizontale as.
Krachtendictee 2
Er is een kracht met een horizontale
component naar links van 43N en een
opwaartse verticale component van 25N.
Je bekomt 50N door de stelling van Pythagoras
𝑎2 + 𝑏 2 = 𝑐 2
432 + 252 = 2474
C = 49,73932046 = 50N
Krachtendictee 3
Kracht met een horizontale component van -43N en
een verticale component van 25N.
1
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Krachtendictee 4:
Kracht met een horizontale component naar rechts
van -43N en een neerwaartse verticale component
van -25N.
Krachtendictee 5:
Zelf maken
Krachten 2+3
Welke krachten werken hier op in?
Redelijk eenvoudig, want er zijn maar 2 krachten die op dit lichaam
inwerken.
1) Het gewicht: m x g (uitgedrukt in N)
2) de Normaalkracht of grondreactiekracht
Krachten 4:
Lichaamsmassa = massa in kilogram. Bv. 60kg
Lichaamsgewicht = massa x gravitatiekracht (9,81) -> in N
Momenten 1+2
Je ziet 3 personen in 3 verschillende situaties:
1) persoon met last en gestrekte arm
2) persoon met last en geplooide arm
3) persoon met last en gestrekte arm naast
de romp
➔ De persoon met de last en gestrekte arm
(situatie 1) moet meer inspanning leveren
dan de 2 andere personen.
➔ Dit is gelinkt aan het concept moment
2
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Moment wordt bepaald door:
1. grootte van de kracht
2. de momentsarm tov het rotatiepunt (ook hefboomarm genoemd)
Moment = arm x kracht
Momentsarm = de kortste afstand tussen het rotatiepunt en de kracht
Staat altijd loodrecht op de (drager) van de kracht
Moment is eigenlijk dus afhankelijk van 3 pijlers (als we de 2de voorwaarde ontleden):
1. grootte van de kracht F
2. rotatiepunt
3. Hefboomarm d
Momenten 3
De hefboomarm staat dus altijd loodrecht op de drager van de kracht.
De blauwe lijn is de hefboomarm: loodrecht vanuit het rotatiepunt op de drager van de
kracht.
Om de zin van het moment te bepalen laten we de
hefboomarm rond het rotatiepunt draaien, in de
richting van de kracht.
➔ Hier is de kracht naar beneden gericht
➔ De hefboomarm zal dus ook in deze richting
roteren, dit zal dus tegenwijzerzin gebeuren.
Momenten 5:
Hier wijst de kracht ook naar beneden. De hefboomarm
staat loodrecht op de persoon.
Je laat de hefboomarm roteren in de richting van de
kracht (het gewicht) en je ziet dat de zin van het moment
dus wijzerzin is.
3
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Momenten 6:
We willen hier het maximale abductiemoment bekomen:
Moment= F x d
Afstand tussen hand en schouder is ongeveer 1m = d
➔ ze heeft een last in haar hand van 5kg
Gewicht = 5 x 9,81 = 49,05N
Moment = 49,05N x 1m = 49,05 Nm (= 50Nm)
Met een last van 15kg in dezelfde houding zou al een veel groter abductiemoment bekomen:
Moment = (15x9,81)N x 1m = 147,15 Nm
MODULE 0C: SPIEREN EN MOMENTWERKING
Elleboog 1 + 2 + 3:
Hier zijn vooral de elleboogflexoren actief.
De spieren in de arm moeten namelijk richting de romp (flexie) werken om de houding te
behouden.
Wat is de momentwerking van de kracht die op de onderarm inwerken?
Er zijn 2 krachten:
1. gewicht van de onderarm
2. gewicht van de hand (+halter)
➔ Deze krachten werken naar elleboogextensie : weg van de
romp
➔ Ze bewegen wijzerzin
Het rotatiepunt is de elleboog.
Je hebt 2 afstanden:
1. de afstand tussen de elleboog en het massacentrum van de onderarm
2. de afstand tussen de elleboog en de hand + halter.
4
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Momentwerking van de spieren:
Deze bewegen richting elleboogflexie en tegenwijzerzin.
➔ Ze werken dus de krachten tegen.
➔ Zo blijft het een statische lichaamshouding
Dit is steeds zo in eender welk gewricht!
Momentwerking ter hoogte van de schouder:
De krachten op de arm werken hier richting
schouderextensie, terwijl de spieren dit
tegenwerken en werken naar
schouderflexie (schouderflexoren zijn dus
actief)
Zo blijft dit een statische lichaamshouding.
Er zijn in principe 3 krachten die een werking op de schouder kunnen hebben:
1. gewicht halter
2. gewicht onderarm
3. gewicht bovenarm
Het gewicht van de bovenarm speelt echter geen rol in deze berekening aangezien de kracht
geen hefboomarm heeft.
➔ De drager van de kracht (gewicht bovenarm) loopt door het momentpunt, de afstand
is dus 0.
➔ Voor de andere 2 is er wel een hefboomarm
Zit-tot-stand beweging:
Wordt vaak gebruikt in revalidatie en kunnen we op 2
manieren bekijken als we de momentwerking van de heupen
willen weten:
1. vanuit de romp
2. vanuit de benen
5
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Zit-tot-stand beweging: vanuit de romp
3 krachten die op het lichaam inwerken:
1. gewicht van de armen
2. gewicht van het hoofd
3. gewicht van de romp
De krachten werken hier naar heupflexie (romp naar voor buigen)
De spieren werken als antagonist en werken naar heupextensie (statisch)
Het rotatiepunt is het rode bolletje.
Er zijn 3 afstanden:
1. rotatiepunt – romp
2. rotatiepunt – hoofd
3. rotatiepunt – armen
De richting van het moment bij de spieren is tegenwijzerzin.
Bij de krachten is dat wijzerzin
Zit-tot-stand beweging: vanuit de benen
Rotatiepunt blijft het rode bolletje.
Hier 4 verschillende krachten die inwerken:
1. gewicht bovenbenen
2. gewicht onderbenen
3. gewicht voeten
4. grondreactiekracht (want contact met grond)
De grondreactiekracht werkt naar flexie:
Probeert het been naar boven te duwen. = heupflexie
GRF >> de 3 gewichten
Spieren: antagonistische werking: heupextensoren zijn actief
➔ Statische lichaamshouding
Hier is de richting van de spieren wijzerzin.
6
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Beide situaties vergelijken:
Links: vanuit de romp
Rechts: vanuit de benen
Beide momenten zijn in tegengestelde richting,
toch zijn het in beide gevallen de
heupextensoren die actief moeten zijn.
- Vanuit de romp: spieren werken om romp rechtop te brengen -> extensoren (rug
strekken)
- Vanuit de benen: spieren proberen om romp rechtop te brengen -> extensoren
(benen strekken)
➔ Verschillende situaties, maar met zelfde uitkomst!
Oogpunt van gezondheid (1 + 2) :
Indien bewegingen kunnen worden
uitgevoerd met minieme belasting, is het
vanuit gezondheidsperspectief belangrijk
dat we dit ook effectief nastreven.
➔ Zo kunnen we blessures aan
gewrichten, ligamenten, spieren…
voorkomen
Waar wordt de kans op blessure kleiner?
Dit heeft te maken met de lengte van de
hefboomarm van het gewicht van de
doos tov het gewricht.
Hoe langer de hefboomarm, hoe hoger de
belasting en de kans op blessures.
De hefboomarm in situatie A en B is klein,
dus is de kans op blessures in het
schoudergewricht ook klein.
De hefboomarmen van C en D zijn groot
en hebben dus een grotere kans op
schouderblessures.
De hefboomarm in situatie B is klein, en de kans op blessures in het heupgewricht ook. (rode
lijn)
In situatie A, C en D is de hefboomarm steeds relatief groot en is de kans op heupblessures
dus ook groter.
7
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Besluit:
De belasting van een gewricht kan dus steeds variëren afhankelijk van de houding die je
aanneemt, belangrijk hierbij is de lengte van de hefboomarm.
Om de globale beste houding te vinden is het belangrijk dat je elk gewricht afzonderlijk
bekijkt.
Hier lijkt A bv. nog een goeie optie voor het schoudergewricht, maar voor het heupgewricht
totaal niet. B is globaal gezien de beste houding, aangezien beide hefboomarmen klein zijn.
8
,Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Hoofdstuk 2: Houding
Module 1: beschrijving van de houding
Coördinaten
Cursus p12-14
Coördinaten van bijzondere kenmerken:
➔ Telkens een assenstelsel nodig om de houding van een persoon kwantitatief te
kunnen beschrijven
➔ Je hebt steeds referentiepunten nodig om de houding te beschrijven
➔ Gewrichten zijn hiervoor belangrijk!
Op basis van die referentiepunten kunnen we
de stickfiguur in verband met de houding
tekenen.
Links: oorspronkelijke houding met de
referentiepunten
Rechts: de stickfiguur
Bereken de coördinaten van een proefpersoon:
→ maak gebruik van https://apps.automeris.io/wpd/ (bepalen van de coördinaten van je
gewrichten
9
, Wout Louagie – Biomechanica Revaki KUL
Eigen voorbeeld:
→ het bovenste punt is het gewricht van de teen,
vervolgens komen de enkel, knie, heup, schouder,
elleboog, pols.
Dit is de stickfiguur van de voorgaande afbeelding.
→ eventueel kan je de coördinaten erbij zetten
Segmentlengte
Phytagoras
→ de stelling van Phytagoras kan ons helpen bij het
bepalen van de lengte van een bepaald segment.
Op de kraanhouding kunnen we bijvoorbeeld het
segment tussen de schouder en elleboog
berekenen.
De coördinaten van beide zijn gekend
→ de beide rechthoekszijden kunnen dus berekend
worden (verschil tussen X en Y)
→ zo kunnen we adhv. De stelling van Phytagoras
de schuine zijde bereken en dus de segmentlengte
bepalen.
10
