Biomechanica
Spierkrachten en gewrichtscontactkrachten
Herhalingsoefening fietser
Halter heffen
Resulterende kracht en moment ter hoogte van een gewricht
Vrijlichaamsdiagram van één (of meerdere) segment(en): uitwendige krachten en
momenten
zwaartekracht
in de gewrichten: resulterende kracht en moment
interactiekrachten met omgeving
Kracht 𝐸 en moment 𝑀𝐸 zijn het resultaat van de actie van alle structuren (weefsels) die een
kracht (en dus ook een moment) kunnen leveren ter hoogte van de elleboog
Spieren (trekkrachten): m. biceps, m. brachialis, m.triceps, m. brachioradialis, m.
flexor carpi ulnaris/radialis, …
Ligamenten (trekkrachten): collaterale ligamenten, annulare band, ...
Contactkrachten tussen de botten: humerus en ulna/radius
Resulterende kracht en moment zijn resultaat van
krachten/momenten weefsels
Om de bewegingsvergelijkingen op te stellen hebben we:
de actie van al deze krachten beschreven door één resulterende kracht 𝑬
het moment geleverd door al deze krachten beschreven door één resulterend
moment 𝑴𝑬 ter hoogte van de elleboog.
Er geldt dus: 𝐸 = 𝐹 𝑙𝑖𝑔 + 𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 + 𝐹 𝑏𝑢𝑖𝑔𝑒𝑟𝑠 + 𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑒𝑟𝑠
𝑀𝐸 = 𝑀𝐹 𝑙𝑖𝑔 + 𝑀𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 + 𝑀𝐹 𝑏𝑢𝑖𝑔𝑒𝑟𝑠 + 𝑀𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑒𝑟
𝑀𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡
skeletkrachten staan loodrecht op contactopp. tussen de botten
hierdoor loopt 𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 zo goed als door de gewrichtsas
momentarm ≈ 0
𝑀𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 ≈ 0
𝑀𝐹 𝑙𝑖𝑔
ligamenten leveren alleen kracht 𝐹 𝑙𝑖𝑔 in extreme standen van het gewricht, dus in normale
omstandigheden is 𝐹 𝑙𝑖𝑔 ≈ 0
→ 𝑀𝐹 𝑙𝑖𝑔 ≈ 0
Meestal geldt dus:
,𝐸 ≈ 𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 + 𝐹 𝑏𝑢𝑖𝑔𝑒𝑟𝑠 + 𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑒𝑟𝑠
𝑀𝐸 ≈ 𝑀𝐹 𝑏𝑢𝑖𝑔𝑒𝑟𝑠 + 𝑀𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑒𝑟𝑠
moment 𝑀𝐸 is som van momenten van spieren (agonisten en antagonisten)
Momenten van agonisten en antagonisten hebben tegengesteld teken
Het nettomoment 𝑀𝐸 geeft hoofdfunctie in gewricht aan = welke agonisten actief
moeten zijn om houding te kunnen volhouden
Als antagonisten ook actief zijn (vb. bij cocontractie), dan zullen agonisten ook meer
actief moeten zijn, zodat het nettomoment 𝑀𝐸 hetzelfde blijft!
Zie ppt en apart blad
Contractie
Of spier (agonist of antagonist) actief is, kunnen bepalen d.m.v.
o visuele waarneming
o palpatie
o EMG
Moeilijker om specifieke bijdrage van afzonderlijke spier te bepalen
Om afzonderlijke bijdrages te bepalen-> uitgaan van bepaalde veronderstellingen
Bij submaximale inspanningen -> bijdrage antagonisten beperkt
Bijdrage agonisten?
o Elke agonist gelijke kracht?
→ onwaarschijnlijk dat elke spier gelijke kracht levert, ongeacht
spierdoorsnede
o De spanning in alle agonisten gelijk?
𝜎 = 𝐹𝑠 /𝐴𝑠 = cte
Hoe groter de dwarsdoorsnede, hoe sterker de spier en hoe groter de max kracht die de
spier kan leveren
Zie ppt en extra blad
Extra oef
Druk- en afschuifkrachten thv de rug
Te hoge contactkrachten -> schade van discus
Skeletkracht niet meer in x en y ontbinden, maar in compressie en
afschuifkracht
F compressie -> loodrecht op gewrichtsoppervlak
F afschuif -> parallel met gewrichtsoppervlak
Zie ppt en extra blad
, Spiermechanica deel 1
Spier als motor vd menselijke beweging
Mechanische eigenschappen van het sarcomeer
Bouw van spierweefsel
Sarcomeer
kleinste zich herhalende bouwsteen van spiervezel
kleinst kracht-generende component van spier
elke myosine (dik) filament is omringd door 6 actine (dun) filamenten
activatie van de spiervezel
Kracht die je kan leveren hangt af van aantal cross-bridge
Krachtopbouw in isometrische spiervezel
Aantal cross-bridges is afhankelijk van calciumconcentratie
configuratieverandering van myosinehoofdje-> myosinehoofdje trekkracht uitoefene
als hoofdjes draaien -> actine over myosine trekken
Kracht in isometrische spiervezel is evenredig met aantal cross-bridges
Spiervezel max kan contraheren -> volledig bepaald hoe snel aan aanhechten,
draaien en loshechten
Snelle en trage spiervezels
Samenstelling spier (vezeltypes) gerelateerd aan functie (elke spier heeft snelle en trage
vezels)
Soleus (lange inspanning, plantaire flexoren ->houdingspieren) -> vooral trage vezels
(minder kracht)
Gastrocnemius -> vooral snelle vezels (hoge kracht)
Snelste spier van lichaam = oogspieren
Passieve verlenging van sarcomeer
In rust: geen verbinding tussen actine en myosine
Verlenging -> rek van buitenaf
Kracht door stijfheid van bindweefsel rond myofibrillen
Spierkrachten en gewrichtscontactkrachten
Herhalingsoefening fietser
Halter heffen
Resulterende kracht en moment ter hoogte van een gewricht
Vrijlichaamsdiagram van één (of meerdere) segment(en): uitwendige krachten en
momenten
zwaartekracht
in de gewrichten: resulterende kracht en moment
interactiekrachten met omgeving
Kracht 𝐸 en moment 𝑀𝐸 zijn het resultaat van de actie van alle structuren (weefsels) die een
kracht (en dus ook een moment) kunnen leveren ter hoogte van de elleboog
Spieren (trekkrachten): m. biceps, m. brachialis, m.triceps, m. brachioradialis, m.
flexor carpi ulnaris/radialis, …
Ligamenten (trekkrachten): collaterale ligamenten, annulare band, ...
Contactkrachten tussen de botten: humerus en ulna/radius
Resulterende kracht en moment zijn resultaat van
krachten/momenten weefsels
Om de bewegingsvergelijkingen op te stellen hebben we:
de actie van al deze krachten beschreven door één resulterende kracht 𝑬
het moment geleverd door al deze krachten beschreven door één resulterend
moment 𝑴𝑬 ter hoogte van de elleboog.
Er geldt dus: 𝐸 = 𝐹 𝑙𝑖𝑔 + 𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 + 𝐹 𝑏𝑢𝑖𝑔𝑒𝑟𝑠 + 𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑒𝑟𝑠
𝑀𝐸 = 𝑀𝐹 𝑙𝑖𝑔 + 𝑀𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 + 𝑀𝐹 𝑏𝑢𝑖𝑔𝑒𝑟𝑠 + 𝑀𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑒𝑟
𝑀𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡
skeletkrachten staan loodrecht op contactopp. tussen de botten
hierdoor loopt 𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 zo goed als door de gewrichtsas
momentarm ≈ 0
𝑀𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 ≈ 0
𝑀𝐹 𝑙𝑖𝑔
ligamenten leveren alleen kracht 𝐹 𝑙𝑖𝑔 in extreme standen van het gewricht, dus in normale
omstandigheden is 𝐹 𝑙𝑖𝑔 ≈ 0
→ 𝑀𝐹 𝑙𝑖𝑔 ≈ 0
Meestal geldt dus:
,𝐸 ≈ 𝐹 𝑠𝑘𝑒𝑙𝑒𝑡 + 𝐹 𝑏𝑢𝑖𝑔𝑒𝑟𝑠 + 𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑒𝑟𝑠
𝑀𝐸 ≈ 𝑀𝐹 𝑏𝑢𝑖𝑔𝑒𝑟𝑠 + 𝑀𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑒𝑟𝑠
moment 𝑀𝐸 is som van momenten van spieren (agonisten en antagonisten)
Momenten van agonisten en antagonisten hebben tegengesteld teken
Het nettomoment 𝑀𝐸 geeft hoofdfunctie in gewricht aan = welke agonisten actief
moeten zijn om houding te kunnen volhouden
Als antagonisten ook actief zijn (vb. bij cocontractie), dan zullen agonisten ook meer
actief moeten zijn, zodat het nettomoment 𝑀𝐸 hetzelfde blijft!
Zie ppt en apart blad
Contractie
Of spier (agonist of antagonist) actief is, kunnen bepalen d.m.v.
o visuele waarneming
o palpatie
o EMG
Moeilijker om specifieke bijdrage van afzonderlijke spier te bepalen
Om afzonderlijke bijdrages te bepalen-> uitgaan van bepaalde veronderstellingen
Bij submaximale inspanningen -> bijdrage antagonisten beperkt
Bijdrage agonisten?
o Elke agonist gelijke kracht?
→ onwaarschijnlijk dat elke spier gelijke kracht levert, ongeacht
spierdoorsnede
o De spanning in alle agonisten gelijk?
𝜎 = 𝐹𝑠 /𝐴𝑠 = cte
Hoe groter de dwarsdoorsnede, hoe sterker de spier en hoe groter de max kracht die de
spier kan leveren
Zie ppt en extra blad
Extra oef
Druk- en afschuifkrachten thv de rug
Te hoge contactkrachten -> schade van discus
Skeletkracht niet meer in x en y ontbinden, maar in compressie en
afschuifkracht
F compressie -> loodrecht op gewrichtsoppervlak
F afschuif -> parallel met gewrichtsoppervlak
Zie ppt en extra blad
, Spiermechanica deel 1
Spier als motor vd menselijke beweging
Mechanische eigenschappen van het sarcomeer
Bouw van spierweefsel
Sarcomeer
kleinste zich herhalende bouwsteen van spiervezel
kleinst kracht-generende component van spier
elke myosine (dik) filament is omringd door 6 actine (dun) filamenten
activatie van de spiervezel
Kracht die je kan leveren hangt af van aantal cross-bridge
Krachtopbouw in isometrische spiervezel
Aantal cross-bridges is afhankelijk van calciumconcentratie
configuratieverandering van myosinehoofdje-> myosinehoofdje trekkracht uitoefene
als hoofdjes draaien -> actine over myosine trekken
Kracht in isometrische spiervezel is evenredig met aantal cross-bridges
Spiervezel max kan contraheren -> volledig bepaald hoe snel aan aanhechten,
draaien en loshechten
Snelle en trage spiervezels
Samenstelling spier (vezeltypes) gerelateerd aan functie (elke spier heeft snelle en trage
vezels)
Soleus (lange inspanning, plantaire flexoren ->houdingspieren) -> vooral trage vezels
(minder kracht)
Gastrocnemius -> vooral snelle vezels (hoge kracht)
Snelste spier van lichaam = oogspieren
Passieve verlenging van sarcomeer
In rust: geen verbinding tussen actine en myosine
Verlenging -> rek van buitenaf
Kracht door stijfheid van bindweefsel rond myofibrillen
