Biomechanica – HOC1: Lineaire kinematica
1.1 Soorten bewegingen – Translatie en rotatie (zie voorbeelden ppt)
• Lineair
o Rechtlijnig
o Kromlijnig
• Angulair
o = rotatie of draaiing
• Samengesteld
o Bv: backspin => meer kans om in de ring te vallen als hij het bord raakt
Belang
• Translatie en rotatie kunnen afzonderlijk geanalyseerd worden
o Lineaire kinematica en kinetica => translaties
o Rotationele kinematica en kinetica => rotaties
1.2 Lineaire bewegingen – Kinetica & kinematica
• Kinematica
= het beschrijven van een beweging. Observeren (‘cinema’)
• Kinetica
= begrijpen van de krachten die die beweging veroorzaken. (‘waarom’)
1
,1.2.1 Translatie – Positie
Symbool X
Eenheid Meter
Uitgedrukt Te opzichte van een referentie
Gedefinieerd in assenstelsel 1D - 2D – 3D
➔ Oorsprong, richting, zin
➔ Orthogonaal assenstelsel: alle assen staan loodrecht op elkaar
➔ Carthesiaans assenstelsel: orthogonaal assenstelsel waarbij de afstand
tussen twee coördinaatlijnen constant is.
Meetmethodes • GPS
• Video
• Laser
• Mocap
• Markerles tracking
• Andere
Positie mbv GPS
Voordelen Nadelen
Snelle en automatische data Sensor moet op atleet/toestel/patiënt bevestigd worden en kan dus in de
weg zitten, invleod hebben op de beweging, …
Sensor is makkelijk te verkrijgen Slechts nauwkeurig tot op +- 3m
Enkel outdoor mogelijk
Positie mbv 2D-video meting
Voordelen Nadelen
Vrij eenvoudige set-up Diepte-effect (enkel betrouwbare data in het gecalibreerde vlak)
Camera’s zijn makkelijk beschikbaar Tijdsintensief om data uit te halen (maar automatisering wordt steeds
beter)
Positie mbv mocap
Voordelen Nadelen
Zeer nauwkeurig (indien goed opgesteld) Zeer duur in aankoop
Kan aan hoge frequentie meten (min 100 beelden/s) Markers op proefpersoon nodig => nauwkeurige
plaatsing noodzakelijk / kunnen in de weg zitten
Positie in 3D Over het algemeen veel verwerkingstijd nodig (al
worden algoritmes hiervoor steeds beter)
Positie mbv markerless mocap
Voordelen Nadelen
Positie in 3D Zeer duur
Geen markers nodig Nog niet voor alle bewegingen
➔ Nog niet in water
➔ Nog niet bij mensen met een amputatie
2
,Positie mbv afstandslaser
Voordelen Nadelen
Er wordt niets bevestigd op de atleet/patiënt Individuele afstelling nodig
Meet aan hoge frequentie (veel detail) Afwijking door loszittende kledij
Meet slechts in lijn (bij afwijken van de lijn = geen data)
1.2.2 Positie – Afstand / verplaatsing (zie voorbeelden ppt)
Verplaatsing ≠ afgelegde weg
➔ In een rechte lijn van 1 naar 2 = verplaatsing
➔ Wanneer je meer afstand gaat afleggen = afgelegde weg
Verplaatsing Afstand
Symbool ∆𝑥 ∆𝑥
Definitie De afstand in vogelvlucht (rechte lijn) tussen Afgelegde weg, volledig traject tussen begin- en
begin- en eindpunt eindpunt
Formule
∆𝑥 = 𝑥2 – 𝑥1 ∆𝑥tot = ∆𝑥1 naar 2 + ∆𝑥2 naar 3 + ∆𝑥3 naar 4 + …
(waarbij ∆𝑥1 naar 2 = 𝑥2 – 𝑥1)
Eenheid Meter
• Meetmethodes
o Metingen op verschillende tijdstippen met methodes om positie te meten (zie voorbeelden ppt)
1.2.3 Positie – Snelheid (zie voorbeelden ppt)
Symbool v
Definitie Afgelegde weg die in een bepaald tijdsinterval wordt afgelegd
Formule
∆x
v = 𝑡2−𝑡1
afgeleide Eerste afgeleide van positie naar tijd
• Meetmethodes – rechtsreeks
o Radar gun (Doppler effect)
3
, • Meetmethodes – onrechtstreeks
o Timing gates / snelheidspoortjes (meten van tijd die nodig is om een gekende afstand af te leggen)
o Alle andere methodes waarbij afstand/verplaatsing en tijd gemeten worden (GPS – laser – 2D video –
MOCAP - …)
Berekeningen
Snelheid Afstand / tijd
Afstand Snelheid * tijd
Tijd Afstand / snelheid
Omzettingen km/u naar m/s
• 1 km / u = 100m / 3600s
• 1 km / u = 1m / 3.6s
• 3.6 km / u = 1m / s
Gemiddeld vs instantaan
• Instantane snelheid
= de snelheid op een bepaald moment
• Gemiddelde snelheid
= de afgelegde weg (Δx) / de verlopen tijd (Δt)
1.2.4 Positie – Versnelling (zie voorbeelden ppt)
Symbool a
Definitie Snelheidsverandering over tijd
Formule
𝑣2−𝑣1
a=
𝑡2−𝑡1
Afgeleide ➔ Eerste afgeleide van snelheid naar de tijd
➔ Tweede afgeleide van verplaatsing naar de tijd
Eenheid m.s-2
4
1.1 Soorten bewegingen – Translatie en rotatie (zie voorbeelden ppt)
• Lineair
o Rechtlijnig
o Kromlijnig
• Angulair
o = rotatie of draaiing
• Samengesteld
o Bv: backspin => meer kans om in de ring te vallen als hij het bord raakt
Belang
• Translatie en rotatie kunnen afzonderlijk geanalyseerd worden
o Lineaire kinematica en kinetica => translaties
o Rotationele kinematica en kinetica => rotaties
1.2 Lineaire bewegingen – Kinetica & kinematica
• Kinematica
= het beschrijven van een beweging. Observeren (‘cinema’)
• Kinetica
= begrijpen van de krachten die die beweging veroorzaken. (‘waarom’)
1
,1.2.1 Translatie – Positie
Symbool X
Eenheid Meter
Uitgedrukt Te opzichte van een referentie
Gedefinieerd in assenstelsel 1D - 2D – 3D
➔ Oorsprong, richting, zin
➔ Orthogonaal assenstelsel: alle assen staan loodrecht op elkaar
➔ Carthesiaans assenstelsel: orthogonaal assenstelsel waarbij de afstand
tussen twee coördinaatlijnen constant is.
Meetmethodes • GPS
• Video
• Laser
• Mocap
• Markerles tracking
• Andere
Positie mbv GPS
Voordelen Nadelen
Snelle en automatische data Sensor moet op atleet/toestel/patiënt bevestigd worden en kan dus in de
weg zitten, invleod hebben op de beweging, …
Sensor is makkelijk te verkrijgen Slechts nauwkeurig tot op +- 3m
Enkel outdoor mogelijk
Positie mbv 2D-video meting
Voordelen Nadelen
Vrij eenvoudige set-up Diepte-effect (enkel betrouwbare data in het gecalibreerde vlak)
Camera’s zijn makkelijk beschikbaar Tijdsintensief om data uit te halen (maar automatisering wordt steeds
beter)
Positie mbv mocap
Voordelen Nadelen
Zeer nauwkeurig (indien goed opgesteld) Zeer duur in aankoop
Kan aan hoge frequentie meten (min 100 beelden/s) Markers op proefpersoon nodig => nauwkeurige
plaatsing noodzakelijk / kunnen in de weg zitten
Positie in 3D Over het algemeen veel verwerkingstijd nodig (al
worden algoritmes hiervoor steeds beter)
Positie mbv markerless mocap
Voordelen Nadelen
Positie in 3D Zeer duur
Geen markers nodig Nog niet voor alle bewegingen
➔ Nog niet in water
➔ Nog niet bij mensen met een amputatie
2
,Positie mbv afstandslaser
Voordelen Nadelen
Er wordt niets bevestigd op de atleet/patiënt Individuele afstelling nodig
Meet aan hoge frequentie (veel detail) Afwijking door loszittende kledij
Meet slechts in lijn (bij afwijken van de lijn = geen data)
1.2.2 Positie – Afstand / verplaatsing (zie voorbeelden ppt)
Verplaatsing ≠ afgelegde weg
➔ In een rechte lijn van 1 naar 2 = verplaatsing
➔ Wanneer je meer afstand gaat afleggen = afgelegde weg
Verplaatsing Afstand
Symbool ∆𝑥 ∆𝑥
Definitie De afstand in vogelvlucht (rechte lijn) tussen Afgelegde weg, volledig traject tussen begin- en
begin- en eindpunt eindpunt
Formule
∆𝑥 = 𝑥2 – 𝑥1 ∆𝑥tot = ∆𝑥1 naar 2 + ∆𝑥2 naar 3 + ∆𝑥3 naar 4 + …
(waarbij ∆𝑥1 naar 2 = 𝑥2 – 𝑥1)
Eenheid Meter
• Meetmethodes
o Metingen op verschillende tijdstippen met methodes om positie te meten (zie voorbeelden ppt)
1.2.3 Positie – Snelheid (zie voorbeelden ppt)
Symbool v
Definitie Afgelegde weg die in een bepaald tijdsinterval wordt afgelegd
Formule
∆x
v = 𝑡2−𝑡1
afgeleide Eerste afgeleide van positie naar tijd
• Meetmethodes – rechtsreeks
o Radar gun (Doppler effect)
3
, • Meetmethodes – onrechtstreeks
o Timing gates / snelheidspoortjes (meten van tijd die nodig is om een gekende afstand af te leggen)
o Alle andere methodes waarbij afstand/verplaatsing en tijd gemeten worden (GPS – laser – 2D video –
MOCAP - …)
Berekeningen
Snelheid Afstand / tijd
Afstand Snelheid * tijd
Tijd Afstand / snelheid
Omzettingen km/u naar m/s
• 1 km / u = 100m / 3600s
• 1 km / u = 1m / 3.6s
• 3.6 km / u = 1m / s
Gemiddeld vs instantaan
• Instantane snelheid
= de snelheid op een bepaald moment
• Gemiddelde snelheid
= de afgelegde weg (Δx) / de verlopen tijd (Δt)
1.2.4 Positie – Versnelling (zie voorbeelden ppt)
Symbool a
Definitie Snelheidsverandering over tijd
Formule
𝑣2−𝑣1
a=
𝑡2−𝑡1
Afgeleide ➔ Eerste afgeleide van snelheid naar de tijd
➔ Tweede afgeleide van verplaatsing naar de tijd
Eenheid m.s-2
4
