Periode 1.2 De bewegende mens.
C-FH-TBIO 1
Fysieke prestatie en kracht:
De drie wetten van Newton zorgen voordebasis van de moderne mechanica.
• 1e wet van Newton: Kracht (f) = massa(kg) x versnelling(m/s2)
Zwaartekracht wordt veroorzaakt door ruimtetijdkrommingen.
Er bestaan 4 fundamentele typen kracht. Wij richten ons op 2 van deze krachten namelijk
zwaartekracht en elektromagnetische kracht.
Contactkracht= de kracht die je kut overbrengen op je omgeving, is een elektromagnetische kracht
tussen de atomen van beide voorwerpen. Bijvoorbeeld gewichtheffen in de fitness.
Belangrijke eigenschappen van een kracht zijn: de grootte, richting en het aangrijpingspunt.
Krachten zijn niet waar te nemen, maar wel te meten met een weegschaal, een microfet en een
krachtplaat bijvoorbeeld.
Grondreactiekracht (normaalkracht)= voorkomt dat het lichaam door de zwaartekracht door de
grond heen zakt. Deze kracht is altijd even groot als de zwaartekracht.
Grondreactiekrachtis de tegenhouder van de zwaartekracht en spierkracht is de kracht die een spier
levert.
1. Dipje
2. Afzet
3. Zweeffase
Hoe verder de kracht van de knie dorsaal is geprojecteerd, hoe sterker de neiging van de knie om te
flecteren. En dus hoe meer de quadriceps moeten werken hierdoor is een diepere squat ook
zwaarder.
Omdat het zwaartepunt van je voeten niet recht onder het lichaam is
moeten er zowel horizontale als verticale krachten aanwezig zijn. De
verticale component is M-vormig (grafiek) en heeft 1 piek voor het
neerkomen en 1 piek voor de afzet.
, • In ventro-dorsale richting ontstaan krachten die de lichaamszwaartepunten in de eerste fase
afremmen en tijdens de afzet weer voortstuwen, de optelsom tussen het afremmen en
voortstuwen is 0 newton wanneer je op een constante snelheid loopt. Als je versnelt is de
voortstuwing naar verhouding sterker en als je remt is de voortstuwing zwakker.
• In medio-laterale richting ontstaan krachten die mediaal zijn gericht, namelijk richting het
lichaamszwaartepunt. Het medio-laterale component is interessant als je wil weten waar een
kracht loopt ten opzichte van een gewricht.
C-FH-TBIO2
Elektromyografie – een grafische weergave van de elektrische signalen waarmee we onze spieren
aansturen.
Motorunit= de combinatie van een motor neuron, de axon van het neuron naar de spier en de
spiervezels die hierdoor worden geïnnoveerd. De grote van de motorunit wordt bepaald door het
aantal spiervezels.
EMG- signaal: Een EMG sensor heeft 2 meetpunten A en B doe beide de
elektrische spanning in hun omgeving meten. Een chip in de sensor berekent het
verschil tussen A en B, wanneer de motor neuron een actiepotentiaal genereerd
zal deze elektrische impuls via het axon en de motorische eindplaat aankomen bij
de spiervezels waar het zijn weg vervolgt en het de sarcomen laat samentrekken.
Het resulteert in een sinusvormige registratie.
C-FH-TBIO 3
Frame rate = aantal bewegingen per seconde. (Is afhankelijk van de camera die je gebruikt)
Hoeken meten => Verschillende manieren om hoeken te meten:
• Het gebruik maken van markers die informatie geven over de ligging van de rotatie as en de
beweging van de lichaamssegmenten aan weerzijde van het gewricht
- 3 markers plaatsen en de hoek meten die de lijn ertussen maakt.
,C-FH-THBIO 4
Wearables & IMU’s
Wearable → aan het lichaam gedragen sensor die beweging meet en hiermee feedback geeft aan de
gebruiker.
Uitkomstmaten:
• Aantal gezette stappen
• Stapfrequentie
• Aantal beklommen traptreden
• Hartslagfrequentie
• Type activiteit
• Duur activiteit
• Slaapritmes
• Etc.
Wearables zijn mogelijk geworden doordat een bepaald type combinatie van sensoren beschikbaar is
geworden voor de markt → IMU
IMU
= Inertial Motion/Measurement Unit
Combineert 3 type sensoren:
• Accelerometer
• Gyroscoop
• Magnetometer
Accelerometer
= meet zijn verandering van snelheid in de tijd (versnelling)
• Bij een constante snelheid is de versnelling 0. Bijv. als je in het vliegtuig zit voel je niet dat je
met een enorme snelheid door de lucht raast. Als de snelheid gaat veranderen ervaar je de
versnelling van het vliegtuig bijv. bij het opstijgen.
• Als een sensor van snelheid of richting veranderd, registreert hij niet alleen de grootte van
die versnelling maar ook over
welke as de versnelling plaats vindt.
In de x, y of z-richting.
• Eenheid = meter/per seconde2 →
de waarde geeft aan hoeveel meter
per seconde de snelheid per
seconde veranderd.
De sensor kan deze waarden op verschillende manieren bepalen.
, Piëzo-element
Kleine vrije massa’s (meest gebruikt)
Wanneer de sensor versnelt, drukt die massa op een
piëzokristal die daardoor vervormt. Bij de vervorming van zo’n
kristal ontstaat een elektrische spanning waarvan de sterkte
evenredig is met de versnelling.
Om zo’n systeem te eiken, kun je gebruik maken van zwaartekracht.
Als je een accelerometer plat op tafel legt, oefent de
vrije massa en zuivere verticale kracht uit op het
kristal. De elektrische spanning die dan in het kristal
ontstaat, stellen we gelijk aan -9,81 m/s2
Draai je de sensor op zijn kant dan is het kristal niet belast en de
versnelling in die richting dus 0 m/s2.
Omdat de meeste accelerometers gevoelig zijn in 3
richtingen zul je die -9,81 m/s2 nu terugzien op een
andere as.
Om op alle assen tegelijk 0 m/s2 te registreren, moet
de sensor in vrijeval zijn wat je kunt benaderen door
hem in de lucht te gooien zodat de sensor behuizing
en de vrije massa’s tegelijkertijd gewichtsloos zijn en
elkaar onderling dus niet belasten.
Smart phone: Een smartphone bevat ook een accelerometer via een app.
Accelerometer: Deze meter kun je op super veel manieren toepassen.
Bijv. de stappenteller.
C-FH-TBIO 1
Fysieke prestatie en kracht:
De drie wetten van Newton zorgen voordebasis van de moderne mechanica.
• 1e wet van Newton: Kracht (f) = massa(kg) x versnelling(m/s2)
Zwaartekracht wordt veroorzaakt door ruimtetijdkrommingen.
Er bestaan 4 fundamentele typen kracht. Wij richten ons op 2 van deze krachten namelijk
zwaartekracht en elektromagnetische kracht.
Contactkracht= de kracht die je kut overbrengen op je omgeving, is een elektromagnetische kracht
tussen de atomen van beide voorwerpen. Bijvoorbeeld gewichtheffen in de fitness.
Belangrijke eigenschappen van een kracht zijn: de grootte, richting en het aangrijpingspunt.
Krachten zijn niet waar te nemen, maar wel te meten met een weegschaal, een microfet en een
krachtplaat bijvoorbeeld.
Grondreactiekracht (normaalkracht)= voorkomt dat het lichaam door de zwaartekracht door de
grond heen zakt. Deze kracht is altijd even groot als de zwaartekracht.
Grondreactiekrachtis de tegenhouder van de zwaartekracht en spierkracht is de kracht die een spier
levert.
1. Dipje
2. Afzet
3. Zweeffase
Hoe verder de kracht van de knie dorsaal is geprojecteerd, hoe sterker de neiging van de knie om te
flecteren. En dus hoe meer de quadriceps moeten werken hierdoor is een diepere squat ook
zwaarder.
Omdat het zwaartepunt van je voeten niet recht onder het lichaam is
moeten er zowel horizontale als verticale krachten aanwezig zijn. De
verticale component is M-vormig (grafiek) en heeft 1 piek voor het
neerkomen en 1 piek voor de afzet.
, • In ventro-dorsale richting ontstaan krachten die de lichaamszwaartepunten in de eerste fase
afremmen en tijdens de afzet weer voortstuwen, de optelsom tussen het afremmen en
voortstuwen is 0 newton wanneer je op een constante snelheid loopt. Als je versnelt is de
voortstuwing naar verhouding sterker en als je remt is de voortstuwing zwakker.
• In medio-laterale richting ontstaan krachten die mediaal zijn gericht, namelijk richting het
lichaamszwaartepunt. Het medio-laterale component is interessant als je wil weten waar een
kracht loopt ten opzichte van een gewricht.
C-FH-TBIO2
Elektromyografie – een grafische weergave van de elektrische signalen waarmee we onze spieren
aansturen.
Motorunit= de combinatie van een motor neuron, de axon van het neuron naar de spier en de
spiervezels die hierdoor worden geïnnoveerd. De grote van de motorunit wordt bepaald door het
aantal spiervezels.
EMG- signaal: Een EMG sensor heeft 2 meetpunten A en B doe beide de
elektrische spanning in hun omgeving meten. Een chip in de sensor berekent het
verschil tussen A en B, wanneer de motor neuron een actiepotentiaal genereerd
zal deze elektrische impuls via het axon en de motorische eindplaat aankomen bij
de spiervezels waar het zijn weg vervolgt en het de sarcomen laat samentrekken.
Het resulteert in een sinusvormige registratie.
C-FH-TBIO 3
Frame rate = aantal bewegingen per seconde. (Is afhankelijk van de camera die je gebruikt)
Hoeken meten => Verschillende manieren om hoeken te meten:
• Het gebruik maken van markers die informatie geven over de ligging van de rotatie as en de
beweging van de lichaamssegmenten aan weerzijde van het gewricht
- 3 markers plaatsen en de hoek meten die de lijn ertussen maakt.
,C-FH-THBIO 4
Wearables & IMU’s
Wearable → aan het lichaam gedragen sensor die beweging meet en hiermee feedback geeft aan de
gebruiker.
Uitkomstmaten:
• Aantal gezette stappen
• Stapfrequentie
• Aantal beklommen traptreden
• Hartslagfrequentie
• Type activiteit
• Duur activiteit
• Slaapritmes
• Etc.
Wearables zijn mogelijk geworden doordat een bepaald type combinatie van sensoren beschikbaar is
geworden voor de markt → IMU
IMU
= Inertial Motion/Measurement Unit
Combineert 3 type sensoren:
• Accelerometer
• Gyroscoop
• Magnetometer
Accelerometer
= meet zijn verandering van snelheid in de tijd (versnelling)
• Bij een constante snelheid is de versnelling 0. Bijv. als je in het vliegtuig zit voel je niet dat je
met een enorme snelheid door de lucht raast. Als de snelheid gaat veranderen ervaar je de
versnelling van het vliegtuig bijv. bij het opstijgen.
• Als een sensor van snelheid of richting veranderd, registreert hij niet alleen de grootte van
die versnelling maar ook over
welke as de versnelling plaats vindt.
In de x, y of z-richting.
• Eenheid = meter/per seconde2 →
de waarde geeft aan hoeveel meter
per seconde de snelheid per
seconde veranderd.
De sensor kan deze waarden op verschillende manieren bepalen.
, Piëzo-element
Kleine vrije massa’s (meest gebruikt)
Wanneer de sensor versnelt, drukt die massa op een
piëzokristal die daardoor vervormt. Bij de vervorming van zo’n
kristal ontstaat een elektrische spanning waarvan de sterkte
evenredig is met de versnelling.
Om zo’n systeem te eiken, kun je gebruik maken van zwaartekracht.
Als je een accelerometer plat op tafel legt, oefent de
vrije massa en zuivere verticale kracht uit op het
kristal. De elektrische spanning die dan in het kristal
ontstaat, stellen we gelijk aan -9,81 m/s2
Draai je de sensor op zijn kant dan is het kristal niet belast en de
versnelling in die richting dus 0 m/s2.
Omdat de meeste accelerometers gevoelig zijn in 3
richtingen zul je die -9,81 m/s2 nu terugzien op een
andere as.
Om op alle assen tegelijk 0 m/s2 te registreren, moet
de sensor in vrijeval zijn wat je kunt benaderen door
hem in de lucht te gooien zodat de sensor behuizing
en de vrije massa’s tegelijkertijd gewichtsloos zijn en
elkaar onderling dus niet belasten.
Smart phone: Een smartphone bevat ook een accelerometer via een app.
Accelerometer: Deze meter kun je op super veel manieren toepassen.
Bijv. de stappenteller.
