|
Vyučující
|
-
Fáy Štěpán, prof. Ing. CSc.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Lineární a nelineární mechanika kontinua, totální Lagrangeova formulace. 2. Aktualizovaná Lagrangeova formulace, konstitutivní vztahy nelineárního kontinua. 3. Reologické modely viskoelastických materiálů. 4. Základní anatomické názvosloví, buňky, tkáně (rozdělení). Biomechanika vazů. 5. Biomechanika chrupavky a kostní tkáně. 6. Biomechanika kosterního svalstva, zpeřené a paralelní uspořádání svalových vláken, silové a rychlostní charakteristiky. 7. Mechanické vlastnosti svalu (Hillova rovnice), 3D model svalu na bázi dvoufázové směsi. 8. Mechanika sarkomery, Huxleyho model příčných můstků, Hillův model svalu. 9. Mechanika hladkého svalstva (kůže, tlusté střevo, močovody, močový měchýř). 10. Biomechanika srdečně cévní soustavy a srdečního svalu (mechanický model srdce, Starlingův zákon, mechanický výkon). 11. Lidská krev, tokové vlastnosti krve, konstitutivní vztah krve (nenewtonská kapalina), viskozimetry. 12. Základy teorie mazání a synoviální kapaliny. 13. Základy homogenizace složených materiálů, mechanika mikropolárního kontinua.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Výuka podporovaná multimédii, Cvičení
- Kontaktní výuka
- 65 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku [10-60]
- 60 hodin za semestr
- Vypracování seminární práce v magisterském studijním programu [5-100]
- 50 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| orientovat se v diferenciálních rovnicích |
| orientovat se v diferenciálním a integrálním počtu |
| orientovat se v klasické mechanice hmotných bodů a těles |
| orientovat se v komplexní proměnné a základech tenzorového počtu |
| orientovat se v mechanice kontinua |
| orientovat se v numerické matematice |
| orientovat se v základech anatomie a fyziologie lidského těla |
| Odborné dovednosti |
|---|
| popsat a řešit časovou a prostorovou diskretizaci základních úloh mechaniky kontinua |
| popsat a řešit konkrétní úlohy diferenciálního a integrálního počtu v aplikaci na mechanické soustavy |
| popsat a řešit rovnováhu soustavy hmotných bodů a těles (statické a dynamické problémy) |
| popsat a řešit základní systémové skupiny lidského těla |
| popsat a řešit základní typy diferenciálních rovnic prvního a druhého řádu s aplikacemi ve fyzice |
| popsat a řešit základní typy parciálních diferenciálních rovnic s aplikacemi ve fyzice |
| popsat a řešit základní úlohy a problémy lineární mechaniky kontinua s využitím tenzorového počtu |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| mgr. studium: srozumitelně a přesvědčivě sdělují odborníkům i laikům informace o povaze odborných problémů a vlastním názoru na jejich řešení, |
| mgr. studium: samostatně a odpovědně se na základě rámcového zadání rozhodují v souvislostech jen částečně známých, |
| mgr. studium: samostatně získávají další odborné znalosti, dovednosti a způsobilosti na základě především praktické zkušenosti a jejího vyhodnocení, ale také samostatným studiem teoretických poznatků oboru., |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| charakterizovat a rozdělovat tkáně lidského těla |
| orientovat se v základních metodách experimentálního vyšetřování biologických kapalin a tkání |
| popsat konstrukce konstitutivních vztahů a základních řídících rovnic tkání lidského těla |
| popsat modelování tkání a biologických kaplin, numerické a reologické modely |
| popsat nelineární mechaniku kontinua (totální a aktualizovaná Lagrangeova formulace) |
| popsat zakladní numerické metody pro řešení úloh proudění biologických kapalin |
| přehledově vyjmenovat a popsat viskozimetry |
| Odborné dovednosti |
|---|
| konstruovat a matematicky popsat reologické modely viskoelastických materiálů (speciálně tkání) |
| numericky řešit modely interakce kontinuí různých fází v biomechanice |
| popsat a numericky řešit základní úlohy nelineární mechaniky kontinua (totální a aktualizovaná Lagrangeova formulace) |
| popsat a řešit proudění krve v cévách, numerické a experimentální modelování (konstitutivní vztah krve, nenewtonská kapalina, viskozimetry) |
| popsat a řešit srdečně cévní soustavu (srdeční sval, model srdce, Starlingův zákon a jeho důsledky, stavba a výkon srdce) |
| popsat a řešit základní modely svalů (Hillova rovnice, mechanika sarkomery, Huxleyho a Hillův model, zpeřené a nezpeřené svaly, silové a rychlostní charakteristiky) |
| popsat biomechanické vlastnosti a vytvořit modely hladkého svalstva (kůže, tlusté střevo, močovody, močový měchýř) |
| popsat biomechanické vlastnosti vazů, chrupavky, kostní tkáně, hladkého a příčně pruhovaného svalstva |
| popsat procesy a numericky řešit tribologické problémy v lidských kloubech (modely mazání, synoviální kapalina) |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| mgr. studium: srozumitelně a přesvědčivě sdělují odborníkům i širší veřejnosti vlastní odborné názory, |
| mgr. studium: samostatně a odpovědně se rozhodují v nových nebo měnících se souvislostech nebo v zásadně se vyvíjejícím prostředí s přihlédnutím k širším společenským důsledkům jejich rozhodování, |
| mgr. studium: plánují, podporují a řídí s využitím teoretických poznatků oboru získávání dalších odborných znalostí, dovedností a způsobilostí ostatních členů týmu, |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Řešení problémů, |
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Samostatná práce studentů, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Řešení problémů, |
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Individuální prezentace, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Individuální prezentace, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Individuální prezentace, |
|
Doporučená literatura
|
-
Křen, Jiří; Janíček, Přemysl; Rosenberg, Josef. Biomechanika. 2. vyd. Plzeň : Západočeská univerzita, 2001. ISBN 80-7082-792-0.
-
Valenta, Jaroslav. Biomechanika : Celost. vysokošk. příručka pro vys. školy techn.. 1. vyd. Praha : Academia, 1985.
|