ČVUT fakulta strojní Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky. daného pacienta. Autor: Kateřina Turková. Vedoucí práce: RNDr Matěj Daniel

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "ČVUT fakulta strojní Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky. daného pacienta. Autor: Kateřina Turková. Vedoucí práce: RNDr Matěj Daniel"

Transkript

1 Studentská tvůrčí činnost 2008 ČVUT fakulta strojní Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Model zatížení zápěstního kloubu specifický pro daného pacienta Autor: Kateřina Turková Vedoucí práce: RNDr Matěj Daniel Sekce: Studentská 1

2 Úvod Jeden z hlavních problémů biomechaniky svalově-kosterního systému je vymezení sil, působících na různé anatomické struktury. Základem pro pochopení mechanické funkce struktur, jejich zranění a onemocnění je stanovení sil na ně působících a odhad rozložení těchto sil do svalů, vazů a kloubního povrchu. Protože přímé měření sil působící na jednotlivé části lidského těla je technicky mimořádně komplikované, využívá se pro určení zatížení metoda matematického modelování. V matemetickém modelování je tělo obvykle modelováno jako systém absolutně tuhých částí spojených klouby, zatímco pohyb jednotlivých částí je vykonáván svaly obepínajícími klouby. V naší práci se zabýváme určením zatížení zápěstního kloubu. Na rozdíl od velkých kloubů je zápěstní kloub charakterizován velkým počtem svalů a jejich uložením v blízkosti kosti. To pravděpodobně napomáhá přesnému řízení pohybu v tomto kloubu. Naším cílem je na základě konceptuálních matematickýcjh modelů vysvětlit biomechanicky význam konstrukce kloubu a následně vytvořit anatomický model, který by umožňoval přesné určení zatížení lidského zápěstního kloubu. 2

3 Kapitola 1 Anatomie lidské ruky Obrázek 1.1: Anatomie zápěstního kloubu 1.1 Kosti ruky - Ossa manus Kosti ruky zahrnují: kosti zápěstní - ossa carpi kosti záprstní - ossa matacarpi články prstů ruky sesamské kůstky - ossa sesamoidea 1.2 Svaly způsobující pohyb ruky Svaly předloktí zahrnují tři skupiny svalů. Přední skupina obsahuje čtyři vrstvy svalů. Laterální skupina je uspořádána ve dvě hlavní vrstvy svalů. Dorsální skupina obsahuje dvě vrstvy svalů, povrchovou a hlubokou. Svaly přední skupiny jsou funkčně flexory lokte, zápěstí a prstů a pronátory předloktí. Svaly laterální skupiny jsou funkčně extensory zápěstí a supinátory předloktí. Svaly zadní skupiny jsou hlavně extensory zápěstí a prstů. Svaly ruky doplňují funkce svalů předloktí, jejichž šlachy na ruku a na prsty přecházejí. 3

4 Kapitola 2 Konceptuální modely Základem těchto modelů je co největší možné zjednodušení problému tak, aby byly zachovány charakteristické vlastnosti řešeného problému. V naší práci jsme vytvořili 2D model s uvažováním palmární a dorzální flexe. Tento pohyb má celkový rozsah , s maximem 85 na obě strany. Možné pohyby zápěstího kloubu jsou znázorněny na obrázku 2.1. Obrázek 2.1: Pohyby ruky 2.1 Zjednodušující předpoklady Protože anatomie ruky je velice složitá, bylo nutné vytvořit zjednodušení. Celý pohybový aparát ruky si představím jako dvě tělěsa spojená kloubovou vazbou. Jedno těloso představuje předloktí a druhé ruku. Mezi nimi je zápěstní kloub. Pro větší představivost je zde vidět zjednodušení na obrázku 2.2. Dále nás bude zajímat uvolnění daného modelu. Předloktí nebudeme přiřazovat žádnou tíhu ani jiné vlastnosti, protože je dále spojeno s paží, ramenem atd.. Nebylo by proto možné vše do výpočtu zahrnout. Výpočet by byl velice složitý rozsáhlý a pravděpodobnost chyb by se zvýšila. Budeme jen uvažovat, že se na něj svaly upínají, což bude při vytváření modelu velice důležité, protože budeme potřebovat vědět jednotlivé směry svalů, se kterými budeme počítat. Ve výpočtu budeme uvažovat jen reakce v kloubu a tíhu ruky (obr. 2.3). Síly Rx a Ry nám přestavují reakce působící v kloubu. Síla G je tíha ruky, která působí v těžišti ruky. 4

5 Obrázek 2.2: Zjednodušený model Obrázek 2.3: Uvolnění Těžiště ruky bylo přibližně určeno pomocí tabulkových přepočtů. Z [3] určeno: průměrná hmotnost těla muže je 73 kg a průměrná hmotnost ženy je 61,9kg. Podle toho určíme, že průměrná hmotnosti člověka je 67,75kg. Dále víme, že ruka tvoří cca 0,8% váhy celého těla. Takže průměrná hmotnost ruky je 0,54kg. Dále určíme těžiště ruky. Průměrná délka ruky u mužů je 189,9mm a u žen 172 mm. Průměrná délka ruky je tedy 181 mm. Těžiště se nachazí v 63,09% délky ruky, měřeno od konce prstů. V našem případě vyjde poloha těžiště cca 114mm od konce prstů, tedy 67mm od kloubu. 2.2 Popis metod Kloub je zatížen vnější gravitační silou a silou svalu. Teoreticky bychom mohli určit neznámé veličiny z rovnic rovnováhy. Při praktickém řešení problému se setkáme se skutečností, že počet neznámých sil ve svalech vysoko překračuje počet rovnic rovnováhy. Tento fakt je z fyziologického hlediska podmíněn tím, že počet působících svalů je vyšší, než počet svalů nevyhnutelně potřebných pro zabezpečení daného pohybu. Tento fakt bývá označován pojmem svalová redundance. K určení neznámých svalových sil můžeme přistoupit různým způsobem. V první řadě předpokládáme, že známe výsledný pohyb těla v prostoru. Ze známého pohybu se pak snažíme určit síly, které tento pohyb vyvolaly. Tento přístup se označuje jako metoda inverzní dynamiky. Na druhé straně stojí metody, ve kterých se jako první určí svalové síly a pak se pohyb těla počítá. Snahou je, určit svalové síly tak, aby charakteristiky získaného pohybu souhlasily s předem definovanými předpoklady. Tento postup můžeme označit jako metodu přímé dynamiky. Kvůli zjednodušení jsme v našem modelu použili pricipy inverzní dynamiky. Při určování interních sil metodou inverzní dynamiky předpokládáme, že známe externí síly, síly pasivních struktur a směry svalových sil. Pro každý segment těla musí platit dynamické rovnice rovnováhy sil a momentů sil. Jak již bylo uvedeno, množství neznámých v těchto rovnicích převyšuje jejich počet. Tento problém se označuje jako staticky neurčitý a existuje nekonečný počet kombinací svalových sil, jež vyhovuje rovnicím rovnováhy. Staticky neurčitý problém s mnohočetnými svalovými silami můžeme řešit tím, že ho převedeme na problém staticky určitý. Ten můžeme získat nárůstem počtu rovnic, který systém popisují nebo snížením počtu proměnných. V biome- 5

6 chanice se častěji používá právě druhý uvedený přístup. Protože počet kloubních kontaktních sil je dán množstvím a typem kloubů v modelu, musíme snížit počet uvažovaných svalů. Tento postup se označuje jako metoda redukce. Pro naši dvourozměrnou úlohu to znamená, že svaly seskupíme do jednoho svalu. Takto definovaný systém nám postačí pro pohyb, který chceme modelovat. Staticky neurčitý problém můžeme řešit také tím, že definujeme další kritérium, které by mělo mít řešení a na základě tohoto kritéria vybereme nejvhodnější řešení. Protože při tomto přístupu počítáme s přítomností mnoho řešení a hledáme to optimální, označujeme ho jako metoda optimalizace Metoda redukce Metoda redukce předpokládá staticky určitou úlohu. Jak již bylo popsáno, všechny svaly jsou při tomto výpočtu seskupeny v jeden sval. F nám představuje sílu ve svalu. Působiště síly si bylo zvoleno libovolně. Úhel ϕ je proměnný. Víme, že z anatomického hlediska se úhel ϕ může být v rozmezí Dále je třeba znát směr síly F. K tomu nám pomůže využití tzv. wrapping pointu - bodu obtáčení. Je to bod na kloubu, přes který sval určitě prochází. Ten to bod je pro nás známý. Pomocí analytické geometrie si pak můžeme snadno dopočítat potřebné údaje. Pro lepší ilustraci je tento problém zakreslen na obrázku 2.4. Obrázek 2.4: Uvolnění Při výpočtu nám pomůže transformační matice otočení o úhel ϕ. Matice vypadá takto: cos ϕ sin ϕ 0 Tϕ(ϕ) = sin ϕ cos ϕ Dále použijeme tyto vektory posututí: Tx(p) = Tx(t) = 0 p 0 t 0 0 6

7 Momentová rovnice pro sílu ve svalu F: M F = r F 2 (F n) M F = F ( r F 2 n) Momentová rovnice pro tíhu G: Momentová rovnice: M G = r G G M F + M G = 0 Velikost síly v kloubu určíme pomocí rovnice rovnováhy. V programu Matlab byl proveden výpočet pro určení závislosti velisti síly ve svalu a v zápěstním kloubu určený na základě metody redukce (obr. 2.5). Obrázek 2.5: Graf závislosti velikosti síly ve svalu a v zápěstním kloubu určený na základě metody redukce Z výsledků můžeme vidět, že průběh síly ve svalu se s úhlem mění poměrně výrazně.ale průběh síly v kloubu není moc proměnný. 7

8 2.2.2 Metoda optimalizace Hlavním předpokladem metody optimalizace je, že pro každý pohyb centrální nervový systém (CNS) aktivuje svaly tak, aby výsledný efekt byl co nejlepší. Bohužel doposud neznáme princip, na základě kterého CNS aktivuje jednotlivé svaly. Proto zavádíme tzv. optimalizační kritérium, které tento princip definuje. Matematickým vyjádřením optimalizačního kritéria je tzv. optimalizační funkce. Optimalizační funkce G danému rozložení svalovách sil přiřadí hodnotu a definuje se, že nejvhodnější řešení je to, které má minimální, resp. maximální hodnotu optimalizační funkce. Z matematického hlediska jde o problém minimalizace nebo maximalizace funkce, je-li řešení omezeno rovnicemi rovnováhy systému. Tento problém se označuje jako vázaná optimalizace. Pro testování našeho modelu jsme použili optimalizační funkci, kterou navrhli Crownishield a Brand, Crownishield a Brand při své definici optimalizační funkce vycházeli z kvantitativního měření závislosti mezi sílou a výkonností svalu. Na jeho základě navrhli při inverzní optimalizaci minimalizovat sumu třetích mocnin svalových napětí. Vázanou optimalizaci jsme řešili metodou Lagrangeových multiplikátorů. Pro srovnání s metodou redukce jsme použili dvojici svalů (obr. 2.6). Obrázek 2.6: Uvolnění Postup pro dva svaly: 2 φ = (Fi m /psca i ) 3 i=1 L = M o = 2 (r i/0 xfi m ) i=1 δl(f ) δf m i = 0 2 (Fi m /psca i ) 3 + λ [ 2 (r i/0 Fi m ] ) M o i=1 8 i=1

9 δl(f ) δf1 m = [ 3(F1 m ) 2 /psca 3 1] + λr1/0 δl(f ) δf m 2 = [ 3(F m 2 ) 2 /psca 3 2] + λr2/0 λ je v obou případech totožná, můžeme tedy dosadit: 3(F1 m ) 2 (psca 3 1 r 1/0) = 3(F2 m ) 2 (psca 3 2 r 2/0) F m 1 = (r 1/0 r 2/0 ) 1/2 (psca 1 psca 2 ) 3/2 F m 2 Tímto postupem získáme představu, jaké budou velikosti sil ve dvou svalech a jaký průběh bude mít reakce v kloubu (obr. 2.7 a 2.8). Z výsledků vidíme, že průběh síly v kloubu je takřka shodný jako to bylo, když jsme počítali s jedním svalem. Průbeh dvou sil je také podobný jako v prvním případě. Kdybychom tyto síly sečetli, vyšli by nám podobné hodnoty jako u jednoho svalu. Z dosavadních výsledků zatím patrné, že pokud sval působí na větším rameni, je v něm menší síla. Pokud přidáme zátěž, síly se několikanásobně zvýší. Je až překvapivé, jak moc velké síly při zátěži v kloubu a svalech jsou. Když si ale uvědomíme, jak malá ramena máme k dispozici, je takové rozložení sil normální. Z dosud získaných výsledků můžeme udělat závěr takový : síla v kloubu se při přidání více svalů nemění, přidáním svalů se zmenší síly pro určitý sval, ale jejich sečtením nám vznikne stejná hodnota jako u svalu jednoho. Můžeme tedy předpokládat, že při přidání dalších svalů by byl trend obdobný. Obrázek 2.7: Graf závislosti velikosti sil ve dvou svalech určený na základě metody optimalizace 9

10 Obrázek 2.8: Graf závislosti velikosti reakce v kloubu určený na základě metody optimalizace Dále se pokusíme do nějaké vzdálenosti přidat zátěž. Zátěž nám představuje síla Z působící ve směru gravitačního zrychlení. Jak se mění velikost reakce v kloubu a sil ve dvou svalech při pohybu ruky je zobrazeno obrázcích 2.9 a Z grafů je patrné, že průběhy křivek zůstávají stejné jako u výpočtu bez zátěže, ale hodnotu sil jsou vyšší. Velikost síly v kloubu se ale stále pohybuje jen v malém intervalu. Záleží také na tom, jak velká zátěž to je. Zde je vidět průběh sil při zátěži 5kg. Obrázek 2.9: Graf závislosti velikosti sil ve dvou svalech při zátěži určený na základě metody optimalizace 10

11 Obrázek 2.10: Graf závislosti velikosti reakce v kloubu při zátěži určený na základě metody optimalizace 2.3 Obtáčení svalu Metodu redukce jsme využili k tomu, abychom zjistili, jak důležitá je pohoha wrapping pointu. Udělali jsme matematický model, kde jsme definovali čtyři různé vzdálenosti bodu obtáčení, tzn. měnili jsme parametr p. Průběhy sil při změně tohoto parametru pro p=5, 10, 15, 20 mm jsou viditelné na obrázcích 2.11 a Obrázek 2.11: Graf závislosti velikosti síly ve svalu při proměnné vzdálenosti wrapping pointu určený na základě metody redukce 11

12 Obrázek 2.12: Graf závislosti velikosti reakce v kloubu při proměnné vzdálenosti wrapping pointu určený na základě metody redukce Můžeme usoudit, že poloha wrapping pointu je poměrně důležitá, hodnoty se při jeho změně poměrně výrazně mění. Síla v kloubu však zůstává stále jen v malém intervalu hodnot. Předcházející modely uvažovaly s fixní pozicí bodu obtáčení svalu kolem zápěstí. Předpoklad fixního bodu obtáčení není fyziologický. Proto jsme náš model upravili tak, že je možné uvažovat obtáčení svalu. Bude nás zajímat, jak se mění rozložení sil a momentů v závislosti na obtáčení svalu kolem kulové plochy (obr.2.13). Má nám to simulovat sval, který se obtáčí kolem zápěstí. Pokud si představíme model ruky a napnutého svalu při pohybu, zjistíme, že pod určitým natočením ruky se opásání ztrácí, protože daný sval se v určité poloze od kulové plochy odpoutá. Tzn., že od určitého okamžiku nemá sval s kulovou plochou žádný bod dotyku a prochází mimo kulovou plochu. Tato situace je znázorněna na obrázku Pro tento model platí následující rovnice: r S = 0 S = [P x s x, P y s y ] P x (P x s x ) + P y (P y s y ) = 0 Po úpravě dostáváme rovnice, ze kterých lze vypočítat polohu bodu P při proměnné velikosti úhlu ϕ. Obdobný postup použijeme pro výpočet polohy bodu Q, tento bod je neměnný, jeho souřadnice je ve všech polohách stejná. Protože tento postup vede na kvadratické rovnice, je nutné vždy vybrat správné kořeny. Bod P se pohybuje po kružnici a bod Q zůstává na stejném místě. Aby byla splněna podmínka odpoutání, bylo určeno, že od místa, kdy by se bod P měl dostat za bod Q, dochází k odpoutání svalu od kulové plochy. Takto nadefinovaný model byl vyřešen v programu Matlab. Při definování modelu jsme si určili, že víme poloměr kulové plochy kolem níž se sval otáčí a že wrapping pointy P, Q jsou tečné body. Průběhy sil ve svalu a kloubu jsou znázorněny na obrázku Z výsledků je vidět, že velikost sil ve svalu a v kloubu při takto definovaném modelu má téměř stejný průběh. V místě odpoutání svalu od kulové plochy dochází ke změně a funkce má od tohoto okamžiku odlišný průběh. 12

13 Obrázek 2.13: Obtáčení svalu kolem zápěstního kloubu Obrázek 2.14: Odpoutání od bodu obtáčení Obrázek 2.15: Graf závislosti velikosti síly ve svalu a v zápěstním kloubu při obtáčení a následném odpoutání 13

14 2.4 Závěr Pomocí předešlých postupů byly nadefinovány různé matematické modely zápěstí. Pomocí těchto výsledků dostáváme představu, jak vypadá zatížení v kloubu a ve svalech při určitých podmínkách. Z výsledků vyplývá, že velký význam na síly ve svalech při pronaci a supinaci má obtáčení svalů kolem zápěstí. Tím se zabezpečí rovnoměrná svalová aktivace. Tento poznatek je velice důležitý a proto na něj bude v další části kladen důraz. 14

15 Kapitola 3 Anatomický model Anatomický model je založen na přímém určení svalově-kosterní geometrie z CT snímků 3.1 Zpracování CT snímků Námi použitý počítačový systém využívá kombinací již v minulosti vyvinutých počítačových programů. Z tohoto důvodu má tento počítačový program stavebnicové uspořádání, ve kterém je použito několi podprogramů. Posouzení trojrozměrného svalově-kosterního modelu bylo rozděleno do tří stupňů: 1. zpracování CT snímků 2. vizualizace 3D kostní geometrie 3. definice svaliového modelu Obrázek 3.1: Schéma systému pro určení kvantitativní geometrie svalově-kosterního systému Zpracování CT snímků Zpracování CT snímků se sestává z filtrování, vyrovnání histogramu, snižování šumu atd. Metody na zvýšení obrazu jsou definovány jako matematické operace na dvojrozměrné matici obrazových pixelů. Počítačová tomografie, která snímá oblast zájmu poskytuje sérii snímků v lékařském obrazovém formátu DICOM. DICOM je standard pro manipulaci, uchování, tisk a 15

16 přenos informací v lékařských zobrazovacích metodách. DICOM se liší od ostatních datových formátů tím, že slučuje informace do jednoho souboru dat (date set). Tím se myslí, že např. CT snímek páteře obsahuje také pacientovu totožnost (ID). Tak nemůže dojít chybou k oddělení snímku od této informace. Datový objekt DICOMu se skládá z množství příznaků zahrnující položky jako jméno, ID atd., a také jeden speciální příznak obsahující data obrazu ve formě pixelů (tj. logicky hlavním předmětem není hlavička jako taková - jen seznam příznaků obsahující obrazová data). Pro určení kvantitativní geometrie je důležitý také fakt, že ve formátu DICOM jsou uchovávány také informace o fyzikálních rozměrech obrazových pixelů, tj. rozměr pixelu v jednotkách délky, a také informace o vzdálenosti jednotlivých řezů. Pro načítání do systému na zpracování obrazu je nutno konvertovat soubor DICOM do datové struktury formátu bmp. Pro konverzi se použilo volně dostupného programu Dicom2, který promění DICOM soubory do samostatného formátu bitově mapovaného obrazu (bmp). Soubor bmp je importován do výpočtového prostředí pro numerický výpočet - GNU Octave. GNU Octave poskytuje vhodné prostředí pro zpracování obrazu použitím předdefinovaných postupů jako obraz zobrazovacího zařízení, analýza obrazu, způsoby zesílení kontrastu, geometrické zobrazení, filtrování, Fourierovy transformace atd. Použitím jazykového zápisu, který je nejvíce slučitelný s Matlab, mohou být definovány nové filtry a speciální transformační funkce a může být zpracována série snímků. Celé série snímků jsou zpracovány a výstup je zapsán do souboru, kam se 3D prvek uloží a jsou definovány hodnoty Generování 3D kostní geometrie Systém pro 3D interaktivní vizualizaci bal naprogramován ve specializovaném vizualizačním prostředí OpenDX - také známém jako Data Explorer (DX). OpenDX je programovací prostředí pro vizualizaci dat a analýzu, která používá datový tok řízený klientským serverem výpočtového modelu. V našem zpracování bylo pro vybudování finální aplikace využito grafické uživatelské rozhraní, vizuální programování a také zapsání skriptu v programovacím jazyku OpenDX. Aplikace vykonává datový import, množství vyobrazení a výpočet 3D iso hladiny. Jak dobře jsou kostní struktury odděleny na CT snímcích, tak dobře je vytažen 3D model kostního obrazu Definice svalové geometrie V biomechanické anyláze jsou celé svaly obvykle popisovány jako pružná vlákna s určitým směrem působení. Směr působení svalu může být považován za přímý od počátku do úponu. Z tohoto důvodu byla v naší práci geometrie jednotlivého svalu definována : bodem proximálního úponu rprox=[xprox; yprox; zprox], kde rprox je polohový vektor proximálního úponu, bodem distálního úponu rdist=[xdist; ydist; zdist], kde rdist je polohový vektor distálního úponu, fyziologickým průřezem svalu (PCSA), který je možné definovat jako poměr mezi objemem svalu a jeho délkou. Délku svalu je možné určit na základě znalostí proximálního a distálního úponu. Pro definici geometrie jsme použili speciální vizualizační jednotku v OpenDX, která na základě vstupu od uživatele určuje polohu daného bodu na kosti. Když jsou definovány proximální a distální body úponu svalu, je sval vizualizován jako vlákno napnuté mezi těmito body Zdroj dat Pro určení geometrie zápětí s ruky jsme využili CT snímky dostupné z The Visible Human Project. Tyto snímky bohužel nebyly ve standardním formátu Dicom, ale byly formátu GE. Proto bylo prvním krokem konverze těchto snímků do formátu Dicom, aby bylo možné použít výše popsaný postup. Pro konverzi jsme využili program MRIcro verze Tento program také umožňuje určení fyzikálních rozměrů obrazových pixelů z hlavičky formátu General Electric. Na základě těchto hodnot byly rozměry pixel určeny následovně. 16

17 Osa Fyzikální velikost voxelu v mm x 0,9735 y 0,9735 z 1 Orientace souřadnicových os byla také určena na základě programu MRIcro a to následovně. Osa x probíhá mediolatrálně, osa y probíhá posteroanteriorně, přičemž rovina xy je shodná s rovinou snímku. Osa z je kolmá na rovinu nímku a je shodná s podélnou osou těla. Osa z probíhá kapitokaudálně. Počátek souřadnicového systému je shodný s počátkem snímkování, které bylo vedeno od hlavy směrem kaudálně Definice geometrie svalů ruky Kvůli mnohačetnému obtočení svalů ruky kolem jednotlivých anatomických struktur jsme byli nuceni rozdělit sval mezi odstupem a úponem na několi samostatných částí, tzn. kromě bodu odstupu a úponu jsme definovali také body efektivních odstupů a efektivních úponů, které vymezují pohyb ruky Kvantitatiční anatomie ruky Na základě CT snímků z Human Visible Project byl vytvořen kosterní model ruky (obr. 3.2). Tento model byl upravem a převeden do vizualizačního programu OpenDX. Tímto programem byly definovány body odstupů a úponů svalů ruky (obr. 3.3). Poté byly vymodelovány jednotlivé kosti (obr. 3.4). Nyní jsou známy prostorové souřadnice jednotlivých bodů svalů a kostí, s nimiž se bude dále pracovat. Pomocí rotačních a transformačních matic vytvoříme podrobný matematický model. Obrázek 3.2: Původní model z CT snímků 17

18 Obrázek 3.3: Model svalů Obrázek 3.4: Model kostí 18

19 Závěr Výsledky této práce jsou určeny pro praktickou aplikaci při návrhu kloubní náhrady pro firmu MEDIN. Informace o silách působících v zápěstí při určitých polohách a zatížení jsou důležité z hlediska možného zatížení protézy, možnosti použití jiných materiálů, možnosti fyziologického zlepšení náhrady, vyloučení poškození, zkvalitnění další generace náhrady atd.. Dalším postupem bude vytvořit ještě přesnější matematický model, určit zatížení anatomického modelu a vypočítat jaké změny vzniknou v zatížení po inplantaci protézy, kterou vyrobila firma MEDIN. Toho se pokusíme dosáhnout zpracováním dat, které jsme získali díky CT snímkům a jejich následném zpracování. 19

20 Literatura [1] Čihák, R.: Anatomie 1, Grada Publishing, Praha, 2001 [2] Dauber, W.: Feneisův obrazový slovník anatomie, Grada Publishing, Praha, 2007 [3] Konvičková, S., Valenta, J.: Biomechanika kloubů člověka a jejich náhrady, VIENALA a ŠTROFFEK, Košice, 2000 [4] Valášek, M., Bauma V., Šika Z.: Mechanika B, ČVUT, Praha, 2004 [5] Hall, S.: Basic biomechanics, McGraw-Hill,

2.5 Rovnováha rovinné soustavy sil

2.5 Rovnováha rovinné soustavy sil Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 2.5 Rovnováha rovinné soustavy sil Rovnováha sil je stav, kdy na těleso působí více sil, ale jejich výslednice

Více

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ TĚŽIŠTĚ

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ TĚŽIŠTĚ Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 2.10 TĚŽIŠTĚ Těžiště (hmotný střed) je působiště tíhové síly působící na těleso. Těžiště zavádíme jako působiště

Více

K OZA SE PASE NA POLOVINĚ ZAHRADY Zadání úlohy

K OZA SE PASE NA POLOVINĚ ZAHRADY Zadání úlohy Koza se pase na polovině zahrady, Jaroslav eichl, 011 K OZA E PAE NA POLOVINĚ ZAHADY Zadání úlohy Zahrada kruhového tvaru má poloměr r = 10 m. Do zahrady umístíme kozu, kterou přivážeme provazem ke kolíku

Více

Dynamika vázaných soustav těles

Dynamika vázaných soustav těles Dynamika vázaných soustav těles Většina strojů a strojních zařízení, s nimiž se setkáváme v praxi, lze považovat za soustavy těles. Složitost dané soustavy závisí na druhu řešeného případu. Základem pro

Více

Sestavení pohybové rovnosti jednoduchého mechanismu pomocí Lagrangeových rovností druhého druhu

Sestavení pohybové rovnosti jednoduchého mechanismu pomocí Lagrangeových rovností druhého druhu Sestavení pohybové rovnosti jednoduchého mechanismu pomocí Lagrangeových rovností druhého druhu Václav Čibera 12. února 2009 1 Motivace Na obrázku 1 máme znázorněný mechanický systém, který může představovat

Více

5. Lokální, vázané a globální extrémy

5. Lokální, vázané a globální extrémy 5 Lokální, vázané a globální extrémy Studijní text Lokální extrémy 5 Lokální, vázané a globální extrémy Definice 51 Řekneme, že f : R n R má v bodě a Df: 1 lokální maximum, když Ka, δ Df tak, že x Ka,

Více

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ Parametrické vyjádření přímky v rovině Máme přímku p v rovině určenou body A, B. Sestrojíme vektor u = B A. Pro bod B tím pádem platí: B = A + u. Je zřejmé,

Více

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství Úloha KA03/č. 5: Měření kinematiky a dynamiky pohybu osoby v prostoru pomocí ultrazvukového radaru Ing. Patrik Kutílek, Ph.., Ing.

Více

PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII

PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII V úvodu analytické geometrie jsme vysvětlili, že její hlavní snahou je popsat geometrické útvary (body, vektory, přímky, kružnice,...) pomocí čísel nebo proměnných.

Více

b) Po etní ešení Všechny síly soustavy tedy p eložíme do po átku a p ipojíme p íslušné dvojice sil Všechny síly soustavy nahradíme složkami ve sm

b) Po etní ešení Všechny síly soustavy tedy p eložíme do po átku a p ipojíme p íslušné dvojice sil Všechny síly soustavy nahradíme složkami ve sm b) Početní řešení Na rozdíl od grafického řešení určíme při početním řešení bod, kterým nositelka výslednice bude procházet. Mějme soustavu sil, která obsahuje n - sil a i - silových dvojic obr.36. Obr.36.

Více

BIOMECHANIKA. 3,Geometrie lidského těla, těžiště, stabilita, moment síly

BIOMECHANIKA. 3,Geometrie lidského těla, těžiště, stabilita, moment síly BIOMECHANIKA 3,Geometrie lidského těla, těžiště, stabilita, moment síly Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D. TĚŽIŠTĚ TĚLESA Tuhé těleso je složeno z velkého

Více

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil 4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil Síla je veličina vektorová. Je určena působištěm, směrem, smyslem a velikostí. Působiště síly je bod, ve kterém se přenáší účinek síly na těleso. Směr

Více

Matematické modelování dopravního proudu

Matematické modelování dopravního proudu Matematické modelování dopravního proudu Ondřej Lanč, Alena Girglová, Kateřina Papežová, Lucie Obšilová Gymnázium Otokara Březiny a SOŠ Telč lancondrej@centrum.cz Abstrakt: Cílem projektu bylo seznámení

Více

Vyhodnocení 2D rychlostního pole metodou PIV programem Matlab (zpracoval Jan Kolínský, dle programu ing. Jana Novotného)

Vyhodnocení 2D rychlostního pole metodou PIV programem Matlab (zpracoval Jan Kolínský, dle programu ing. Jana Novotného) Vyhodnocení 2D rychlostního pole metodou PIV programem Matlab (zpracoval Jan Kolínský, dle programu ing. Jana Novotného) 1 Obecný popis metody Particle Image Velocimetry, nebo-li zkráceně PIV, je měřící

Více

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky 3. ZÁKLADY DYNAMIKY Dynamika zkoumá příčinné souvislosti pohybu a je tedy zdůvodněním zákonů kinematiky. K pojmům používaným v kinematice zavádí pojem hmoty a síly. Statický výpočet Dynamický výpočet -

Více

4. Napjatost v bodě tělesa

4. Napjatost v bodě tělesa p04 1 4. Napjatost v bodě tělesa Předpokládejme, že bod C je nebezpečným bodem tělesa a pro zabránění vzniku mezních stavů je m.j. třeba zaručit, že napětí v tomto bodě nepřesáhne definované mezní hodnoty.

Více

Seriál II.II Vektory. Výfučtení: Vektory

Seriál II.II Vektory. Výfučtení: Vektory Výfučtení: Vektory Abychom zcela vyjádřili veličiny jako hmotnost, teplo či náboj, stačí nám k tomu jediné číslo (s příslušnou jednotkou). Říkáme jim skalární veličiny. Běžně se však setkáváme i s veličinami,

Více

VZOROVÝ TEST PRO 3. ROČNÍK (3. A, 5. C)

VZOROVÝ TEST PRO 3. ROČNÍK (3. A, 5. C) VZOROVÝ TEST PRO 3. ROČNÍK (3. A, 5. C) max. 3 body 1 Zjistěte, zda vektor u je lineární kombinací vektorů a, b, je-li u = ( 8; 4; 3), a = ( 1; 2; 3), b = (2; 0; 1). Pokud ano, zapište tuto lineární kombinaci.

Více

1 Rozdělení mechaniky a její náplň

1 Rozdělení mechaniky a její náplň 1 Rozdělení mechaniky a její náplň Mechanika je nauka o rovnováze a pohybu hmotných útvarů pohybujících se rychlostí podstatně menší, než je rychlost světla (v c). Vlastnosti skutečných hmotných útvarů

Více

Lingebraické kapitolky - Analytická geometrie

Lingebraické kapitolky - Analytická geometrie Lingebraické kapitolky - Analytická geometrie Jaroslav Horáček KAM MFF UK 2013 Co je to vektor? Šipička na tabuli? Ehm? Množina orientovaných úseček majících stejný směr. Prvek vektorového prostoru. V

Více

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3 Betonové konstrukce (S) Přednáška 3 Obsah Účinky předpětí na betonové prvky a konstrukce Silové působení kabelu na beton Ekvivalentní zatížení Staticky neurčité účinky předpětí Konkordantní kabel, Lineární

Více

37. PARABOLA V ANALYTICKÉ GEOMETRII

37. PARABOLA V ANALYTICKÉ GEOMETRII 37.. Napiš rovnici paraboly, která má osu rovnoběžnou s osou y a prochází body A 0; 60, B 4; 8, C 8;36. 0m p60n 4m p8n 8m p36n m p pn 0 6 8 6 mm p pn 64 6 7 3 mm p pn 6 8m64 p 3 64 6m9 p Je-li osa rovnoběžná

Více

Pohyb tělesa po nakloněné rovině

Pohyb tělesa po nakloněné rovině Pohyb tělesa po nakloněné rovině Zadání 1 Pro vybrané těleso a materiál nakloněné roviny zjistěte závislost polohy tělesa na čase při jeho pohybu Výsledky vyneste do grafu a rozhodněte z něj, o jakou křivku

Více

MODIFIKOVANÝ KLIKOVÝ MECHANISMUS

MODIFIKOVANÝ KLIKOVÝ MECHANISMUS MODIFIKOVANÝ KLIKOVÝ MECHANISMUS Michal HAJŽMAN Tento materiál je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Vyšetřování pohybu vybraných mechanismů v systému ADAMS

Více

Momenty setrvačnosti a deviační momenty

Momenty setrvačnosti a deviační momenty Momenty setrvačnosti a deviační momenty Momenty setrvačnosti a deviační momenty charakterizují spolu shmotností a statickými momenty hmoty rozložení hmotnosti tělesa vprostoru. Jako takové se proto vyskytují

Více

Semestrální projekt. Vyhodnocení přesnosti sebelokalizace VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Semestrální projekt. Vyhodnocení přesnosti sebelokalizace VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Semestrální projekt Vyhodnocení přesnosti sebelokalizace Vedoucí práce: Ing. Tomáš Jílek Vypracovali: Michaela Homzová,

Více

12 DYNAMIKA SOUSTAVY HMOTNÝCH BODŮ

12 DYNAMIKA SOUSTAVY HMOTNÝCH BODŮ 56 12 DYNAMIKA SOUSTAVY HMOTNÝCH BODŮ Těžiště I. impulsová věta - věta o pohybu těžiště II. impulsová věta Zákony zachování v izolované soustavě hmotných bodů Náhrada pohybu skutečných objektů pohybem

Více

Otázku, kterými body prochází větev implicitní funkce řeší následující věta.

Otázku, kterými body prochází větev implicitní funkce řeší následující věta. 1 Implicitní funkce Implicitní funkce nejsou funkce ve smyslu definice, že funkce bodu z definičního oboru D přiřadí právě jednu hodnotu z oboru hodnot H. Přesnější termín je funkce zadaná implicitně.

Více

Okruhy problémů k teoretické části zkoušky Téma 1: Základní pojmy Stavební statiky a soustavy sil

Okruhy problémů k teoretické části zkoušky Téma 1: Základní pojmy Stavební statiky a soustavy sil Okruhy problémů k teoretické části zkoušky Téma 1: Základní pojmy Stavební statiky a soustavy sil Souřadný systém, v rovině i prostoru Síla bodová: vektorová veličina (kluzný, vázaný vektor - využití),

Více

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

BIOMECHANIKA KINEMATIKA BIOMECHANIKA KINEMATIKA MECHANIKA Mechanika je nejstarším oborem fyziky (z řeckého méchané stroj). Byla původně vědou, která se zabývala konstrukcí strojů a jejich činností. Mechanika studuje zákonitosti

Více

M - Příprava na 3. čtvrtletní písemnou práci

M - Příprava na 3. čtvrtletní písemnou práci M - Příprava na 3. čtvrtletní písemnou práci Určeno pro třídu ODK VARIACE 1 Tento dokument byl kompletně vytvořen, sestaven a vytištěn v programu dosystem - EduBase. Více informací o programu naleznete

Více

Steinerova věta a průřezové moduly. Znění a použití Steinerovy věty. Určeno pro druhý ročník strojírenství M/01. Vytvořeno červen 2013

Steinerova věta a průřezové moduly. Znění a použití Steinerovy věty. Určeno pro druhý ročník strojírenství M/01. Vytvořeno červen 2013 Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1 Šablona: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název: Téma: Autor: Číslo: Anotace: Mechanika, pružnost pevnost Steinerova

Více

1. Úvod do pružnosti a pevnosti

1. Úvod do pružnosti a pevnosti 1. Úvod do pružnosti a pevnosti Mechanika je nejstarší vědní obor a její nedílnou součástí je nauka o pružnosti a pevnosti. Pružností nazýváme schopnost pevných těles získat po odstranění vnějších účinků

Více

Statika. fn,n+1 F = N n,n+1

Statika. fn,n+1 F = N n,n+1 Statika Zkoumá síly a momenty působící na robota v klidu. Uvažuje tíhu jednotlivých ramen a břemene. Uvažuje sílu a moment, kterou působí robot na okolí. Uvažuje konečné tuhosti ramen a kloubů. V našem

Více

ZDM PŘÍMÉ NOSNÍKY. Příklad č. 1. Miloš Hüttner SMR2 ZDM přímé nosníky cvičení 09. Zadání

ZDM PŘÍMÉ NOSNÍKY. Příklad č. 1. Miloš Hüttner SMR2 ZDM přímé nosníky cvičení 09. Zadání iloš Hüttner SR D přímé nosníky cvičení 09 adání D PŘÍÉ NOSNÍKY Příklad č. 1 Vykreslete průběhy vnitřních sil na konstrukci zobrazené na Obr. 1. Příklad převzat z katedrové wikipedie (originál ke stažení

Více

plochy oddělí. Dále určete vzdálenost d mezi místem jeho dopadu na

plochy oddělí. Dále určete vzdálenost d mezi místem jeho dopadu na Přijímací zkouška z fyziky 01 - Nav. Mgr. - varianta A Příklad 1 (5 bodů) Koule o poloměru R=10 cm leží na vodorovné rovině. Z jejího nejvyššího bodu vypustíme s nulovou počáteční rychlostí bod o hmotností

Více

Kapitola 2. o a paprsek sil lze ztotožnit s osou x (obr.2.1). sil a velikost rovnou algebraickému součtu sil podle vztahu R = F i, (2.

Kapitola 2. o a paprsek sil lze ztotožnit s osou x (obr.2.1). sil a velikost rovnou algebraickému součtu sil podle vztahu R = F i, (2. Kapitola 2 Přímková a rovinná soustava sil 2.1 Přímková soustava sil Soustava sil ležící ve společném paprsku se nazývá přímková soustava sil [2]. Působiště všech sil m i lze posunout do společného bodu

Více

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9.

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9. 9. Tření a stabilita 9.1 Tření smykové v obecné kinematické dvojici Doposud jsme předpokládali dokonale hladké povrchy stýkajících se těles, kdy se silové působení přenášelo podle principu akce a reakce

Více

Příklad 3 (25 bodů) Jakou rychlost musí mít difrakčním úhlu 120? -částice, abychom pozorovali difrakční maximum od rovin d hkl = 0,82 Å na

Příklad 3 (25 bodů) Jakou rychlost musí mít difrakčním úhlu 120? -částice, abychom pozorovali difrakční maximum od rovin d hkl = 0,82 Å na Přijímací zkouška z fyziky 01 - Nav. Mgr. - varianta A Příklad 1 (5 bodů) Koule o poloměru R=10 cm leží na vodorovné rovině. Z jejího nejvyššího bodu vypustíme s nulovou počáteční rychlostí bod o hmotností

Více

Ráda bych ve své práci představila počítání prutových soustav. Jedná se o poměrně rozsáhlé téma,

Ráda bych ve své práci představila počítání prutových soustav. Jedná se o poměrně rozsáhlé téma, NMAG66 LS 25 Inženýr, jeřáb a matice Výpočet sil v prutových soustavách styčníkovou metodou Úvod Ráda bych ve své práci představila počítání prutových soustav. Jedná se o poměrně rozsáhlé téma, a proto

Více

3. Optimalizace pomocí nástroje Řešitel

3. Optimalizace pomocí nástroje Řešitel 3. Optimalizace pomocí nástroje Řešitel Rovnováha mechanické soustavy Uvažujme dvě různé nehmotné lineární pružiny P 1 a P 2 připevněné na pevné horizontální tyči splývající s osou x podle obrázku: (0,0)

Více

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin Mechanika kontinua Mechanika elastických těles Mechanika kapalin Mechanika kontinua Mechanika elastických těles Mechanika kapalin a plynů Kinematika tekutin Hydrostatika Hydrodynamika Kontinuum Pro vyšetřování

Více

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY ROTAČNÍ POHYB TĚLESA, MOMENT SÍLY, MOMENT SETRVAČNOSTI DYNAMIKA Na rozdíl od kinematiky, která se zabývala

Více

OHYB (Napjatost) M A M + qc a + b + c ) M A = 2M qc a + b + c )

OHYB (Napjatost) M A M + qc a + b + c ) M A = 2M qc a + b + c ) 3.3 Řešené příklady Příklad 1: Pro nosník na obrázku vyšetřete a zakreslete reakce, T (x) a M(x). Dále určete M max a proveďte dimenzování pro zadaný průřez. Dáno: a = 0.5 m, b = 0.3 m, c = 0.4 m, d =

Více

Přednáška Klinická kineziologie II Kinetika kloubů ruky

Přednáška Klinická kineziologie II Kinetika kloubů ruky Přednáška Klinická kineziologie II 25. 3. 2013 Kinetika kloubů ruky - pohyblivost ruky patří z největší části do oblasti jemné motoriky = větší roli zde hraje pohybová koordinace, než svalová síla - pro

Více

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí Síla Základní pojmy Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí vzájemné působení těles, které mění jejich pohybový stav nebo tvar zobrazuje se graficky jako úsečka se šipkou ve zvoleném měřítku m f je vektor,

Více

Robotické architektury pro účely NDT svarových spojů komplexních potrubních systémů jaderných elektráren

Robotické architektury pro účely NDT svarových spojů komplexních potrubních systémů jaderných elektráren Robotické architektury pro účely NDT svarových spojů komplexních potrubních systémů jaderných elektráren Projekt TA ČR č. TA01020457: Výzkum, vývoj a validace univerzální technologie pro potřeby moderních

Více

Úvod do analytické mechaniky

Úvod do analytické mechaniky Úvod do analytické mechaniky Vektorová mechanika, která je někdy nazývána jako Newtonova, vychází bezprostředně z principů, které jsou vyjádřeny vztahy mezi vektorovými veličinami. V tomto případě např.

Více

VÝPOČET VLASTNÍCH FREKVENCÍ RÁMU

VÝPOČET VLASTNÍCH FREKVENCÍ RÁMU VÝPOČET VLASTNÍCH FREKVENCÍ RÁMU MODELOVÁNÍ MECHANICKÝCH SOUSTAV Martin Bílek 0.3.05 Brdový list Náběh Horní činek Krajnice Nosný drát Nítěnka Dolní činek Závěs 5.5.05 Výpočet vlastních frekvencí pružně

Více

2.4 Výslednice rovinné soustavy sil

2.4 Výslednice rovinné soustavy sil Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 2.4 Výslednice rovinné soustavy sil Při skládání sil v rovinné soustavě zpravidla definované rovinou X-0-Y

Více

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1) .6. Analtická geometrie lineárních a kvadratických útvarů v rovině. 6.1. V této kapitole budeme studovat geometrické úloh v rovině analtick, tj. lineární a kvadratické geometrické útvar vjádříme pomocí

Více

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm 7. Gravitační pole a pohyb těles v něm Gravitační pole - existuje v okolí každého hmotného tělesa - představuje formu hmoty - zprostředkovává vzájemné silové působení mezi tělesy Newtonův gravitační zákon:

Více

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y]. Konzultace č. 6: Rovnice kružnice, poloha přímky a kružnice Literatura: Matematika pro gymnázia: Analytická geometrie, kap. 5.1 a 5. Sbírka úloh z matematiky pro SOŠ a studijní obory SOU. část, kap. 6.1

Více

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8 Obsah 1 Tuhé těleso 1 2 Moment síly 2 3 Skládání sil 3 3.1 Skládání dvou různoběžných sil................. 3 3.2 Skládání dvou rovnoběžných, různě velkých sil......... 3 3.3 Dvojice sil.............................

Více

Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Ing. Joanna Paździorová

Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Ing. Joanna Paździorová Tematický plán Vyučující: Ing. Joanna Paździorová 1. r o č n í k 5 h o d i n t ý d n ě, c e l k e m 1 7 0 h o d i n Téma- Tematický celek Z á ř í 1. Opakování a prohloubení učiva základní školy 18 1.1.

Více

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika 2013-2014. 1. Obor reálných čísel

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika 2013-2014. 1. Obor reálných čísel Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika 2013-2014 1. Obor reálných čísel - obor přirozených, celých, racionálních a reálných čísel - vlastnosti operací (sčítání, odčítání, násobení, dělení) -

Více

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené 2. 3. 2018 Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené mn. M E n. Zapište a načrtněte množinu D, ve které

Více

16. Matematický popis napjatosti

16. Matematický popis napjatosti p16 1 16. Matematický popis napjatosti Napjatost v bodě tělesa jsme definovali jako množinu obecných napětí ve všech řezech, které lze daným bodem tělesa vést. Pro jednoznačný matematický popis napjatosti

Více

Materiály ke 12. přednášce z předmětu KME/MECHB

Materiály ke 12. přednášce z předmětu KME/MECHB Materiály ke 12. přednášce z předmětu KME/MECH Zpracoval: Ing. Jan Vimmr, Ph.D. Prutové soustavy Prutové soustavy představují speciální soustavy těles, které se uplatňují při navrhování velkorozměrových

Více

Určení hmotnosti zeměkoule vychází ze základního Newtonova vztahu (1) mezi gravitačním zrychlením a g a hmotností M Z gravitačního centra (Země).

Určení hmotnosti zeměkoule vychází ze základního Newtonova vztahu (1) mezi gravitačním zrychlením a g a hmotností M Z gravitačního centra (Země). Projekt: Cíl projektu: Určení hmotnosti Země Místo konání: Černá věž - Klatovy, Datum: 28.10.2008, 12.15-13.00 hod. Motto: Krása středoškolské fyziky je především v její hravosti, stejně tak jako je krása

Více

NAMÁHÁNÍ NA OHYB NAMÁHÁNÍ NA OHYB

NAMÁHÁNÍ NA OHYB NAMÁHÁNÍ NA OHYB Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: MECHANIKA DRUHÝ ŠČERBOVÁ M. PAVELKA V. 12. KVĚTNA 2013 Název zpracovaného celku: NAMÁHÁNÍ NA OHYB NAMÁHÁNÍ NA OHYB Nejdůleţitější konstrukční prvek pro ohyb je nosník.

Více

Posouzení stability svahu

Posouzení stability svahu Inženýrský manuál č. 25 Aktualizace 07/2016 Posouzení stability svahu Program: MKP Soubor: Demo_manual_25.gmk Cílem tohoto manuálu je vypočítat stupeň stability svahu pomocí metody konečných prvků. Zadání

Více

1. Náhodný vektor (X, Y ) má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde. p(x, y) = a(x + y + 1), x, y {0, 1, 2}.

1. Náhodný vektor (X, Y ) má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde. p(x, y) = a(x + y + 1), x, y {0, 1, 2}. VIII. Náhodný vektor. Náhodný vektor (X, Y má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde p(x, y a(x + y +, x, y {,, }. a Určete číslo a a napište tabulku pravděpodobnostní funkce p. Řešení:

Více

CVIČENÍ č. 7 BERNOULLIHO ROVNICE

CVIČENÍ č. 7 BERNOULLIHO ROVNICE CVIČENÍ č. 7 BERNOULLIHO ROVNICE Výtok z nádoby, Průtok potrubím beze ztrát Příklad č. 1: Určete hmotnostní průtok vody (pokud otvor budeme považovat za malý), která vytéká z válcové nádoby s průměrem

Více

VYUŽITÍ PRAVDĚPODOBNOSTNÍ METODY MONTE CARLO V SOUDNÍM INŽENÝRSTVÍ

VYUŽITÍ PRAVDĚPODOBNOSTNÍ METODY MONTE CARLO V SOUDNÍM INŽENÝRSTVÍ VYUŽITÍ PRAVDĚPODOBNOSTNÍ METODY MONTE CARLO V SOUDNÍM INŽENÝRSTVÍ Michal Kořenář 1 Abstrakt Rozvoj výpočetní techniky v poslední době umožnil také rozvoj výpočetních metod, které nejsou založeny na bázi

Více

5. Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem a studium gravitačního pole

5. Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem a studium gravitačního pole 5. Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem a studium gravitačního pole 5.1. Zadání úlohy 1. Určete velikost tíhového zrychlení pro Prahu reverzním kyvadlem.. Stanovte chybu měření tíhového zrychlení.

Více

Experimentální realizace Buquoyovy úlohy

Experimentální realizace Buquoyovy úlohy Experimentální realizace Buquoyovy úlohy ČENĚK KODEJŠKA, JAN ŘÍHA Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého, Olomouc Abstrakt Tato práce se zabývá experimentální realizací Buquoyovy úlohy. Jedná se o

Více

Dynamika soustav hmotných bodů

Dynamika soustav hmotných bodů Dynamika soustav hmotných bodů Mechanický model, jehož pohyb je charakterizován pohybem dvou nebo více bodů, nazýváme soustavu hmotných bodů. Pro každý hmotný bod můžeme napsat pohybovou rovnici. Tedy

Více

Maturitní témata z matematiky

Maturitní témata z matematiky Maturitní témata z matematiky G y m n á z i u m J i h l a v a Výroky, množiny jednoduché výroky, pravdivostní hodnoty výroků, negace operace s výroky, složené výroky, tabulky pravdivostních hodnot důkazy

Více

l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky

l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky Kinematické řešení čtyřkloubového mechanismu Dáno: Cíl: l, l, l 3, l, ω 1 konst Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj analyticky určete úhlovou rychlost ω 1 a úhlové zrychlení

Více

Stavební mechanika 2 (K132SM02)

Stavební mechanika 2 (K132SM02) Stavební mechanika 2 (K132SM02) Přednáší: doc. Ing. Matěj Lepš, Ph.D. Katedra mechaniky K132 místnost D2034 e-mail: matej.leps@fsv.cvut.cz konzultační hodiny budou upřesněny později https://mech.fsv.cvut.cz/student/

Více

xrays optimalizační nástroj

xrays optimalizační nástroj xrays optimalizační nástroj Optimalizační nástroj xoptimizer je součástí webového spedičního systému a využívá mnoho z jeho stavebních bloků. xoptimizer lze nicméně provozovat i samostatně. Cílem tohoto

Více

Mechanika

Mechanika Mechanika 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Mechanika Kinematika 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Více

Mechanika - kinematika

Mechanika - kinematika Mechanika - kinematika Hlavní body Úvod do mechaniky, kinematika hmotného bodu Pohyb přímočarý rovnoměrný rovnoměrně zrychlený. Pohyb křivočarý. Pohyb po kružnici rovnoměrný rovnoměrně zrychlený Pohyb

Více

9 Prostorová grafika a modelování těles

9 Prostorová grafika a modelování těles 9 Prostorová grafika a modelování těles Studijní cíl Tento blok je věnován základům 3D grafiky. Jedná se především o vysvětlení principů vytváření modelů 3D objektů, jejich reprezentace v paměti počítače.

Více

2.3.8 Lineární rovnice s více neznámými II

2.3.8 Lineární rovnice s více neznámými II ..8 Lineární rovnice s více neznámými II Předpoklady: 07 Tato hodina má dva cíle: Procvičit si řešení rovnic se dvěma neznámými z minulé hodiny. Zkusit vyřešit dodržováním pravidel a pochopením základů

Více

2. Numerické výpočty. 1. Numerická derivace funkce

2. Numerické výpočty. 1. Numerická derivace funkce 2. Numerické výpočty Excel je poměrně pohodlný nástroj na provádění různých numerických výpočtů. V příkladu si ukážeme možnosti výpočtu a zobrazení diferenciálních charakteristik analytické funkce, přičemž

Více

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 013 Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy Studijní program Učitelství pro základní školy - obor Učitelství fyziky

Více

Pohyby tuhého tělesa Moment síly vzhledem k ose otáčení Skládání a rozkládání sil Dvojice sil, Těžiště, Rovnovážné polohy tělesa

Pohyby tuhého tělesa Moment síly vzhledem k ose otáčení Skládání a rozkládání sil Dvojice sil, Těžiště, Rovnovážné polohy tělesa Mechanika tuhého tělesa Pohyby tuhého tělesa Moment síly vzhledem k ose otáčení Skládání a rozkládání sil Dvojice sil, Těžiště, Rovnovážné polohy tělesa Mechanika tuhého tělesa těleso nebudeme nahrazovat

Více

Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Dynamika, Newtonovy zákony

Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Dynamika, Newtonovy zákony Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Dynamika, Newtonovy zákony OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0220, "Inovace studijních programů zahradnických oborů s důrazem na jazykové a odborné dovednosti a konkurenceschopnost

Více

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA Wichterlovo gymnázium, Ostrava-Poruba, příspěvková organizace Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA 1. Výrazy a jejich úpravy vzorce (a+b)2,(a+b)3,a2-b2,a3+b3, dělení mnohočlenů, mocniny, odmocniny, vlastnosti

Více

TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD. 9, m s.

TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD. 9, m s. TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD Soustavu souřadnic spojenou se Zemí můžeme považovat prakticky za inerciální. Jen při několika jevech vznikají odchylky, které lze vysvětlit vlastním pohybem Země vzhledem

Více

Výpočtové modelování deformačně-napěťových stavů ve zdravých a patologických kyčelních kloubech

Výpočtové modelování deformačně-napěťových stavů ve zdravých a patologických kyčelních kloubech Výpočtové modelování deformačně-napěťových stavů ve zdravých a patologických kyčelních kloubech Michal Vaverka, Martin Vrbka, Zdeněk Florian Anotace: Předložený článek se zabývá výpočtovým modelováním

Více

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd. Ivana Kozlová. Modely analýzy obalu dat

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd. Ivana Kozlová. Modely analýzy obalu dat Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU MATEMATICKÉ MODELOVÁNÍ Ivana Kozlová Modely analýzy obalu dat Plzeň 2010 Obsah 1 Efektivnost a její hodnocení 2 2 Základní

Více

Modelování a simulace Lukáš Otte

Modelování a simulace Lukáš Otte Modelování a simulace 2013 Lukáš Otte Význam, účel a výhody MaS Simulační modely jsou nezbytné pro: oblast vědy a výzkumu (základní i aplikovaný výzkum) analýzy složitých dyn. systémů a tech. procesů oblast

Více

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/26.0047 Matematika pro všechny Univerzita Palackého v Olomouci Tematický okruh: Závislosti a funkční vztahy Gradovaný řetězec úloh Téma: graf funkce, derivace funkce a její

Více

Diplomová práce Prostředí pro programování pohybu manipulátorů

Diplomová práce Prostředí pro programování pohybu manipulátorů Diplomová práce Prostředí pro programování pohybu manipulátorů Štěpán Ulman 1 Úvod Motivace: Potřeba plánovače prostorové trajektorie pro výukové účely - TeachRobot Vstup: Zadávání geometrických a kinematických

Více

Kapitola 4. Tato kapitole se zabývá analýzou vnitřních sil na rovinných nosnících. Nejprve je provedena. Každý prut v rovině má 3 volnosti (kap.1).

Kapitola 4. Tato kapitole se zabývá analýzou vnitřních sil na rovinných nosnících. Nejprve je provedena. Každý prut v rovině má 3 volnosti (kap.1). Kapitola 4 Vnitřní síly přímého vodorovného nosníku 4.1 Analýza vnitřních sil na rovinných nosnících Tato kapitole se zabývá analýzou vnitřních sil na rovinných nosnících. Nejprve je provedena rekapitulace

Více

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ FYZIKA I Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D.

Více

6. MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA

6. MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA 6. MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA 6.1. ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI A POJMY Tuhé těleso: Tuhé těleso je fyzikální model tělesa u kterého uvažujeme s jeho.. a. Zanedbáváme.. Pohyb tuhého tělesa: 1). Při posuvném pohybu

Více

DIPLOMOVÁ PRÁCE OPTIMALIZACE MECHANICKÝCH

DIPLOMOVÁ PRÁCE OPTIMALIZACE MECHANICKÝCH DIPLOMOVÁ PRÁCE OPTIMALIZACE MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ MECHANISMU TETRASPHERE Vypracoval: Jaroslav Štorkán Vedoucí práce: prof. Ing. Michael Valášek, DrSc. CÍLE PRÁCE Sestavit programy pro kinematické, dynamické

Více

Singularity rotačních obalových ploch

Singularity rotačních obalových ploch Singularity rotačních obalových ploch Ivana Linkeová ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav technické matematiky Karlovo nám. 13, 121 35 Praha 2 Nové Město Ivana.Linkeova@fs.cvut.cz Abstrakt. V příspěvku

Více

Veletrh nápadů učitelů fyziky. Gravitační katapult

Veletrh nápadů učitelů fyziky. Gravitační katapult Gravitační katapult Jiří Bartoš (bartos@physics.muni.cz), Pavel Konečný Ústav teoretické fyziky a astrofyziky, Katedra obecné fyziky Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity v Brně. Katapulty různé

Více

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené 22. 2. 2016 Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené mn. M E n. Zapište a načrtněte množinu D, ve které

Více

Moment síly výpočet

Moment síly výpočet Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 2.2.3.2 Moment síly výpočet Moment síly je definován jako součin síly a kolmé vzdálenosti osy síly od daného

Více

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2 Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Fyzikální praktikum 2 Zpracoval: Markéta Kurfürstová Naměřeno: 16. října 2012 Obor: B-FIN Ročník: II Semestr: III

Více

Rychlost, zrychlení, tíhové zrychlení

Rychlost, zrychlení, tíhové zrychlení Úloha č. 3 Rychlost, zrychlení, tíhové zrychlení Úkoly měření: 1. Sestavte nakloněnou rovinu a změřte její sklon.. Změřte závislost polohy tělesa na čase a stanovte jeho rychlost a zrychlení. 3. Určete

Více

TSO NEBO A INVARIANTNÍ ROZPOZNÁVACÍ SYSTÉMY

TSO NEBO A INVARIANTNÍ ROZPOZNÁVACÍ SYSTÉMY TSO NEBO A INVARIANTNÍ ROZPOZNÁVACÍ SYSTÉMY V PROSTŘEDÍ MATLAB K. Nováková, J. Kukal FJFI, ČVUT v Praze ÚPŘT, VŠCHT Praha Abstrakt Při rozpoznávání D binárních objektů z jejich diskrétní realizace se využívají

Více

JEDNOTKY. E. Thöndel, Ing. Katedra mechaniky a materiálů, FEL ČVUT v Praze. Abstrakt

JEDNOTKY. E. Thöndel, Ing. Katedra mechaniky a materiálů, FEL ČVUT v Praze. Abstrakt SIMULAČNÍ MODEL KLIKOVÉ HŘÍDELE KOGENERAČNÍ JEDNOTKY E. Thöndel, Ing. Katedra mechaniky a materiálů, FEL ČVUT v Praze Abstrakt Crankshaft is a part of commonly produced heat engines. It is used for converting

Více

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0 Rovnice tečny a normály Geometrický význam derivace funkce f(x) v bodě x 0 : f (x 0 ) = k t k t je směrnice tečny v bodě [x 0, y 0 = f(x 0 )] Tečna je přímka t : y = k t x + q, tj y = f (x 0 ) x + q; pokud

Více