Dynamique corps humain

[Pakitooo]

Bonjour,

Je sollicite votre aide pour savoir si je suis sur la bonne voie dans le cadre d'une expérience de dynamique sur le corps humain.

L'objet de l'expérience est de regarder les forces fournies au niveau du bras lors de mouvement flexion/extension de l'avant-bras.

Le système est l'avant-bras + main et ils formeront qu'un seul ensemble. Le coude est représenté par une liaison pivot.

Les accélérations lors des mouvements sont enregistrées sur téléphone.

Le poids et le centre de masse sont définis à partir des données du modèle de Winter.



Nous en déduisons les relations suivantes :
∑F=m.a

V - P1 - P2 = m x αy
-H = m x αz

A partir de ces relations, on retrouve les 2 composantes V et H qui forment la force exercée par le biceps.

Pourriez-vous m’indiquer si mon bilan des actions mécanique est conforme ? Est-ce que ce bilan est bien valable pour l’intégralité du mouvement de rotation ? Est-ce que mes relations entre les forces et masse/accélération sont conformes ?

En vous remerciant par avance,
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[Tifoc]

Bonsoir,
Il manque l'action mécanique exercée par le bras sur l'avant-bras au niveau de la liaison pivot.
Et du coup il vous manquera aussi une équation pour résoudre (indice : une équation de moment...)
Enfin, sur "l'intégralité du mouvement de rotation", les accélérations vont varier.

[Pakitooo]

Bonjour,

Merci pour votre retour.

J'ai représenté l'action mécanique manquante.



Cela me donne les équations suivantes :

Nous en déduisons les nouvelles équations suivantes :
∑F=m.a

∑Fz = -H + A1 = m . az
∑Fy = -P1 -P2 + V - A2 = m . ay
∑Moment Fext en G = V.(d1-d2) - P1.(d1+d2) - P2(d1+d2+2d3) - A2(d1+d2+d3) = JG . alpha

JG = accélération angulaire en G
Alpha : accélération angulaire du mouvement

Le problème est qu'avec ces équations, j'arrive à retrouver V et A2. Par contre, je n'arrive pas à remonter jusqu'à A1 et H.

Du coup, je ne sais pas si mes équations sont justes tout comme, mon action mécanique exercée par le bras.

Merci d'avance pour votre aide,

[Tifoc]

∑Moment Fext en G = V.(d1-d2) - P1.(d1+d2) - P2(d1+d2+2d3) - A2(d1+d2+d3) = JG . alpha

Ça c'est complètement faux. Les termes 2 et 3 représentent des moments en A. Le terme 4 un moment en D et le premier un moment qqpart sur la gauche...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pakitooo]

Oui, je sais qu'il y avait des erreurs mais je ne suis pas parvenu à modifier mon post car les 5min étaient dépassées, désolé.

∑Moment Fext en G = -(d1+d2).A2 + d2.V + d3.P2 = JG . alpha

[Pakitooo]

Je ne sais pas si mes équations sont conforme, j'ai peut être un Moment manquant qui vient du pivot. J'ai beaucoup de mal à être exhaustif dans mon bilan des actions mécanique à cause de cette liaison pivot. Puis avec toutes ces inconnues qui se rajoutent, je ne sais pas comment retrouver A1 et H sauf si j'attribue à mes relevés une valeur d'angle bien précise en fonction du mouvement de l'avant-bras. Merci d'avance pour vos avis.

[Tifoc]

Je ne sais pas si mes équations sont conformes

Elles le sont (simplifiées, mais elle le sont)

avec toutes ces inconnues qui se rajoutent

Il y a effectivement une inconnue "de trop" (par rapport au nombre d'équations). A vous de faire des hypothèses supplémentaires (on ne connait pas le cadre de votre étude).

si j'attribue à mes relevés une valeur d'angle bien précise en fonction du mouvement de l'avant-bras

Parce que ce n'est pas le cas... ???

[Pakitooo]

Merci du retour.

Le cadre de mon étude est de déduire les forces dans le bras à partir des accélérations qu'on relève avec notre portable en faisant des mouvements de flexion/extension. Nous avons l'ensemble des accélérations en y et en z sous excel et à partir de nos équations, on va calculer automatiquement chacune des forces dans le bras.

Avec les courbes relevées, je sais déduire si je suis en extension complète ou en flexion complète donc je pourrais répartir une valeur d'angle sur chaque mouvement. Ceci pourrait m'aider pour trouver mes inconnues.

[Tifoc]

"répartir" ?
Je ne sais pas à quoi ressemblent vos courbes, mais quand on intègre deux fois une accélération on obtient un déplacement... (qui peut être angulaire si besoin !)

[le_STI]

Salut.

Il y a effectivement une inconnue "de trop" (par rapport au nombre d'équations). A vous de faire des hypothèses supplémentaires (on ne connait pas le cadre de votre étude).

A priori je dirais qu'il manque la position du point d'insertion du biceps du côté de l'épaule, qui permettrait de déduire le lien entre les composantes V et H

[Pakitooo]

Merci pour votre retour.

Mes courbes, ce sont les accélérations relevées par la puce MEMS de mon téléphone sur les axes x/y/z pendant les mouvements de flexion/extension. Mon accélération sur l'axe des Y correspond à l'accélération tangentielle au point D et mon accélération sur l'axe des z correspond à l'accélération normale au point D. Cela me permet d'obtenir la vitesse angulaire, l'accélération angulaire et la vitesse linéaire de mon mouvement.
Par rapport à la longueur AD et au bras humain, je sais définir une distance angulaire entre l'extension et la flexion. Par rapport à la distance parcourue, je peux déduire l'angle entre le bras et l'avant bras.
Avec cette donnée, je pourrais arriver à retrouver mes inconnues sur l'axe des z.
Sinon, je ne vois rien d'autre, je suis bloqué...

[Pakitooo]

Merci pour votre post.

Je ne vois pas comment je pourrais résoudre mes équations en rajoutant encore une force.

[le_STI]

Si tu pouvais expliciter ce que représentent les point A, B, G ,D (A représente apparemment le coude) ainsi que les forces P1 et P2, ça nous simplifierait la tâche

[Pakitooo]

A : centre de rotation (le coude)
B : point d'attache du biceps sur l'avant bras
G : centre de masse de l'avant bras + la main
D : point où s'exerce le poids du portable qui relève les accélérations durant les mouvements de flexion/extension

[le_STI]

JG = accélération angulaire en G
Alpha : accélération angulaire du mouvement

Tu voulais certainement écrire "JG = Moment d'inertie en G" ?

Je ne suis pas certain qu'il soit judicieux de calculer les moments en G. Le point A me semble plus adapté.

Note que tu pourrais simplifier un peu le problème en intégrant le téléphone à l'ensemble [avant-bras+main]. Je ne vois aucune raison de ne pas le faire

Je n'ai pas vu de quelle façon tu calcules l'accélération angulaire en partant des accélérations relevées par le téléphone.

∑F=m.a

Si je ne m'abuse, cette équation n'est pas applicable puisqu'on n'est pas dans le cas d'un mouvement rectiligne.

Je te conseille également de refaire ton schéma dans une position qui n'est pas un cas particulier (ici l'avant bras est à l'horizontale), ça pourrait permettre de mieux appréhender le problème

[gts2]

Si je ne m'abuse, cette équation n'est pas applicable puisqu'on n'est pas dans le cas d'un mouvement rectiligne.

F=ma fonctionne à condition de prendre le centre d'inertie, autrement dit F=ma(G)