WM Karta (sylabus) przedmiotu Inżynieria Biomedyczna Studia stacjonarne pierwszego stopnia o profilu: ogólnoakademickim P A Przedmiot: Biomechanika Inżynierska Status przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu Język wykładowy: polski Rok: Semestr: 4 Nazwa specjalności: Rodzaj zajęć i liczba godzin: Studia stacjonarne Studia niestacjonarne Wykład 15 9 Ćwiczenia Laboratorium 30 18 Projekt Liczba punktów ECTS: 4 C1 C C3 Cel przedmiotu Zapoznanie studenta z elementami biomechaniki Przygotowanie studenta do korzystania z narzędzi inżynierskich opartych na prawach biomechaniki Zapoznanie studenta z numerycznymi metodami obliczeń układów Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji 1 Znajomość praw i twierdzeń matematycznych z algebry i trygonometrii Znajomość praw mechaniki technicznej i podstaw wytrzymałości materiałów Efekty kształcenia W zakresie wiedzy: EK1 Student rozróżnia i opisuje zagadnienie biomechanicznej EK Student formułuje układów obciążonych siłami EK3 Student buduje model matematyczny układów EK4 Student stosuj prawa mechaniki i fizyki w zagadnieniach W zakresie umiejętności: EK5 Student definiuje zagadnienia równowagi sił w układach EK6 Student wyciąga wnioski wynikające z zastosowania praw mechaniki i biomechaniki EK7 Student rozwiązuje zagadnienia związane z modelowaniem układów W zakresie kompetencji społecznych: Student potrafi wyrazić opinię o mechanicznych i medycznych aspektach układów EK8 Student pracuje samodzielnie i zespołowo posługując się swobodnie językiem technicznym i EK9 medycznym W1 W W3 Treści programowe przedmiotu Forma zajęć wykłady Treści programowe Budowa oraz mechaniczne i fizyczne właściwości struktur kostnostawowych człowieka. Budowa tkanek kostnych, struktur kości korowej i gąbczastej Czynniki i parametry postawy ciała. Środki ciężkości elementów ciała człowieka, masowe momenty bezwładności Podstawy wytrzymałości materiałów tkankowych rozciąganie i ściskanie, zginanie, skręcanie. Biomechaniczne aspekty przeciążenia struktur Liczba godzin
tkankowych W4 Budowa i biomechanika kręgosłupa. Mechanizmy obciążeń kręgosłupa, przeciążenia. Stabilizatory stosowane w leczeniu chorób kręgosłupa W5 Wybrane zagadnienia z anatomii i biomechaniki stawu biodrowego W6 W7 W8 W9 W10 W11 Budowa i elementy anatomii stawu kolanowego. Obciążenia stawu kolanowego. Modele obciążeń Metody badań doświadczalnych stosowane w biomechanice. Badania naprężeń, odkształceń i przemieszczeń. Stabilizacja zewnętrzna kości długich. Charakterystyka konstrukcji stabilizatorów zewnętrznych. Wybrane zagadnienia tribologii stawów. Procesy tarcia i smarowania w stawach, procesy zużycia Biomechanika mięśni. Budowa mięśni. Siła mięśniowa charakterystyka statyczna i dynamiczna. Modelowanie biomateriałów jako elementów lepko - sprężystych. Model Kelvina-Voigta i Maxwella W1 Budowa i biomechanika ucha środkowego W13 Modelowanie układów. Symulacja numeryczna w środowisku Matlab-Simulink i MD Adams W14 Wpływ drgań mechanicznych i hałasu na organizm człowieka W15 Metoda Elementów Skończonych, jako narzędzie inżynierskie w biomechanice Suma godzin: 30 Forma zajęć laboratoria Treści programowe Liczba godzin L1 L L3 L4 L5 L6 L7 Badanie udarności tkanki kostnej. Budowa oraz mechaniczne i fizyczne właściwości struktur kostno-stawowych człowieka. Budowa tkanek kostnych, struktur kości korowej i gąbczastej Wyznaczanie położenia ogólnego środka ciężkości ciała człowieka. Czynniki i parametry postawy ciała. Środki ciężkości elementów ciała człowieka, masowe momenty bezwładności Wyznaczanie położenia środka ciężkości elementów ciała człowieka. Równania procentowe i równania regresji Masowy moment bezwładności elementów kostnych wyznaczany metodą wahadła fizycznego Masowy moment bezwładności elementów kostnych wyznaczany metodą zawieszenia na sprężystym pręcie Wyznaczanie geometrycznych momentów bezwładności figury płaskiej wskaźniki wytrzymałości na zginanie Próba rozciągania tkanki kostnej (materiału kompozytowego) Podstawy wytrzymałości materiałów tkankowych rozciąganie i ściskanie, zginanie, skręcanie. Biomechaniczne aspekty przeciążenia struktur tkankowych L8 Wyznaczanie obciążeń kręgosłupa. Budowa i biomechanika kręgosłupa. Mechanizmy obciążeń kręgosłupa, przeciążenia. Stabilizatory stosowane w leczeniu chorób kręgosłupa L9 Badanie obciążeń w stawie biodrowym. Wybrane zagadnienia z anatomii i biomechaniki stawu biodrowego L10 Badanie dynamiki kończyny górnej - badania modelowe L11 Badania elastooptyczne. Wyznaczanie stałej modelowej L1 Wybrane zagadnienia tribologii stawów. Procesy tarcia i smarowania w stawach, procesy zużycia L13 Wyznaczanie twardości biomateriałów L14 Modelowanie drgań ucha środkowego w środowisku Adams L15 Modelowanie układów. Symulacja numeryczna w
środowisku Matlab-Simulink i MD Adams Suma godzin: 30 Narzędzia dydaktyczne 1 Wykład z prezentacją multimedialną Laboratoria prowadzone klasyczną metodą na stanowiskach doświadczalnych F1 F P1 P Sposoby oceny Ocena formująca Punkty zdobywane na wykładzie podczas kolokwium zaliczeniowego (max 30pkt.) Oceny zdobywane na laboratoriach ze sprawozdań i kolokwiów wstępnych Ocena podsumowująca Zaliczenie wykładów z oceną proporcjonalną do liczby zdobytych punktów: od 50% - ocena dostateczna, od 60% - ocena dostateczna plus, od 70% - ocena dobra, od 80% - ocena dobra plus, od 90% - ocena bardzo dobra Zaliczenie laboratorium z oceną będącą średnią arytmetyczną z oceny ze sprawozdań i kolokwiów wstępnych Forma aktywności Godziny kontaktowe z wykładowcą, realizowane w formie zajęć dydaktycznych łączna liczba godzin w semestrze Godziny kontaktowe z wykładowcą, realizowane w formie konsultacji w odniesieniu łączna liczba godzin w semestrze Przygotowanie się do laboratorium łączna liczba godzin w semestrze Przygotowanie się do zajęć, indywidualna praca studenta łączna liczba godzin w semestrze Obciążenie pracą studenta Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności Suma 100 Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu 4 Literatura podstawowa i uzupełniająca Będziński R., Biomechanika inżynierska: zagadnienia wybrane, Oficyna Wydawnicza 1 Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997 Tejszerska D., Świtoński E., Biomechanika inżynierska. Zagadnienia wybrane. Laboratorium, wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 004. 3 Gzik M., Biomechanika kręgosłupa człowieka, wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 007. 4 Bober T., Zawadzki J., Biomechanika układu ruchu człowieka, Wyd. BK, Wrocław 005 5 Morozowski J. Awrejcewicz J., Podstawy biomechaniki, Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łódź 004. 45 5 0 50 Efekt kształcenia Odniesienie danego efektu kształcenia do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) Macierz efektów kształcenia Cele przedmiotu EK 1 IB1A_W04 C1, C, C3 EK IB1A_W04 C1, C, C3 Treści programowe W1- W6 ĆW1, ĆW6 W4 W6, W8 ĆW4 ĆW6, ĆW8 Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny 1, F1, F, P1, P 1, F1, F, P1, P
EK 3 IB1A_W04 C1, C, C3 W6 W15 ĆW6 ĆW15 EK 4 IB1A_W04 C1, C, C3 W1 - W15 ĆW1 ĆW15 EK 5 IB1A_U01 C1, C, C3 W1 W5 ĆW1 ĆW5 EK 6 IB1A_U01 C1, C, C3 W6 W10 ĆW6 ĆW10 EK 7 IB1A_U01 C1, C, C3 W11 W15 ĆW11 ĆW15 EK 8 IB1A_K0 C1, C, C3 W1 W15 ĆW1 ĆW15 EK 9 IB1A_K03 C1, C, C3 W1 W15 ĆW1 ĆW15 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, F1, F, P1, P F1, F, P1, P F1, F, P1, P F1, F, P1, P F1, F, P1, P F1, F, P1, P F1, F, P1, P EK 1 EK EK 3 EK 4 EK 5 EK 6 EK 7 Formy oceny szczegóły Na ocenę (ndst) Na ocenę 3 (dst) Na ocenę 4 (db) Na ocenę 5 (bdb) Umie wyjaśnić Umie wyjaśnić zasady działania Nie umie wyjaśnić Umie wyjaśnić zasady działania zasady działania zasady działania biomechanicznej, biomechanicznej i rozróżnia rodzaje biomechanicznej biomechanicznej rozróżnia rodzaje i potrafi ją obliczyć Nie potrafi napisać prostych układów Nie potrafi zbudować prostego modelu układu praw mechaniki i fizyki do opisu działania układów Nie potrafi zdefiniować i rozwiązać prostego zadania równowagi sił w ukł. biomech. Nie potrafi wnioskować na podstawie praw mechaniki Nie potrafi zbudować prostego modelu prostych układów prosty praw mechaniki i fizyki do opisu działania układów Potrafi zdefiniować proste zadania równowagi sił w ukł. biomech. mechaniki prosty układów mech. Potrafi wyjaśnić działanie układów na podstawie znanych praw Potrafi zdefiniować i rozwiązać proste zadania równowagi sił w ukł. biomech. mechaniki w odniesieniu do prostych problemów prosty i zaproponować jego analizę numeryczną układów mech. oraz wyciągać z nich wnioski, a także potrafi go rozwiązać Potrafi wyjaśnić działanie układów na podstawie znanych praw i wyciągać wnioski Potrafi zdefiniować i rozwiązać proste i złożone zadania równowagi sił w ukł. biomech. mechaniki w odniesieniu do problemów i zaproponować jego analizę numeryczną
EK 8 EK 9 i medycznego do opisu problemów i medycznego w pracy zespołowej nad problemem i medycznego do opisu problemów i medycznego w pracy zespołowej nad problemem i medycznego do opisu problemów oraz metod jego rozwiązania i medycznego w pracy zespołowej nad problemem argumentując swoje tezy języka technicznego i medycznego w dyskusji i argumentować wybór metody rozwiązania problemu języka technicznego i medycznego w pracy zespołowej nad problemem argumentując swoje tezy i proponując metody rozwiązania Autor programu: Adres e-mail: Jednostka organizacyjna: Osoba, osoby prowadzące: Rafał Rusinek r.rusinek@pollub.pl Katedra Mechaniki Stosowanej dr inż. R. Rusinek, dr inż. J. Latalski, dr inż. S. Samborski, dr inż. K. Kęcik, dr inż. M. Borowiec, dr inż. A. Mitura