Bachelor i idrettsvitenskap med spesialisering i idrettsbiologi 2014/2016. Utsatt individuell skriftlig eksamen. IBI 240- Basal biomekanikk

Transkript

1 Bachelor i idrettsvitenskap med spesialisering i idrettsbiologi 14/16 Utsatt individuell skriftlig eksamen i IBI 4- Basal biomekanikk Torsdag 6. februar 15 kl Hjelpemidler: kalkulator formelsamling blir delt ut på eksamen Eksamensoppgaven består av 6 sider inkludert forsiden Sensurfrist: 19. mars 15

2 Merk at: Oppgavene skal besvares på egne ark Oppgavesettet har 3 sider kontroller at du har fått alle Del 1, og 3 skal besvares på egne ark. Start ny del på nytt ark! Del 1 Vevsfysiologi og mekanikk (3 poeng) 1. Nevn karakteristika for en muskelcelle sammenlignet med en fibroblast.. Nevn noen sentrale cytoskjelettproteiner 3. Gi en oversikt over forskjellige muskelfibertyper og deres egenskaper. 4. Forklar forskjellen på anatomisk og fysiologisk tverrsnitts areal, og hvilken betydning denne forskjellen i muskeldesign har for muskelen sin funksjon 5. Beskriv kraft-hastighetskurven (force-velocity) og lengde-spenningskurven for en muskel. 6. Beskriv grafisk (tegn en kurve) sammenhengen mellom kraft og deformasjon når en sene blir strekktestet inntil den brister. Definer spesielle faser på kurven/punkter på kurven, og angi i hvilket område senen fungerer in vivo, dvs under vanlig menneskelig belastning Del Biomekanikk (4 poeng) 1. NIH sin GiGass foreningen er på tur til Chamonix. Det er dårlig vær og GiGass medlemmene prioriterer derfor After-Ski. Sterke Daniel Tangen er ikke bare sterk, men dessverre også optimist. Han hiver seg ut på crowdsurfing. I starten går dette bra, han bæres på hender på kryss og tvers gjennom utestedet. Men plutselig roper bartenderen: «Gratis øl for alle». Øyeblikkelig glemmer alle som bærer Daniel at de burde sette ham ned før dem løper til baren for å hente øl. De løper til baren og Daniel faller fra.1m rett ned i bakken. a. Hvilken hastighet har Daniel rett før han treffer bakken? Vi tenker oss Daniel som et massepunkt og vi ser bort fra luftmotstand. b. Studentene klarer ikke å bære Daniel til sykehus. Derfor må de dra han langs bakken. Daniel veier 96 kg og friksjonskoeffisienten mellom underlaget og snøen er,5. Hvor stor er kraften de må dra i Daniel med for å få ham til sykehus dersom kraften har en vinkel som har en retning på 35 grader mot underlaget som er horisontalt?

3 c. Hvor stor er kraften de må dra i Daniel med for å få ham til sykehus dersom de må dra han opp bakken til sykehuset? (kraften virker parallelt med bakken som har en helningsvinkel på 3 grader mot horisontalen). Posisjon-tid kurven nedenfor er delt i 7 faser á 5 sekunder. Benytt sammenhengen mellom posisjon, hastighet og akselerasjon for å løse oppgavene nedenfor. Hver deloppgave besvares ved å oppgi en eller flere av fasene. På hver deloppgave får du kun poeng dersom du oppgir samtlige faser som er korrekte. Du skal vurdere hver fase separat. Se bort fra øyeblikket som finnes mellom hver fase.

4 I hvilke(n) fase(r) finner vi følgende situasjoner? a. Positiv posisjon gjennom hele fasen: (1 p) b. Negativ posisjon gjennom hele fasen: (1 p) c. Både negativ og positiv posisjon: (1 p) d. Positiv hastighet: (1 p) e. Negativ hastighet: (1 p) f. Hastighet lik null: (1 p) g. Maksimal hastighet: (1 p h. Konstant (uendret) hastighet: (1 p) i. Maksimal negativ konstant hastighet: (1 p) j. Positiv akselerasjon: (1 p) k. Negativ akselerasjon: (1 p) 3. En sleggekaster roterer sleggen for å kaste den. Fra den siste rotasjonen rundt sin egen akse bruker han,3 s. Radiusen fra massen til rotasjonssentrum er 1,5 m. a. Hvor stor er den gjennomsnittlige vinkelhastigheten til sleggen i den siste rotasjonen? b. Hvor stor er den gjennomsnittlige sentripetale akselerasjonen til sleggen i den siste rotasjonen? c. Hvor stor er den gjennomsnittlige kraften utøveren må holde sleggen med i den siste rotasjonen? Dersom du ikke kom frem til et svar i oppgave b anta at den sentripetale akselerasjonen er 1 m/s d. Hvor stor er den lineære farten i det øyeblikket sleggen blir sluppet? Dersom du ikke kom frem til et svar i oppgave a anta at den gjennomsnittlige vinkelhastigheten til sleggen i den siste rotasjonen var på 1 rad/s. Del 3 Bevegelse og Funksjon (3 poeng) 1. Beskriv hvordan bevaring og frigjøring av mekanisk energi i gange og løp er forskjellig.. Billedserien 1-6 under viser forhand i tennis

5 Hvilke bevegelser finner sted i hofteleddene, virvelsøylen, skulderbuene og skulderleddene fra figur 1 til 6? 3. En pull-down kan utføres slik som den er vist på billedserien nedenfor. Analyser denne øvelsen basert på følgende punkter i en mekanisk organisk analyse 1. Hvilke(t) ledd er det bevegelse i og hvilke(n) bevegelse(r) finner sted i øvelsen.. Hvilke nærliggende ledd må fikseres? 3. Hvilke muskler er aktive i de ulike fasene av øvelsen? 4. Hvilken virkemåte har musklene i de ulike fasene av øvelsen? 5. Gi en vurdering av belastningen på de aktuelle deler av skjelettet under gjennomføring av øvingen. Begrunn svaret.

6 Formelsamling fra IDR 13 m Fysisk konstant: Tyngdeakselerasjonen g = 9,8 s Translatorisk størrelse Størrelse ve rotasjon Omløpstid T Frekvens 1 f = T Forflytning/strekning s Vinkel Φ Akselerasjon a Vinkelakselerasjon α Fart v Vinkelhastighet ω Kraft F Moment τ = F r Masse m Treghetsmoment I = m r Impuls I = F t Rotasjonsimpuls t t Massefart m v Spinn Kinetisk energi 1 1 mv Rotasjonsenergi I ω Potensiell energi mgh Radianer og grader: π rad = 36 Lineær bevegelse Rotasjonsbevegelse Bevegelseslikningene

7 v v ω ω (1) a = α = t t () s = vt Φ = ωt 1 (3) 1 s v t + at Φ = ω t t + α (4) v = v + at ω ω + αt = = (5) v v = as ω ω = αφ ( v ) (6) + v t ( ω + ω) t s = Φ = Newtons. lov F = ma τ = I α I = F t = m v v ) τ τ = I ω ω ) ( Arbeid W = F s cosα W =τ Φ ( Bevaring av mekanisk energi 1 1 mv 1 + mgh1 = mv + mgh Effekt W P = t Friksjon R = µn Luftmotstand/motstand i vann = ρ c A v F l Trykk F p = A Sirkelbevegelse v = ω r v v a s =, = m r r F s Statisk likevekt F =, Translasjonslikevekt τ =, Rotasjonslikevekt

8 b b c a c v a Pytagoras: c = a + b Trigonometri: sin b v = = c a cos v = = c b tan v = = a motstående hypotenus hosliggende hypotenus motstående hosliggende Løsningsformel for generell annengradslikning: ax + bx + c = b ± b 4ac x = a Formelsamling fra IBI 4