Course: Biomechanics

« Back
Course title Biomechanics
Course code KME/BIM
Organizational form of instruction Lecture + Tutorial
Level of course Bachelor
Year of study not specified
Semester Summer
Number of ECTS credits 6
Language of instruction Czech
Status of course Compulsory-optional
Form of instruction Face-to-face
Work placements This is not an internship
Recommended optional programme components None
Lecturer(s)
  • Křen Jiří, Prof. Ing. CSc.
Course content
1.Linear and nonlinear continuum mechanics, total Lagrange formulation. 2.Actualized Lagrange formulation, constitutive relations of nonlinear continuum. 3.Reological models of viscoelastic materials. 4.Basic anatomical notation, cells, tissues (division). Biomechanics of ligaments. 5.Biomechanics of cartilage and bone tissue. 6.Biomechanics of sceletal muscle, pinnated and parallel muscle fibre setting, force and velocity characteristics. 7.Mechanical properties of muscle (Hill's equations), 3D model of a muscle according to two-phase mixture. 8.Sarcomere mechanics, Huxley model of cross-bridges, Hill's model of muscle. 9.Mechanics of smooth muscle (skin, large intestine, urether, urinary bladder). 10.Biomechanics of cardiovascular system and heart muscle (mechanical model of the heart, Starling law, mechanical power). 11.Human blood, flow properties of blood, constitutive relation of blood (non-newtonian fluid), viscosimeters. 12.Principles of theory of lubrication and synovial fluids. 13.Principle of composite materials homogenization, mechanics of micropolar continuum.

Learning activities and teaching methods
Multimedia supported teaching, Practicum
  • Contact hours - 65 hours per semester
  • Preparation for an examination (30-60) - 60 hours per semester
  • Graduate study programme term essay (40-50) - 50 hours per semester
prerequisite
professional knowledge
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
professional skills
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
general eligibility
N/A
N/A
N/A
learning outcomes
professional knowledge
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
professional skills
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)
general eligibility
N/A
N/A
N/A
teaching methods
professional knowledge
Task-based study method
Lecture with practical applications
professional skills
Individual study
Practicum
general eligibility
Lecture
Task-based study method
Lecture with practical applications
assessment methods
professional knowledge
Combined exam
Report
professional skills
Quality of a written report
general eligibility
Combined exam
Quality of a written report
Recommended literature
  • 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.


Study plans that include the course
Faculty Study plan (Version) Branch of study Category Recommended year of study Recommended semester
Faculty of Applied Sciences Applied and Engineering Physics (2017) Special and interdisciplinary fields 3 Summer
Faculty of Applied Sciences Applied and Engineering Physics (2016) Special and interdisciplinary fields 3 Summer
Faculty of Applied Sciences Applied and Engineering Physics (2012) Special and interdisciplinary fields 3 Summer
Faculty of Applied Sciences Applied Mechanics (2017) Special and interdisciplinary fields 1 Summer
Faculty of Applied Sciences Applied Mechanics (2011) Special and interdisciplinary fields 1 Summer