biomeccanica

Biomeccanica è lo studio dei principi meccanici applicati agli organismi viventi, con particolare attenzione al corpo umano. Esamina come forze esterne e interne influenzano il movimento, la postura e la stabilità, e come i tessuti biologici si comportano meccanicamente. È un campo interdisciplinare che integra ingegneria, fisiologia, medicina, scienze motorie e informatica.

Si avvale di modelli del sistema scheletrico e muscolare, spesso rappresentato come segmenti rigidi uniti da giunture, per descrivere come i muscoli generano forza e movimento. Le analisi includono la cinematica, che descrive traiettorie e velocità, e la dinamica, che considera forze e momenti. L’analisi dinamica inversa stima le forze articolari e le azioni muscolari a partire dai dati di movimento e dalle misure di forza; la dinamica diretta simula l’effetto delle contrazioni muscolari sul movimento e sulle deformazioni dei tessuti. In molti casi si combinano modelli multibody, stime di attivazione muscolare e ottimizzazione per ottenere una rappresentazione coerente del movimento.

Per la raccolta dati si usano strumenti come sistemi di motion capture, piatti di forza, electromiografia (EMG) e imaging diagnostico. A livello computazionale si ricorre a modelli di elementi finiti per analizzare tessuti ossei e molli, e a simulazioni di dinamica dei corpi rigidi per valutare carichi, lesioni e prestazioni.

Le applicazioni includono medicina riabilitativa e ortopedia, progettazione di protesi e dispositivi medici, ergonomia e prevenzione degli infortuni, oltre alla biomeccanica sportiva, all’ingegneria biologica e alla robotica bioispirata. Le radici risalgono al lavoro di Borelli, che nel XVII secolo applicò principi meccanici al movimento animale, seguito da sviluppi progressivi nel cinema, nella cinetica e nella modellazione computazionale.