BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİNDE TEMEL MEKANİK

AMAÇ

Bu dersin amacı öğrencilerin, • mühendislik ve bilimde biyomekaniğin rolünü anlamalarını, • biyolojik sistemlerin mekanik davranışını analiz etmek için mekaniğin ilkelerini tanımalarını, • matematiğin ilgili kavramlarını ve fiziğin temel yasalarını kullanarak biyomekanik sistemlerin hareketini analiz etmeleri için çözümler geliştirmelerini, • mekanik elemanlar ile insane vücüdu kısımlarının benzerliğine dayanan çeşitli biyomekanik modellerin analizini ve benzetimini yapmalarını, • biyomekaniğin temel konseptlerini öğrenip çeşitli biyomedikal problemlerin analizinde kullanmalarını, • hesaplama araçlarını kullanarak biyomekanik modelleri analiz etme, yorumlama ve sunma becerilerini geliştirmelerini sağlamaktır.

İÇERİK

Bu ders; Biyomekaniğe Giriş, Biyomekaniğin Uygulamaları, Biyomekaniğin Temelleri, Kuvvet Vektörleri ,Kuvvet Sistemlerinin Bileşkesi, Belirli bir Eksen etrafındaki Kuvvetin Momenti, İkiz Kuvvet Momenti, Kuvvet Tipleri, Bir Cisimciğin Dengesi, Serbest Cisim Diyagramı, Statik: Newton Yasası, Denge Denklemleri, Kısıtlar ve Tepkiler, Destekleyici Yapıla,Yayılı Yükleme, Rijit Cismin Dengesi, Destek Tepkimeleri, Denge Denklemleri, İkiz Kuvvet Elemanlar,Üç Kuvvet Elemanları, 3B Serbest Cisim Diyagramları, Denge Denklemleri, Kısıtlamalar ve Statik Belirleme,Statiğin Biyomekaniğe Uygulamaları (Dirsek Mekaniği, Omuz Mekaniği, Omurilik Mekaniği, Kalça Mekaniği, Diz Mekaniği),Statiğin Biyomekaniğe Uygulamaları (Omurga Mekaniği, Kalça Mekaniği, Diz Mekaniği) ,İç Kuvvetler ve Momentler, Eksenel Kuvvet, Kesme Kuvveti, Eğilme Momenti, Bükülme Moment,Kesme ve Moment Denklemleri ve Diyagramları, Biyomekanik alanda uygulamaları,Kuru Sürtünmenin Özellikleri &Kuru Sürtünmeyi İçeren Problemler,Ağırlık Merkezi, Kütle Merkezi ve Bir Cismin Merkez Noktası,Alanlar İçin Atalet Momentlerinin Tanımı,Kompozit Alanlar için Paralel Eksen Teoremi, Dönme Yarıçapı ve Atalet Momenti,Bir Alan için Atalet Çarpımı, Bir Alan için Eğik Eksenlere Göre Atalet Momentleri, Mohr Dairesinde Eylemsizlik Momentleri, Kütle Atalet Momenti,İşin Tanımı, Sanal İş Prensibi, Sisteme Bağlı Katı Cisimler için Sanal Çalışma Prensibi ,Korunumlu Kuvvetler, Potansiyel Enerji, Denge için Potansiyel Enerji Kriteri, Denge Konfigürasyonunun Kararlılığı ; konularını içermektedir.

1. 1

   Analyze a biomechanical problem under static conditions.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

2. 2

   Express the system in a free-body diagram and solve rigid-body equilibrium problems using the equations of equilibrium.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

3. 3

   Use principles of mechanics to analyze biomechanical systems, such as the human musculoskeletal system.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

4. 4

   Determine the internal loading in a body at a specific point .

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

5. 5

   Obtain the internal shear force and bending moment and express them in the shear-moment diagrams.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

6. 6

   Analyze the forces of the body resisting against various types of loadings.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

7. 7

   Recognize the concepts of position, velocity, and acceleration, and analyze how movements are produced.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

8. 8

   Investigate motion of a body along a straight line or a curved path using different coordinate systems.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

9. 9

   Analyze a moving body employed for human motion analysis and sport mechanics by using the principles of linear and angular kinematics.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

10. 10

    Analyze the accelerated motion of a body using the equation of motion defined in different coordinate systems.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

11. 11

    Solve kinetic problems using the conservation of energy.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

12. 12

    Analyze a moving body employed for human motion analysis and sport mechanics by using the principles of linear and angular kinetics.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

13. 13

    Apply the principles of linear and angular momentum to solve rigid-body planar kinetic problems.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

14. 14

    Identify the analogies between the mechanical elements and the human body parts, and analyze various biomechanical models based on these physical similarities.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Ödev, Proje Görevi

15. 15

    Analyze and simulate a biomechanical model.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Ödev, Proje Görevi

16. 16

    Identify, formulate, and solve a defined engineering problem using their technical skills, such as MATLAB/Simulink, C++, CAD tools.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Ödev, Proje Görevi

17. 17

    Take part in a product-oriented study.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Ödev, Proje Görevi

18. 18

    Work in a team and communicate effectively in Turkish and English by oral, written, graphical and technological means.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Ödev, Proje Görevi

19. 19

    Develop interdisciplinary approaches in theory and practice.

    Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Bireysel Çalışma Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Ödev, Proje Görevi

HAFTALIK PLAN

1. HAFTA 1

   Biyomekaniğe Giriş, Biyomekaniğin Uygulamaları, Biyomekaniğin Temelleri, Kuvvet Vektörleri

   Ön hazırlık: Ders sunumları

2. HAFTA 2

   Kuvvet Sistemlerinin Bileşkesi, Belirli bir Eksen etrafındaki Kuvvetin Momenti, İkiz Kuvvet Momenti, Kuvvet Tipleri, Bir Cisimciğin Dengesi, Serbest Cisim Diyagramı, Statik: Newton Yasası, Denge Denklemleri, Kısıtlar ve Tepkiler, Destekleyici Yapıla

   Ön hazırlık: Ders sunumları

3. HAFTA 3

   Yayılı Yükleme, Rijit Cismin Dengesi, Destek Tepkimeleri, Denge Denklemleri, İkiz Kuvvet Elemanlar

   Ön hazırlık: Ders sunumları

4. HAFTA 4

   Üç Kuvvet Elemanları, 3B Serbest Cisim Diyagramları, Denge Denklemleri, Kısıtlamalar ve Statik Belirleme

   Ön hazırlık: Ders sunumları

5. HAFTA 5

   Statiğin Biyomekaniğe Uygulamaları (Dirsek Mekaniği, Omuz Mekaniği, Omurilik Mekaniği, Kalça Mekaniği, Diz Mekaniği)

   Ön hazırlık: Ders sunumları

6. HAFTA 6

   Statiğin Biyomekaniğe Uygulamaları (Omurga Mekaniği, Kalça Mekaniği, Diz Mekaniği)

   Ön hazırlık: Ders sunumları

7. HAFTA 7

   İç Kuvvetler ve Momentler, Eksenel Kuvvet, Kesme Kuvveti, Eğilme Momenti, Bükülme Moment

   Ön hazırlık: Ders sunumları

8. HAFTA 8

   Kesme ve Moment Denklemleri ve Diyagramları, Biyomekanik alanda uygulamaları

   Ön hazırlık: Ders sunumları

9. HAFTA 9

   Kuru Sürtünmenin Özellikleri &Kuru Sürtünmeyi İçeren Problemler

   Ön hazırlık: Ders sunumları

10. HAFTA 10

    Ağırlık Merkezi, Kütle Merkezi ve Bir Cismin Merkez Noktası,Alanlar İçin Atalet Momentlerinin Tanımı

    Ön hazırlık: Ders sunumları

11. HAFTA 11

    Kompozit Alanlar için Paralel Eksen Teoremi, Dönme Yarıçapı ve Atalet Momenti

    Ön hazırlık: Ders sunumları

12. HAFTA 12

    Bir Alan için Atalet Çarpımı, Bir Alan için Eğik Eksenlere Göre Atalet Momentleri, Mohr Dairesinde Eylemsizlik Momentleri, Kütle Atalet Momenti

    Ön hazırlık: Ders sunumları

13. HAFTA 13

    İşin Tanımı, Sanal İş Prensibi, Sisteme Bağlı Katı Cisimler için Sanal Çalışma Prensibi

    Ön hazırlık: Ders sunumları

14. HAFTA 14

    Korunumlu Kuvvetler, Potansiyel Enerji, Denge için Potansiyel Enerji Kriteri, Denge Konfigürasyonunun Kararlılığı

    Ön hazırlık: Ders sunumları

DEĞERLENDİRME

• Ara Sınavın Başarıya Oranı50%
• Genel Sınavın Başarıya Oranı50%

İŞ YÜKÜ

KAYNAKLAR

• 1. Russell C. Hibbeler: Engineering Mechanics: Statics & Dynamics (14. Basım), Prentice Hall, 2016, ISBN-9780133915457. 2. Peter M. McGinniss: Biomechanics of Sport and Exercise (3. Baskı), Human Kinetics, Champaign, 2013, ISBN-13: 9780736089104. 3. N. Özkaya, D. Leger, D. Goldsheyder, M. Nordin: Fundamentals of Biomechanics: Equilibrium, Motion, and Deformation (4. Basım), Springer, 2016, ISBN-9783319447384.
• 1. J. Hamill, K. Knutzen, T. Derrick: Biomechanical Basis of Human Movement (4.Basım), Lippincott, Williams and Wilkins, 2014, ISBN-13:9781451177305. 2. John McLester, Peter St. Pierre: Applied Biomechanics: Concepts and Connections (1.Basım), 2008, ISBN-13: 9780495105862.

ÖĞRETİM ELEMANLARI

• Assist.Prof. Elif HOCAOĞLUKOORDİNATÖR
• Assist.Prof. Elif HOCAOĞLU