Neste trabalho foi instrumentalizada uma esteira ergométrica motorizada comercial através da instalação de plataformas de força no estrado, de modo a permitir uma análise dinâmica de impactos na marcha humana. O objetivo final é o desenvolvimento e construção de equipamento de baixo custo, utilizando projeto de plataformas de força com “strain gauges”; é possível adquirir alguns sinais das forças de reação do solo de ambos os pés em caminhada ou corrida. A vantagem deste tipo de instrumentação é o estudo de impactos da marcha sem alterar o padrão do passo, com velocidade da esteira constante, podendo-se com facilidade alterar parâmetros de velocidade e inclinação da esteira. As componentes de força normal Fz são adquiridos e processados no computador na tentativa de quantificar e identificar prováveis desequilíbrios de marcha. As componentes Fx e Fy não foram incluídas no projeto pela interferência do atrito da cinta nas plataformas, induzindo a erros experimentais. Os sensores de deformação das plataformas de força estão conectados a um condicionador de sinais, ligado a uma placa de aquisição de dados com um conversor analógico/digital conectado ao computador. O software de aquisição de dados SAD (1997), desenvolvido no Laboratório de Medições Mecânicas, permite a aquisição e o processamento dos sinais adquiridos. Foi feita a calibração estática das componentes de força e momentos com pesos mortos e calibração dinâmica com martelo de impacto e software SAD para determinação de freqüência natural e calibração dinâmica com pesos mortos em mesa com rodízios. Utilizou-se o método de Elementos Finitos no projeto das plataformas de força. Com o desenvolvimento das capacidades de software, as aplicações deste trabalho são inúmeras, como reabilitação e análise clínica do passo mediante realimentação em tempo real do paciente, pesquisa em biomecânica para avaliação de padrões de movimento, análise de impacto dos pés no solo, otimização de performance de atletas, prevenção de lesões por sobrecargas. / In this work was instrumented a motorized commercial treadmill by mounting force platforms directly under the belt , in a way to ensure dynamic analysis of impacts in human gait. The final purpose is the development and construction of a low cost equipment with strain gauge force plates. It makes possible to acquire some signals of ground reaction forces from both feet, in walking and running. The advantage of this kind of instrumentation is the human gait impact study without altering gait pattern, with constant treadmill speed, easily changing speed and inclination parameters. The ground reaction forces signals are acquired and processed in a computer in an attempt to quantify and identify probable gait asymmetries. The force components are the vertical force Fz. Force components Fx and Fy are not included in this project due to interferences of friction effects on the belt, resulting in experimental errors. The deformation force platforms sensors are connected to a signal conditioner, which is connected to an analogic / digital converter board in the computer. The data acquisition software SAD (1997), developed at LMM / UFRGS, allows data acquisition and processing of gait signals. Dead weight static calibration was performed in components of force and moments, while dynamic calibration was made with impact hammer to determine natural frequencies. A Finite Element Method was used in the force platforms project. With improvement of software capabilities, this project allows several applications, such as rehabilitation and clinical gait analysis through real time feedback of subjects, biomechanical researches in basic movement patterns, feet impact analysis, improvement of athlete performance, overload injure prevention.

Neste trabalho foi instrumentalizada uma esteira ergométrica motorizada comercial através da instalação de plataformas de força no estrado, de modo a permitir uma análise dinâmica de impactos na marcha humana. O objetivo final é o desenvolvimento e construção de equipamento de baixo custo, utilizando projeto de plataformas de força com “strain gauges”; é possível adquirir alguns sinais das forças de reação do solo de ambos os pés em caminhada ou corrida. A vantagem deste tipo de instrumentação é o estudo de impactos da marcha sem alterar o padrão do passo, com velocidade da esteira constante, podendo-se com facilidade alterar parâmetros de velocidade e inclinação da esteira. As componentes de força normal Fz são adquiridos e processados no computador na tentativa de quantificar e identificar prováveis desequilíbrios de marcha. As componentes Fx e Fy não foram incluídas no projeto pela interferência do atrito da cinta nas plataformas, induzindo a erros experimentais. Os sensores de deformação das plataformas de força estão conectados a um condicionador de sinais, ligado a uma placa de aquisição de dados com um conversor analógico/digital conectado ao computador. O software de aquisição de dados SAD (1997), desenvolvido no Laboratório de Medições Mecânicas, permite a aquisição e o processamento dos sinais adquiridos. Foi feita a calibração estática das componentes de força e momentos com pesos mortos e calibração dinâmica com martelo de impacto e software SAD para determinação de freqüência natural e calibração dinâmica com pesos mortos em mesa com rodízios. Utilizou-se o método de Elementos Finitos no projeto das plataformas de força. Com o desenvolvimento das capacidades de software, as aplicações deste trabalho são inúmeras, como reabilitação e análise clínica do passo mediante realimentação em tempo real do paciente, pesquisa em biomecânica para avaliação de padrões de movimento, análise de impacto dos pés no solo, otimização de performance de atletas, prevenção de lesões por sobrecargas. / In this work was instrumented a motorized commercial treadmill by mounting force platforms directly under the belt , in a way to ensure dynamic analysis of impacts in human gait. The final purpose is the development and construction of a low cost equipment with strain gauge force plates. It makes possible to acquire some signals of ground reaction forces from both feet, in walking and running. The advantage of this kind of instrumentation is the human gait impact study without altering gait pattern, with constant treadmill speed, easily changing speed and inclination parameters. The ground reaction forces signals are acquired and processed in a computer in an attempt to quantify and identify probable gait asymmetries. The force components are the vertical force Fz. Force components Fx and Fy are not included in this project due to interferences of friction effects on the belt, resulting in experimental errors. The deformation force platforms sensors are connected to a signal conditioner, which is connected to an analogic / digital converter board in the computer. The data acquisition software SAD (1997), developed at LMM / UFRGS, allows data acquisition and processing of gait signals. Dead weight static calibration was performed in components of force and moments, while dynamic calibration was made with impact hammer to determine natural frequencies. A Finite Element Method was used in the force platforms project. With improvement of software capabilities, this project allows several applications, such as rehabilitation and clinical gait analysis through real time feedback of subjects, biomechanical researches in basic movement patterns, feet impact analysis, improvement of athlete performance, overload injure prevention.

Neste trabalho foi instrumentalizada uma esteira ergométrica motorizada comercial através da instalação de plataformas de força no estrado, de modo a permitir uma análise dinâmica de impactos na marcha humana. O objetivo final é o desenvolvimento e construção de equipamento de baixo custo, utilizando projeto de plataformas de força com “strain gauges”; é possível adquirir alguns sinais das forças de reação do solo de ambos os pés em caminhada ou corrida. A vantagem deste tipo de instrumentação é o estudo de impactos da marcha sem alterar o padrão do passo, com velocidade da esteira constante, podendo-se com facilidade alterar parâmetros de velocidade e inclinação da esteira. As componentes de força normal Fz são adquiridos e processados no computador na tentativa de quantificar e identificar prováveis desequilíbrios de marcha. As componentes Fx e Fy não foram incluídas no projeto pela interferência do atrito da cinta nas plataformas, induzindo a erros experimentais. Os sensores de deformação das plataformas de força estão conectados a um condicionador de sinais, ligado a uma placa de aquisição de dados com um conversor analógico/digital conectado ao computador. O software de aquisição de dados SAD (1997), desenvolvido no Laboratório de Medições Mecânicas, permite a aquisição e o processamento dos sinais adquiridos. Foi feita a calibração estática das componentes de força e momentos com pesos mortos e calibração dinâmica com martelo de impacto e software SAD para determinação de freqüência natural e calibração dinâmica com pesos mortos em mesa com rodízios. Utilizou-se o método de Elementos Finitos no projeto das plataformas de força. Com o desenvolvimento das capacidades de software, as aplicações deste trabalho são inúmeras, como reabilitação e análise clínica do passo mediante realimentação em tempo real do paciente, pesquisa em biomecânica para avaliação de padrões de movimento, análise de impacto dos pés no solo, otimização de performance de atletas, prevenção de lesões por sobrecargas. / In this work was instrumented a motorized commercial treadmill by mounting force platforms directly under the belt , in a way to ensure dynamic analysis of impacts in human gait. The final purpose is the development and construction of a low cost equipment with strain gauge force plates. It makes possible to acquire some signals of ground reaction forces from both feet, in walking and running. The advantage of this kind of instrumentation is the human gait impact study without altering gait pattern, with constant treadmill speed, easily changing speed and inclination parameters. The ground reaction forces signals are acquired and processed in a computer in an attempt to quantify and identify probable gait asymmetries. The force components are the vertical force Fz. Force components Fx and Fy are not included in this project due to interferences of friction effects on the belt, resulting in experimental errors. The deformation force platforms sensors are connected to a signal conditioner, which is connected to an analogic / digital converter board in the computer. The data acquisition software SAD (1997), developed at LMM / UFRGS, allows data acquisition and processing of gait signals. Dead weight static calibration was performed in components of force and moments, while dynamic calibration was made with impact hammer to determine natural frequencies. A Finite Element Method was used in the force platforms project. With improvement of software capabilities, this project allows several applications, such as rehabilitation and clinical gait analysis through real time feedback of subjects, biomechanical researches in basic movement patterns, feet impact analysis, improvement of athlete performance, overload injure prevention.

Com o advento dos computadores surgiram problemas de saúde associados à tarefa da digitação, causados, principalmente, pela posição estática do corpo, pela repetitividade de movimentos dos membros superiores, pelas forças envolvidas, etc. Na tentativa de relacionar esses fatores com os distúrbios, iniciou-se, na década de 90, o estudo da força aplicada nos teclados de computador. O objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma plataforma para medir a força aplicada nas teclas do teclado de um computador durante a digitação, para utilização em biomecânica. Foi projetada e construída uma plataforma de força que mede a força vertical, Fz, (direção z), a força horizontal (e transversal) ao teclado, Fy, (direção y) e o momento aplicado no eixo horizontal e longitudinal ao teclado, Mx, (eixo x). Com estes três componentes é possível, numa análise bidimensional (2D), determinar a magnitude do vetor força resultante, seu ângulo com plano horizontal e o ponto de aplicação sobre a superfície da tecla. Os sensores utilizados foram os extensômetros de resistência elétrica, colados em placas que deformam-se principalmente por flexão; estes sensores são ligados em ponte completa de Wheatstone para cada canal de aquisição, Fx, Fy e Mx. Foi construído um modelo em madeira, PVC e acrílico, na escala 4,5:1, para auxiliar na busca de soluções de problemas de construção. Com o objetivo de aperfeiçoar o modelo conceitual criado, utilizou-se modelamento numérico (elementos finitos) Os sinais adquiridos para cada canal são independentes, não necessitando de operações posteriores. O sistema de aquisição é composto por um computador para armazenar e posteriormente tratar matematicamente os dados coletados, por uma placa de aquisição (A/D) de dados, um condicionador de sinais e o programa SAD 2.0 para aquisição e processamento de dados. A linearidade da plataforma de força permaneceu dentro dos limites de 3 % durante a calibração estática. Os testes dinâmicos mostraram que a plataforma possui freqüência fundamental superior a 2300 Hz, o que permite que ela seja utilizada com segurança para a análise de forças aplicadas durante a digitação.

Com o advento dos computadores surgiram problemas de saúde associados à tarefa da digitação, causados, principalmente, pela posição estática do corpo, pela repetitividade de movimentos dos membros superiores, pelas forças envolvidas, etc. Na tentativa de relacionar esses fatores com os distúrbios, iniciou-se, na década de 90, o estudo da força aplicada nos teclados de computador. O objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma plataforma para medir a força aplicada nas teclas do teclado de um computador durante a digitação, para utilização em biomecânica. Foi projetada e construída uma plataforma de força que mede a força vertical, Fz, (direção z), a força horizontal (e transversal) ao teclado, Fy, (direção y) e o momento aplicado no eixo horizontal e longitudinal ao teclado, Mx, (eixo x). Com estes três componentes é possível, numa análise bidimensional (2D), determinar a magnitude do vetor força resultante, seu ângulo com plano horizontal e o ponto de aplicação sobre a superfície da tecla. Os sensores utilizados foram os extensômetros de resistência elétrica, colados em placas que deformam-se principalmente por flexão; estes sensores são ligados em ponte completa de Wheatstone para cada canal de aquisição, Fx, Fy e Mx. Foi construído um modelo em madeira, PVC e acrílico, na escala 4,5:1, para auxiliar na busca de soluções de problemas de construção. Com o objetivo de aperfeiçoar o modelo conceitual criado, utilizou-se modelamento numérico (elementos finitos) Os sinais adquiridos para cada canal são independentes, não necessitando de operações posteriores. O sistema de aquisição é composto por um computador para armazenar e posteriormente tratar matematicamente os dados coletados, por uma placa de aquisição (A/D) de dados, um condicionador de sinais e o programa SAD 2.0 para aquisição e processamento de dados. A linearidade da plataforma de força permaneceu dentro dos limites de 3 % durante a calibração estática. Os testes dinâmicos mostraram que a plataforma possui freqüência fundamental superior a 2300 Hz, o que permite que ela seja utilizada com segurança para a análise de forças aplicadas durante a digitação.

A presente dissertação de mestrado compreende o projeto e a execução de uma balança eletro-mecânica. Este equipamento tem por finalidade a medição das seis componentes dos esforços atuantes na base de modelos de edificações alteadas, ensaiadas em túnel de vento. As componentes medidas servirão como subsídio para o desenvolvimento do projeto estrutural e de fundações das edificações modeladas. A fim de tornar o mais abrangente possível sua utilização, foi estudada a magnitude de esforços e freqüências de vibração, devidas ao vento no modelo ensaiado, a que o sistema está submetido. Estas grandezas são os critérios de projeto para o desenvolvimento do sistema de medição. Deste modo, desenvolve-se um equipamento capaz de ser utilizado em estruturas dos mais variados tipos, como, por exemplo, torres, chaminés e edifícios alteados. O sistema de medição em estudo consiste em três partes: um conjunto de células de carga dispostas de forma a medir as componentes dos esforços, um circuito eletrônico para amplificação e condicionamento do sinal produzido em cada célula de carga, e um microcomputador para aquisição e armazenamento dos dados produzidos pelo sistema. Como resultados são apresentados os ensaios realizados em túnel de vento com modelos bem definidos, a fim de testar o sistema. As conclusões do trabalho ficam por conta da interpretação dos resultados e análise da utilização deste tipo de equipamento para determinação de coeficientes globais de vento em edificações.

A presente dissertação de mestrado compreende o projeto e a execução de uma balança eletro-mecânica. Este equipamento tem por finalidade a medição das seis componentes dos esforços atuantes na base de modelos de edificações alteadas, ensaiadas em túnel de vento. As componentes medidas servirão como subsídio para o desenvolvimento do projeto estrutural e de fundações das edificações modeladas. A fim de tornar o mais abrangente possível sua utilização, foi estudada a magnitude de esforços e freqüências de vibração, devidas ao vento no modelo ensaiado, a que o sistema está submetido. Estas grandezas são os critérios de projeto para o desenvolvimento do sistema de medição. Deste modo, desenvolve-se um equipamento capaz de ser utilizado em estruturas dos mais variados tipos, como, por exemplo, torres, chaminés e edifícios alteados. O sistema de medição em estudo consiste em três partes: um conjunto de células de carga dispostas de forma a medir as componentes dos esforços, um circuito eletrônico para amplificação e condicionamento do sinal produzido em cada célula de carga, e um microcomputador para aquisição e armazenamento dos dados produzidos pelo sistema. Como resultados são apresentados os ensaios realizados em túnel de vento com modelos bem definidos, a fim de testar o sistema. As conclusões do trabalho ficam por conta da interpretação dos resultados e análise da utilização deste tipo de equipamento para determinação de coeficientes globais de vento em edificações.

Com o advento dos computadores surgiram problemas de saúde associados à tarefa da digitação, causados, principalmente, pela posição estática do corpo, pela repetitividade de movimentos dos membros superiores, pelas forças envolvidas, etc. Na tentativa de relacionar esses fatores com os distúrbios, iniciou-se, na década de 90, o estudo da força aplicada nos teclados de computador. O objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma plataforma para medir a força aplicada nas teclas do teclado de um computador durante a digitação, para utilização em biomecânica. Foi projetada e construída uma plataforma de força que mede a força vertical, Fz, (direção z), a força horizontal (e transversal) ao teclado, Fy, (direção y) e o momento aplicado no eixo horizontal e longitudinal ao teclado, Mx, (eixo x). Com estes três componentes é possível, numa análise bidimensional (2D), determinar a magnitude do vetor força resultante, seu ângulo com plano horizontal e o ponto de aplicação sobre a superfície da tecla. Os sensores utilizados foram os extensômetros de resistência elétrica, colados em placas que deformam-se principalmente por flexão; estes sensores são ligados em ponte completa de Wheatstone para cada canal de aquisição, Fx, Fy e Mx. Foi construído um modelo em madeira, PVC e acrílico, na escala 4,5:1, para auxiliar na busca de soluções de problemas de construção. Com o objetivo de aperfeiçoar o modelo conceitual criado, utilizou-se modelamento numérico (elementos finitos) Os sinais adquiridos para cada canal são independentes, não necessitando de operações posteriores. O sistema de aquisição é composto por um computador para armazenar e posteriormente tratar matematicamente os dados coletados, por uma placa de aquisição (A/D) de dados, um condicionador de sinais e o programa SAD 2.0 para aquisição e processamento de dados. A linearidade da plataforma de força permaneceu dentro dos limites de 3 % durante a calibração estática. Os testes dinâmicos mostraram que a plataforma possui freqüência fundamental superior a 2300 Hz, o que permite que ela seja utilizada com segurança para a análise de forças aplicadas durante a digitação.

A presente dissertação de mestrado compreende o projeto e a execução de uma balança eletro-mecânica. Este equipamento tem por finalidade a medição das seis componentes dos esforços atuantes na base de modelos de edificações alteadas, ensaiadas em túnel de vento. As componentes medidas servirão como subsídio para o desenvolvimento do projeto estrutural e de fundações das edificações modeladas. A fim de tornar o mais abrangente possível sua utilização, foi estudada a magnitude de esforços e freqüências de vibração, devidas ao vento no modelo ensaiado, a que o sistema está submetido. Estas grandezas são os critérios de projeto para o desenvolvimento do sistema de medição. Deste modo, desenvolve-se um equipamento capaz de ser utilizado em estruturas dos mais variados tipos, como, por exemplo, torres, chaminés e edifícios alteados. O sistema de medição em estudo consiste em três partes: um conjunto de células de carga dispostas de forma a medir as componentes dos esforços, um circuito eletrônico para amplificação e condicionamento do sinal produzido em cada célula de carga, e um microcomputador para aquisição e armazenamento dos dados produzidos pelo sistema. Como resultados são apresentados os ensaios realizados em túnel de vento com modelos bem definidos, a fim de testar o sistema. As conclusões do trabalho ficam por conta da interpretação dos resultados e análise da utilização deste tipo de equipamento para determinação de coeficientes globais de vento em edificações.

A Biomecânica usa as leis da fisica e os conceitos da engenharia para descrever o movimento suportado por vários segmentos do corpo e as forças atuantes nestas partes do corpo durante a realização das mais variadas atividades. A quantificação das forças externas, transmitidas entre o corpo e o ambiente, ativas no ser humano, é de grande importância para o cálculo das cargas internas em ação neste. Em particular, as forças de reação do solo transferidas na fase de apoio em atividades motoras quase-estáticas ou dinâmicas, juntamente com a constante peso corporal, que são a causa de qualquer alteração do movimento do centro de gravidade. Um equipamento típico para a obtenção destas medidas são as plataformas de força, que permitem medir os parâmetros envolvidos na atividade em estudo. As plataformas de força disponíveis apresentam um bom padrão tecnológico, porém não tem sua fabricação desenvolvida no país, tomando o custo deste instrumento mais elevado, o que impulsiona o projeto e desenvolvimento deste tipo de equipamento, sendo este o objetivo deste trabalho A plataforma de força construída conta com quatro células de carga instrumentadas com extensômetros elétricos, projetadas especificamente para este fim, e cujas saídas estão vinculadas a condicionadores de sinal e estes a um microcomputador, que faz a aquisição dos dados em função do tempo e o processamento dos mesmos de forma a obter os parâmetros de medição (força, momento e ponto de aplicação). A aquisição e tratamento dos dados foi realizada com o auxílio de programas computacionais desenvolvidos para utilização conjunta com a plataforma. Como ilustração de uma de suas aplicações a nível esportivo, foi analisado o movimento de saída na natação, isto é, medição das componentes da força e momento na execução deste movimento, obtendo-se os impulsos, velocidades de saída, ângulo de saída e fatores de amplificação (relação entre o valor máximo da componente da força e o peso corporal) referentes aos indivíduos ensaiados~ bem como registros típicos das componentes da força, do momento e do impulso envolvidos neste movimento. Apresenta-se também alguns registros gráficos das forças no caminhar e corrida. / Biomechanics uses the laws of Physics and Engineering concepts to describe the movement suffered by various parts of the body and the forces which act upon these parts during the performance of different activities. The quantification of externai forces, transmitted between the body and the environment, acting on the human being is very important for the measurement o f the internai force which act in it. Particularly, the ground reaction forces transferred during the supporting stage practing quasi-static or dynamic mobile activities, together with the body weight, are the cause of any change in the movement of the gravity center. A typical equipment to obtain these measures are the force platforms, which allow the measurement of the parameters involved on the activity in study. The force platforms available have a good technological standard, however are not currently manufactured in Brazil, which makes the price o f this equipment very high. This is the point that impels the project and development o f this work. The force platform built has four load cells with strain gauges, designed specifically for this purpose, and signal conditioners conected to a microcomputer. This hardware is used for d~ta acquisition and processing in order to obtain the measurement parameters (force, moment and application point). The data acquisition and analysis was performed with the aid o f computer programs developed for the platform use. As illustration of one application in the sport field, the start on sWimmmg was analysed, measuring the components of the force and the moment during this movement, obtaining impulses, start speeds, start angle and amplification factors (relationship between the maximum value of the component force and body weight) concerned to the samples measured as well as typical registers of the components of force, moment and impulse involved in this movement. Some graphic registers of force during walking and running are also shown.