Fizyczne właściwości kości:

- wewnętrzna budowa kości odzwierciedla i potwierdza zależności między architekturą i funkcją.

-Culman (1867) stwierdził, że przebieg beleczek kostnych zwanych trajektoriami jest matematycznie zgodny z tzw. ortogonalizmem czyli krzyżowaniem się pod kątem prostym różnych systemów beleczkowych.

Prawo funkcjonalnej przebudowy kości Wolffa:

Zgodnie z najlepszymi zasadami inżynieryjnymi kość sama zmienia kształt w warunkach normalnych i patologicznych aby wytrzymać maksymalnie ucisk przy minimalnym wydatku tkanki kostnej.

Elastyczność - możliwość deformacji kości bez jej złamania

Wytrzymałość - siła której działanie na jednostkę przekroju porzecznego, powoduje jej złamanie lub niewydolność.

Prawo Hooke'a (1660) mówi, że istnieje stała arytmetyczna zależności między siła i wydłużaniem: jedna jednostka siły daje jedną jednostkę wydłużenia; dwie jednostki siły, dwie jednostki wydłużenia itd.

Należy przyjąć, że w pewnych zakresach wszystkie tkanki są elastyczne. Poddane działaniu siły zmieniają swą formę lub powracają do swego oryginalnego kształtu, gdy siła przestanie działać.

Jeżeli każda jednostka siły wywołuje analogiczną i stałą jednostkę wydłużenia, to mówimy, że ciało jest doskonale elastyczne w myśl prawa Hooke'a.

Model elastyczności Younga:

Jest to teoretyczna siła, która działając na jednostkę przekroju poprzecznego struktury podwaja jej pierwotną długość.

Kompresja:

takie przeciążenie, w którym siły działają koplanarnie i kolinearnie.

Wytrzymałość kości na kompresję jest znacznie większa niż rozciąganie (1:0,73)

Wytrzymałość mechaniczna kości:

zginanie <rozciąganie < ściskanie

Ucisk:

W tym wypadku absorpcja kości zaczyna się regularnie na wypukłości, gdzie powstają tzw. strefy absorpcji Loosera.

Siły zginające i ścinające nie są kolinearne, ale działają w tej samej płaszczyźnie.

Są to siły działające równolegle jedno do drugiej i skierowane są przeciwko sobie.

Skręcenie wywołują dwie sprzężone siły działające w równoległych płaszczyznach, pod kątem prostym do osi, skierowane w przeciwnych kierunkach.

Jeżeli siły te nie działają w płaszczyznach równoległych i nie pod katem prostym do osi kości, to efekt skręcenia łączy się z innymi rodzajami obciążeń jak rozciąganie i kompresja.

Z inżynieryjnego punktu widzenia w szkielecie ludzkim wyróżnić można 3 typy układów kości przypominające systemy mechaniczne:

-obciążonego drążka,

-ekscentrycznie obciążonej kolumny,

-układ żurawia.