خلاصه فصل سوم بیو مکانیک ورزشی

بردار و کمیت های برداری

کمیت چیست؟ هرآنچه قابل سنجش و اندازه گیری باشد را کمیت می گویند.

کمیت برداری : کمیت های فیزیکی که علاوه بر مقدار دارای جهت نیز می باشند

کمیت های برداری توصیفی حرکت: کمیت های هستند که مربوط به جابه جایی بردار سرعت و شتاب حرکت هستند و در توصیف آن ها علاو بر اندازه و مقدار به جهت حرکت نیز اشاره دارد.
مثل : نیرو، سرعت، جابه جایی، شتاب، ضربه، گشتاور، اندازه و اندازه زاویه ی حرکت

کمیت های عددی : کمیت هایی که با در نظر گرفتن یک عدد و با در نظر گرفتن واحد مربوط به آن مشخص می شوند مثل : درجه حرارت، جرم، حجم، زمان

کمیت های نرده ای یا اسکالر توصیفی مربوط به حرکت : کمیت هایی که مربوط به مسافت و سرعت هستند.
* کمیت هایی که فقط داری اندازه باشند مثل: زمان، جرم، حجم، طول، کار، توان، تندی، مسافت، انرژی، انرژی جنبشی، گشتاور اینرسی، جابه جایی زاویه ی

روش های آنالیز تحلیل نیرو ها را نام ببرید؟

1- روش ترکیب نیرو ها : زمانی به کار می رود که دو یا چند نیرو در یک صفح و یک نقطه عمل کنند.
هدف ما : نمایش اثر ترکیبی نیروها به عنوان یک نیروی منفرد یا « برآیند نیرو» است.
*برآیند نیرو «R» چیست؟ نیروی منفرد به دست آمده از ترکیب نیرو ها ر برآیند نیرو می گویند
* در روش ترسیمی یا گرافیکی ترکیب نیرو ها؛ از نمودار برداری استفاد می شود، نمودار برداری نیرو ها را با پیکان نمایش می دهد که:
طول پیکان : نشان دهنده بزگی نیرو است
و
سر پیکان : نشان دهنده جهتی است که نیرو اثر می کند.
سیستم نیروی خطی : حالتی است که که نیرو های موازی هم صفحه و متقاطع هستند هم راستا نیز هستند و در طول یک مسیر عمل می کنند.
*ساده ترین سیستم برای آنالیز است.
* نیروی برآیند در این سیستم از ابتدای اولین بردار به انتهای دومین بردار کشیده می شود.

* در این سیستم دو نیرو را با هم جمع یا منفی میکنیم تا برآیند نیرو به دست آید.

* نیرو هایی که به سمت بالا یا راست هستند : نیرو های مثبت «+» هستند.
نیرو هایی که به سمت چپ یا پایین هستند : نیرو های منفی «-» هستند.
علامت نیروی برآیند « مثبت یا منفی» : جهت نیرو را مشخص می کند.

سیستم نیرو های متقاطع : هنگامی استفاده می شود که دو یا چند نیرو با هم متقاطع اند.
* نیروی برآیند در این بردار را از ابتدای یک پیکان به ابتدای پیکان دیگری با طول و جهت مناسب تا آخرین نیرو می کشیم.

* در این سیستم با کشیدن یک پیکان از انتهای اولین بردار به ابتدای آخرین بردار نیروی برآیند را مشخص می کنیم.
*در سیستم نیروی های متقاطع از شکل های چند ظلعی برای تعیین برآیند استفاده می کنیم. شکل مثلت؛ وقتی که فقط دو نیرو درگیر هستند به کار می رود،
مثلت متوازی الاضلاع برای برآیند بیش از دو نیرو به کار می رود.
* مثلث متوازی الاضلاع به جای قراردادن نیرو به صورت انتها به انتها؛ دوبردار از همان نقطه یا خط اثر کشیده می شوند.

* زمانی که خط اثر؛ در جهت دقیق حرکت شی نباشد، قسمتی از نیرو تلف می شود.

* برای به دست آوردن برآیند نیرو های غیر هم راستا از قانون کسینوس مثلث ها استفاده می کنیم.

* هر گاه زاویه بین دو نیرو 90 درجه باشد از قضیه فیثا غورث برای یافتن نیروی برآیند استفاده می کنیم.

2 - روش تجزیه نیرو ها :  یک نیروی منفرد را توسط دو یا چند مؤلفه ی نیروی معادل جایگزین می کنیم.
* تنها قانون مولفه ها این‌است که هنگامی که نمودار برداری جمع می شوند؛
باید از جایی شروع شوند که بردار اصلی شروع شده
و در جایی پایان یابد که بردار اصلی پایان یافته است.

مثال های مهم تجزیه نیرو ها :

1- لغزاندن یک جعبه : اثر نیرو در جهتی غیر از نیرو عمل می کند.
2- مؤلفه های عضله : خط اثر عضلات عمل کننده بر استخوان ؛ توسط اتصالات آناتومیک آن ها ثابت می شود.
* قسمت قدامی « جلو» و خلفی «پشت» عضله دلتوئید «سرشانه» که به تنهایی عمل می کنند بازو را در صفحه ساجیتال باز و بسته خواهند کرد اما توسط ترکیب حمل آن ها کشیده شدن روی زائده ی دلتویید استخوان بازو و دوقسمت عضله می توانند بازو را در صفحه جلویی باز کنند.
* عضلات پری شکل که به آشیل وصل شده اند نیروی کانل خود را هنگام کشیده شدن آشیل به کار نمی برند که به این ترتیب تعداد بیشتری از فیبر ها به طور آنا تو میکی در دسترس هستند.
* دوسر عضله ی دوقلوی پا «Gastrocnemius» که در جهت جانبی و وسطی کشیده می شود باهم یک نیروی به سمت بالا روی آشیل « زرد پی» اعمال می کنند. و زرد پی آشیل را به سمت بالا می کشند.

*کشش عضلات چهار سر ران روی کشکک «Patell» خطوط عمل آن ها را به نقطه تقاطع گسترش می دهد. هرچه محور طولی استخوان ران و محور عرضی درشت نی بزرگ تر باشد؛ بزرگی نیروی برآیند به طور جانبی بزرگ تر است. بردار های نیروی برآیند ماهیچه چهار سر زردپی می توانند برآیند جانبی باعث شوند تا آسیب در رفتگی و از جا شدگی ایجاد شود.
*مولفه های چرخشی یا عمودی با «R» نشان داده می شوند. و منجر به چرخش عضله می شوند.
*مولفه های غیر چرخشی یا ثابت یا پایدار یا افقی با «NR» نشان داده می شوند. و به سطوح مفصل فشار وارد می‌کند و در بعضی حالات آن ها را از هم جدا می کند.
فرمول مولفه های چرخشی در کتاب صفحه 44

3- مولفه های گرانشی « ثقلی» : اثر چرخشی یک قسمت از بدن یا یک وزنه نگهداشته توسط آن قسمت به وضعیت همان قسمت از بدن نسبت به جاذبه را می گویند.
* حفظ اثر و جهت نیروی گرانشی را هیچ گاه نمی توانیم از حالت عمودی به طرف پایین تغییر دهیم.
* هنگامی که قطعی از بدن در فضا حرکت می کند خط عمل گرانش به طور ثابت نصبت به محور طولی قطعه حرکت کننده تغییر می نماید.

4- مولفه های راه رفتن : گذاشتن پا روی زمین یک مولفه قائم است
*مولفه افقی را با «X» نشان می دهیم
و مولفه عمودی را با « y» نشان می دهیم.
* جهت و بزرگی مولفه افقی در قدم بلند تحت تأثیر قرار می گیرد.
*در دو حالت هیچ تغییری در بزرگی مولفه عمودی وجود ندارد زیرا نیرو توسط وزن بدن تأمین می شود.
* مقدار y برای یک فرد متوسط «1000N نیتون» است.

ترکیب و تجزیه نیرو ها : برای تجزیه و ترکیب نیرو ها :
*1- باید ساده سازی کنیم؛ برای این کار باید یکی از محور ها را بر یکی از نیرو ها منطبق کنیم

*2-سپس هر نیرو را به مولفه xو y تجزیه کنیم؛ نیرو هایی که به سمت بالا یا راست هستند «+» نیرو هایی که به سمت پایین یا چپ هستند «-» هستند

*3- در مرحله بعد مولفه های نیرو در طول محور های مجزا را با هم جمع می کنیم

*4- برای به دست آوردن وتر باید از طریق قضیه فیثا غورت سه نیرو مجزا را با هم برآیند کنیم

*5- و در پایان جهت ها را توسط تابع مثلثاتی مشخص می کنیم.