خلاصه فصل هفتم بیومکانیک ورزشی

خلاصه فصل هفتم بیو مکانیک ورزشی

«جنبش شناسی زاویه ی»

*هر جنس دارای یک مرکز ثقل می مباشد؛

اگر جهت نیروی وارد شده بر جسم دقیقا از مرکز ثقل آن جسم بگذرد آن را نیروی درون مرکز می گویند که باعث حرکت انتقالی جسم می شود.

واگر جهت نیروی وارد شده برجسم از مرکز ثقل نگذرد به آن نیروی برون مرکز می گویند که همزمان حرکت چرخشی و انتقالی در جسم ایجاد می کند.

و اگر دو نیروی برون مرکز بر جسم وارد شوند و با هم برابر و موازی و خلاف جهت همدیگر باشند به آن جفت نیرو یا نیروی مضاعف می گویند که باعث حرکت چرخشی جسم می شود.

گشتاور Torque یا مومنت نیرو Moment of Force چیست؟

نیروی که باعث چرخش می شود را گشتاور می گویند.

گشتاور اثر چرخشی حاصل از نیرو است و مقدار آن برابر است با حاصلضرب مقدار نیرو در مسافت بین خط اثر نیرو ومحور چرخش جسم است. T = f d

واحد اندازه گیری گشتاور نیرو. نیوتون در متر است «N. M»

*اگر نیرو دقیقا به مفصل یا محور چرخش وارد شود؛ گشتاور صفر خواهد شد زیرا بازوی گشتاور برابر با صفر است.

*هر چه نیروی وارد شده از محور چرخش دور تر باشد؛ بازوی گشتاور بزرگ بوده و گشتاور بیشتری تولید می شود.

*اگر چرخش گشتاورخلاف جهت عقربه ساعت باشد؛ گشتاور مثبت است.

و اگر چرخش گشتاور در جهت عقربه ساعت باشد؛ گشتاور منفی است.

*حداکثر گشتاور زمانی است که طول بازوی گشتاور بیشترین مقدار خود را داشته باشد «یعنی زاویه 90 درجه»

*عضلات؛ گشتاور پیرامون مفاصل را به وجود می آورند و آن را کنترول می کنند؛ گشتاور عامل اصلی حرکت اندام های مختلف و کل بدن انسان است.

عواملی که گشتاور را تحت تاثیر قرار می دهند و گشتاور وابسته به آنها است را نام ببرید؟

1- مقدار یا اندازه نیرو

2- طول بازوی گشتاور

3- زاویه بین نیرو و جسم

استخوان کشکک Patella : بزرگ ترین استخوان کنجدی Sesamoid بدن است؛که علاوه بر محافظت و جلو گیری از ضرب خوردگی باعث زیبایی مفصل زانو می شود.

*مهم ترین کار استخوان کشکک؛ افزایش بازده مکانیکی عضله چهار سر ران است.

عضله چهار سر ران Quadriceps به کشکک چسبیده است و از طریق رباط کشککی به برجستگی بزرگ درشت نی Tibia متصل می شود و کار باز کردن مفصل زانو را انجام می دهد.

گروه عضلات چهار سر ران را نام ببرید؟

ماهیچه راست رانی Rectus Femoris

ماهیچه پهن داخلی Vastus Medialis

ماهیچه پهن میانی Vastus Intermedius

ماهیچهٔ پهن خارجی Vastus Iaterialis

شبکه گشتاوری Net Torque چیست؟ موقعیست که یک جسم تحت تاثیر چند نیرو که هر کدام تمایل دارند در جهتی و حول محور خاص بچرخند قرار می گیرد و برآیند این نیرو ها در یک نقطه یا محور معین؛ حاصل جمع جبری نیرو های وارد شده بر همان نقطه است.

برآیند نیروی اول - برآیند نیروی دوم = شبکه گشتاور

* در النگ کلنگ : اگر مسافت دو فرد یکسان باشد؛ گشتاور فردی که وزن بیشتری داشته باشد زیاد تر است.

تعادل Equilibrium چیست؟ به حالتی از یک جسم گفته می شود که شتابی برابر با صفر داشته باشد.

*اگر جسم هیچ گونه حرکت چرخش و انتقالی نداشته باشد، آن جسم در حال تعادل است.

* حرکت انسان، ناشی از نبود تعادل بین اجزای نیرو هاست که موجب چرخش می‌شود.

عوامل موثر در تعادل را نام ببرید؟

1- جرم : هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد؛ تعادل آن جسم بیشتر است.

2- هرچه مرکز ثقل یک جسم پایین تر باشد؛ جسم تعادل بیشتری دارد.

3- هرچه سطح اتکا یک جسم بیشتر باشد؛ جسم دارای تعادل بیشتری است.

اهرم Levers چیست؟ میله یا شیئ سخت دیگری که در یک نقطه لولا شده باشد و نیرو هایی بر دو نقطه دیگر آن وارد به کار گرفته شوند.

نقطه اتکا چیست؟ نقطه لولا شده را می گویند

نیروی مقاوم چیست؟ نیروی که در اثر وزن یا وزنه عمل می کند.

نیروی محرک چیست؟ نیروی که درصدد است محرک را به حرکت در آورد.

بازوی مقاوم چیست؟ فاصله بین نیروی مقاوم تا تکیه گاه را بازوی مقاوم می گویند.

بازوی گارگر چیست؟ فاصله ی نیروی کارگر تا تکیه گاه را بازوی گارگر می گویند.

*هرچه بازوی کارگر بلند تر از بازوی مقاوم باشد؛ اثر اهرم بیشتر خواهد بود و برای جابه جایی جسم توان کمتری مصرف می شود.

و اگر بازوی مقاوم از بازوی گارگر بزرگ تر باشد؛ سرعت و جابه جایی مقام، کمتر خواهد بود.

* اهرم ها؛ از نوع ماشین هایی ساده هستند، که در انتقال انرژی مکانیکی از یک محل به محل دیگر و تغییر آن عمل می کند.

* اهرم ها؛ معمولا از یک جسم سخت تشکیل شده اند که با چرخش پیرامون یک محور بایک نقطه ثابت یا تکیه گاه؛ حرکت زاویه ی را موجب می شوند.

*استخوان ها؛ مانند اهرم هایی هستند که به وسیله عضلات و نیرو های خارجی چرخش می کنند.

اهرم ها چه عواملی را تغییر می دهند؟

1- جهت نیرو های به کار رفته

2- میزان و سرعت حرکت تولیدی ناشی از نیروی های اعمال شده

3- قدرت موثر « افزایش نیرو»

اهرم ها به چن دسته تقسیم می شوند؟

1- اهرام های نوع اول First Class Lever : در این اهرم محور چرخش بین نیرو و مقاومت قرار می گیرد.
*در اهرم نوع اول؛ طول بازوی کارگر و بازوی مقاوم ممکن است برابر یا متفاوت باشد.

*بلند کردن سنگ و حفظ سر در حالت عادی، النگ کلنگ، اره، قیچی، اهرم سر «تکیه گاه آن مهره های اطلسی است»، دستگاه پرس پا، عمل ماهیچهٔ سه سر بازویی روی استخوان زند زبرین؛ هنگامی که بازو روی سر نگه داشته شده، اهرم های نوع اول هستند.

2- اهرام های نوع دوم Second Class Lever : در این اهرم ها؛ نیرو و مقاومت در یک طرف محور قرار می گیرند.
*در اهرم های نوع دوم؛ بازوی نیرو بلند تر از بازوی مقاوم است.
*در این اهرم؛ نیروی محرک در جهت مخالف نیروی مقاوم اعمال می شود.
* این اهرم؛ با افزایش نیرو همراه است و اهرم قدرتی است.
*در بدن انسان نیروی مقاوم وزن بدن است و خلاف نیروی تولید شده توسط عضله عمل می کند.

*تبدیل شدن اهرم نوع دوم به نوع اول در حالی است که نیروی مقاوم به جلوی سطح اتکا حرکت کند.مثال : ورزشکاری که روی بلند شدن بر روی پنجه پا است؛ اگر خود را مایل به جلو کند طوری که نیروی مقاوم جلوی تکیه گاه قرار گیرد اهرم نوع اول اما اگر نیروی مقاوم پشت تکیه گاه قرار گیرد اهرم نوع دوم است.

اهرم نوع سوم Third Class Lever : طول بازوی مقاوم بزرگ تر از طول بازوی کارگر است.
*متداول ترین اهرم در بدن انسان است.
*در این نوع اهرم افزایش سرعت وجود دارد.
*جهت اعمال نیرو مانند اهرم نوع دوم است « نیروی مقاوم و نیروی محرک مخالف یک دیگرند»
اما اثر عملکرد این اهرم با نوع دوم متفاوت است یعنی برای افزایش سرعت و فاصله طی شده؛ باید بر مقدار نیروی محرک افزود.
*در اهرم های نوع سوم؛ همیشه حرکت دادن مقاومت را در دامنه مسافت بزرگی موجب می شوند و نیروی اعمال شده همیشه بزرگ تر از نیروی مقاوم است.

*جمع شدن عضله دو سر بازو، بیل زدن، عضله چهار سر ران هنگام ضربه زدن به توپ اهرم های نوع سوم هستند.

مرکز گرانش Center of Gravity چیست؟ برآیند نیرو های وزن یک جسم در یک نقطه را مرکز گرانش می گویند.

*مرکز گرانش قابلیت جابه جایی دارد، ممکن است در محدوده یک جسم باشد یا خارج از محدوده جسم قرار گیرد. در روش فاسبوری {یک نوع روش پرش در ورزش پرش از ارتفاع است} : زمانی که ورزشکار در حال عبور از روی میله است؛ مرکز ثقل در زیر میله پرش قرار دارد.

*مرکز ثقل هر فرد با فرد دیگر متفاوت است؛
مرکز ثقل مردان؛ در 57 درصدی قدشان از کف پا قرار دارد.
مرکز ثقل زنان؛ در 55 درصدی قدشان از کف پا قرار دارد.
علت این امر؛ شانه های پهن تر مردان نسبت به زنان است که باعث توزیع جرم در قسمت های مختلف بدن می شود.

*در بدن انسان در حالت ایستاده؛ مرکز ثقل در جلوی مهره دوم ساکروم قرار دارد.
{ استخوان خاجی یا ساکروم Sacrum :یکی از استخوان های لگن خاصره است و در پایین ستون مهره های کمر زیر آخرین مهره کمری قراردارد و در پشت لگن بین دو استخوان کوهانه قرار دارد}

روش های تعیین مرکز ثقل را نام ببرید؟

1- روش تعادل : جسم را روی لبه تیزی به صورت متعادل قرار می دهند.
در این روش؛ علاوه بر مرکز جرم؛ خط عمل یا مرکز جسم که خط عمودی است به دست می آید.

2- روش آویزان کردن : آویزان کردن جسم از چند قسمت و تعیین محل تلاقی خط ها محل دقیق مرکز ثقل جسم تایین می شود.
3- روش استفاده از آدمک : آدمک ها با دقت بسیار ساخته می شوند تا به وسیله آویزان کردن مرکز ثقل را به دست آورند.
*مشکل این روش؛ محدودیت در وضعیت های متفاوت توسط آدمک و نبود وزن یکسان آدمک با نمونه واقعی آن است.

4- روش تجزیه و تحلیل قسمتی : در این روش جرم مرکز های مختلف اندازه گیری شده و محل مرکز جرم قسمت های مختلف معیین می شود.
*این روش تغییر پذیر تیرین روش برای تعیین مرکز ثقل است.
*در این روش گشتاور اینرسی قسمت های مختلف بدن معین می شود.
*این روش بر اساس روابط ریاضی استوار است.
*عمده ترین اشکال این روش؛ محاسبات ریاضی فراوان و وقت گیر بودن آن است.

5- روش تخته عکسل العمل :
*ساده ترین روش تعیین مرکز ثقل است.

این روش شامل سه نمونه تخته می باشد :
الف: مدل تخته سختی؛ اندازه بر روی آن مشخص شده و با قرار گرفتن فرد روی آن نقطه تعادل و بالانس آن مشخص نی شود.

ب: مدل یک وزنه شامل یک تخته سخت :محلی برای اتکا و یک ترازوی حساس برای نشان دادن وزن است .
«فرمول در کتاب صفحه 150»

ج: تخته عکسل العمل با دو ترازو یا بیشتر: برای اندازه گیری 2 نقطه از 3 نقطه عکسل العمل به کار می رود؛ در این روش یک صفحه چوبی بر روی سه صفحه فلزی قرار داده شده.

* در هر 3 روش تخته عکس‌العمل؛ تعیین مرکز ثقل در تمام حرکت های ایستا امکان پذیر است.
*اما مشکل اصلی آن؛ ناشی از مواد سیال داخل شکم است.
*در حالت ایستاده؛ مواد سیال داخل شکم تمایل به پایین رفتن و به سمت لگن دارند.
*و در حالت خوابیده؛ مواد سیال داخل شکم، به سمت بالای تنه حرکت می کنند.
*حرکت مواد سیال داخل شکم باعث تغییر در جرم بدن می شود و مر کز ثقل را تغییر می دهند.

راستای شاقولی چیست؟ خط عمودی است که از مرکز ثقل به زمین رسم می شود.
سطح اتکا چیست؟ به سطحی گفته می شود که جسم روی آن قرار دارد.

*در حالت ایستاده، سطح اتکا بدن انسان؛ قسمتی است که توسط نقاط تماس هر دو پا روی زمین محدود می شود و با تغییر وضعیت پاها و یا استفاده از عصای زیر بغل یا واکر باعث تغییر در اندازه آن می شویم.

* اگر وزن جسمی حدود یک چهارم وزن بدن باشد؛ آن جسم را سنگین می گوییم.
اگر هنگام بلند کردن یک جسم سنگین؛ ستون فقرات در وضعیت خم شده به جلو و زانو ها در حالت اکستانسیون «وضعیت مستقیم» باشند؛ فشار وارده به دیسک ها خیلی زیاد خواهد بود.
اگر زانو ها در حالت فلکسیون و ستون فقرات در حالت اکستانسیون قرار دهیم؛ از فشار وارده به دیسک های بین مهره‌ی کاسته می شود.

شرایط مناسب برای بلند کردن اجسام سنگین :

1- مفاصل زانو و ران در وضعیت خم شده قرار گیرند
2- ستون فقرات کمی در وضعیت مستقیم قرار گیرد
3- عضلات باز کننده ستون فقرات و عضلات شکم در حالت انقباض قرار گیرند
4- در هنگام بلند کردن اجسام سنگین باید نفس را حبس کرد
5- جسمی را که می خواهیم بلند کنیم باید در نزدیک ترین موقعیت نسبت به بدن گرفته شود.

*مقدار بار مجاز برای بلند کردن در شرایط کاری 23 کیلو گرم است.
گشتاور اینرسی Moment Of Inertia چیست؟ توزیع جرم را با پارامتری به نام گشتاور اینرسی نشان می دهیم.

اینرسی : به مقاومت یک جسم در برابر هر گونه تغییر می گویند.

*اینرسی؛ رابطه مستقیمی با جرم دارد، هر چه جرم بیشتر باشد؛ اینرسی آن بیشتر است و تغییر حالت دادن آن مشکل تر است.
و هر چه جرم کمتر باشد؛ اینرسی آن کمتر است و تغییر حالت دادن آن آسان تر است.
*حرکت خطی اینرسی برابر است با توده آن جسم است.
اینرسی زاویه چیست؟ به خاصیتی از یک جسم که باعث مقاومت آن در برابر تغییر حرکت زاویه ی می شود.

*حرکت زاویه؛ فقط جرم تعیین کننده نیست بلکه نحوه توزیع آن نسبت به محور حرکت مهم و اثر گذار است.
هر گاه جرم جسم نزدیک محور چرخش متمرکز باشد؛ مقاومت آن کمتر و تغییر دادن حرکت زاویه آن آسان تر است.
و هر گاه جرم جسم دور تر از محور چرخش متمرکز باشد حرکت زاویه ای آن مشکل تر است.
* در مهارت های ورزشی که عمل تاب خوردن انجام می شود؛ هرچه طول وسایل ورزشی بیشتر باشد؛ شروع یا متوقف کردن آن حرکت سخت تر است.

* سرعت زاویه‌ی و گشتاور اینرسی باهم رابطه ی عکس دارند.
*در عمل تاب خوردن به دور میله بارفیکس؛ وقتی بدن باز و کشیده است، سرعت زاویه ی کاهش یافته و گشتاور اینرسی زیاد می شود.
*در ورزش اسکیت روی یخ؛ وقتی ورزشکار شروع به چرخش می کند، دست ها از محور طولی بدن دور تر می شوند سرعت چرخی آن  کاهش می یابد.
و وقتی ورزش کار؛ دست هارو به سینه خود نزدیک می کند سرعت چرخشی افزایش می یابد.
علت این امر دور و نزدیک شدن جرم به محور اصلی چرخش است. که باعث کم و زیاد شدن گشتاور اینرسی می شود.
*در راه رفتن؛ ران ها و زانو ها تا حد زیادی خم می شوند و باعث کاهش گشتاور اینرسی حول محور ران می شوند.
*در دویدن های سریع؛ زانو و ران برای نزدیک کردن جرم اندام های تحتانی به مفصل لگن، خم می شوند و باعث کاهش گشتاور اینرسی در نتیجه حرکت سریع تر می شوند.

* اگر در حرکت زاویه ی؛ شعاع چرخش دو برابر شود؛ گشتاور اینرسی چهار برابر می شود.

*هر گاه شکل دارای شل منظم باشد گشتاور اینرسی از این فرمول به دست می آید :    I = m d 2 
هرگاه جسم دارای شکل نا منظم بود گشتاور اینرسی از این فرمول به دست می آید :  I = lg + m d2
واحد اندازه گیری گشتاور اینرسی Kg. M2 است