ביומכניקה בספורט

מילים נרדפות במובן הרחב יותר

פיסיקה, מכניקה ביו-פיזיקה, קינמטיקה, דינמיקה, סטטיסטיקות

אנגל: ביומכניקה

הַגדָרָה

הביומכניקה של הספורט היא תת-תחום מדעי טבעי של מדעי הספורט והתנועה. נושא המחקר הביומכני הוא התנועות הניכרות כלפי חוץ בספורט. ביוטכנולוגיה היא סימביוזה של פיזיקה ואורגניזם ביולוגי. בעזרת מודלים ומונחים של מכניקה נעשה ניסיון לקבוע חוקים ביולוגיים.

קרא עוד בנושא: מדעי התעמלות

מִיוּן

הביומכניקה היא למעשה ב חִיצוֹנִי ו פְּנִימִי ביומכניקה מובחנת.

ביומכניקה חיצונית חוקרת שינויים במיקום גופים בעזרת מכניקה ומחולקת לקינמטיקה ודינמיקה. הקינמטיקה עוסקת בשינויים במיקום מבחינת המרחב והזמן. הדינמיקה, העוסקת בכוחות המתעוררים, מורכבת מסטטיסטיקות וקינטיקה (ראה איור)

ביומכניקה פנימית מחולקת לכוחות פנימיים פעילים ופסיביים וכוחות חיצוניים פעילים ופסיביים.

משימות ביומכניקה

מכיוון שהביו-מכניקה מוסברת על ידי חוקים פיזיים, זהו אחד הנושאים הלא פופולריים במדעי הספורט. לא ניתן להעלות על הדעת ויתור על ביומכניקה במדעי הספורט היישומי. הביומכניקה מקבלת ממדים גדולים בהרבה ממה שהניחו בתחילה. המוקד הוא כמובן על מיטוב ביצועי הדיסציפלינות הספורטיביות באמצעות ביומכניקה ביצועים. ניתן להמחיש זאת באמצעות הדוגמה של הצילום.

על מנת לתאר את רוחב הזעזוע, יש צורך ברוחב ההלם, מרחק טיסת הכדור, זווית ההמראה, גובה ההמראה, מהירות ההמראה האנכית, מהירות ההמראה האופקית ומהירות ההמראה המרחבית. החקירה של גורמים בודדים אלה מאפשרת למטב את הטכניקה בצילום הצילום. העקרונות הביומכאניים במדע התנועה משמשים לתיעוד גורמים מכניים בספורט.

עם זאת, לא רק הגברת הביצועים היא ענף של ביומכניקה, ספורט מונע גם מוצא את דרכו לביומכניקה. כך גם מחקרים על טכנולוגיית הרמה של חפצים להקל על עַמוּד הַשִׁדרָה ומניעה כאב גב דוגמאות לשימוש בביומכניקה מונעת. יתר על כן, מחקרים על מאפייני מבנה הגוף הם הנושא של ביומכניקה אנתרופומטרית. המוקד כאן הוא בחוקת הספורטאי.

תנאים מכניים

תנועה היא תמיד שינוי במיקום של גוף במרחב ובזמן.

כדי לגרום לגוף לנוע, תמיד יש צורך בכוח כלשהו.

ביטויים שונים של כוח:

כוחות פנימיים פעיליםהם כוחות שרירים שמפעילים את הגוף או חלק מהגוף בתנועה

כוחות פנימיים פסיביים: משמעות הדבר היא כמאפייני האלסטיות של השרירים ורקמת החיבור

כוחות חיצוניים פעילים: כוחות חיצוניים פעילים הם כוחות שמפעילים את גוף האדם או ציוד הספורט בתנועה. דוגמאות לכך הן רוח בעת הפלגה, זרם מתי לשחות וכו…

כוחות חיצוניים פסיביים: הכוחות החיצוניים הפסיביים מאפשרים תנועה בכלל. האינרציה של המים מאפשרת שחייה. עם זאת, הכוחות החיצוניים הפסיביים יכולים גם הם להוות מכשול. (למשל ספרינט על משטח הקרח)

עקרונות בסיסיים של מכניקה קלאסית

חוק האינרציה

גוף נשאר במצב של תנועה אחידה כל עוד לא פועל עליו כוח. דוגמא: רכב נמצא במנוחה על הכביש. כדי לשנות מצב זה, כוח צריך לפעול על הרכב. אם הרכב בתנועה, כוחות פעילים חיצוניים פועלים עליו (התנגדות רוח וחיכוך). כוחות שיכולים להאיץ רכב הם המנוע וכוח ההרדה.

חוק האצה

שינוי התנועה פרופורציונאלי לכוח הפועל ומתרחש בכיוון בו פועל הכוח.

החוק הזה אומר שצריך כוח להאצת גוף.

חוק נגד נגד

לכוח פועל תמיד יש כוח הפוך באותו גודל. בספרות לרוב מוצאים את ייעודו של actio = reactio. החוק השלישי הזה של המכניקה הקלאסית פירושו שהכוח המופעל סביב גופו של עצמו או חפץ בתנועה יוצר כוח נגד.

עקרונות ביומכניים

באופן כללי, הבנת את העקרונות הביו-מכניים כמשמעותם של שימוש בחוקים מכניים לייעול הביצועים הספורטיביים.

יש לציין כי העקרונות הביו-מכניים אינם משמשים לפיתוח טכנולוגי, אלא רק לשיפור הטכנולוגיה (ראו פלופ פוסברי באתלטיקה).

העקרונות הביו-מכאניים הם:

• עיקרון הכוח ההתחלתי המרבי
• עקרון מסלול ההאצה האופטימלי
• עקרון התיאום של פולסים חלקיים
• עקרון הפעולה נגד
• עקרון הרתיעה הסיבובית
• עקרון שימור המומנטום

קרא עוד בנושא זה בכתובת: עקרונות ביומכניים

הגדרות

מרכז הכובד של הגוף (KSP):

מרכז הכובד הוא הנקודה הבדיונית השוכנת בגוף, על ומחוצה לו. ב- KSP כל הכוחות הפועלים פועלים באופן שווה. זו נקודת היישום של כוח הכבידה.

עם גופים קשיחים, ה- KSP נמצא תמיד באותו מקום. עם זאת, זה לא המקרה עם גופים אנושיים בגלל העיוות.

אִינֶרצִיָה:

הוא רכושו של גוף להתנגד לכוח תוקף. (מכונית כבדה עם אותו נפח מתגלגלת במורד מהר יותר מאשר מכונית קלה).

כּוֹחַ F = m * a:

כוח פירושו המסה x תאוצה. כוח פועל על גוף גורם לשינוי מיקום. לכן מכוניות כבדות יותר זקוקות גם למנועים חזקים יותר כדי להאיץ באותה המהירות.

דוֹפֶק p = m * v:

המומנטום הוא תוצאה של מסה ומהירות.

זה מתברר באחד תַשׁלוּם נוֹסָף בתוך ה טֶנִיס. אם המסה (משקל המועדון) גבוהה, מהירות הפגיעה לא חייבת להיות גבוהה כמו אצל מועדון קל בכדי להשיג את אותו האפקט.

עֲנָק M = F * r:

המומנט הוא ההשפעה על גוף שמוביל להאצת הגוף סביב ציר סיבוב.

רגע המוני של אינרציה I = m * r2:

מתאר את האינרציה בעת שינוי תנועות סיבוביות.

תנופה זוויתית L = I * w:

הוא מצב הסיבוב של גוף. התנע הזוויתי נוצר על ידי כוח הפועל בצורה אקסצנטרית ונובע מרגע האינרציה המוני ומהירות הזוויתית.

עבודה W = F * s:

דרוש הרבה עבודה כדי להאיץ גוף. מוגדר ככוח הפועל על מרחק מסוים.

אנרגיה קינטית:

היא האנרגיה שנמצאת בגוף נע.

אנרגיה חיובית:

היא האנרגיה שנמצאת בגוף מורם.

עוד מידע

מידע נוסף בנושא מדעי התרגיל ניתן למצוא כאן:

• מדעי התנועה
  • תורת התנועה
  • למידה מוטורית
  • ביומכניקה
    • עקרונות ביומכניים
  • תיאום תנועה
    • כישורים קואורדינטיביים
    • אימוני תיאום
  • ניתוח תנועה
• מְתִיחָה

את כל הנושאים שפורסמו בתחום רפואת הספורט ניתן למצוא תחת: רפואת ספורט א-ת