جستجو در تالارهای گفتگو

مفهوم بیومکانیک بيومكانيك واژه‌اي مركب از bio به معني: (زيست و زندگاني) و mechanic به معني: (افزارگر) يا كاركننده يا ابزار يا به عبارتي تعميركار است كه به معني: (توان‌مندي بدني در جهت نشان دادن هستي چيزهاست.) يا به عبارتي «بيومكانيك» واژه‌اي مركب، تشكيل يافته از دو كلمة: (بيو) به معني: طبيعت و )مكانيك( به معني: عمل و كاركرد يك ماشين است. اين واژه در جمع به معني )طبيعت عمل( است. می توان بيومكانيك را از دیدگاه هنری نوعي «رياضت و زيبايي‌شناسي فيزيكي» دانست كه سعي دارد تا به طبيعت عمل يا در واقع همان «ريشة چيزها» دست يابد. بيومكانيك يعني عمل نهفته و خلاصه‌شده برگرفته از هستي «چيزها». هر پديده‌اي در هستي، يك «چيز» محسوب مي‌شود؛ پس مي‌توان به كمك تلاشي رياضت‌گونه و بدني «چيستي» يا «ماهيت» آن را متجلي كرد. بيومكانيك اعمالي است؛ خلاصه‌شده و در نهايت دقت و كنترل كه هدفش «انتقال معني يك احساس» يا «بيان احساسي نهفته در صحنه» است تقريباً در اوايل دههُ 70 ميلادی، جامعهُ بين المللی واژه "بيو مکانيک" را برای دانش مطالعه سيستم های حياتی از ديد مکانيکی انتخاب نمود. بيو مکانيک از ابزار مکانيک برای مطالعات آناتوميکی و بررسی کارکرد اندام حياتی استفاده می کند. اين علم طيف گسترده ای را از مطالعه تئوری تا کاربردهای عملی می پوشاند. مطالعه کامل مکانيک شامل دو موضوع اساسی می باشد: استاتيک، که مطالعه اجسامی است که، در اثر نيرويی که بر آن ها ااعمال می شود، در حال سکوني يا وضعيت تعادل باقی می‌مانند و ديناميک، که مطالعه اجسام متحرک است. ديناميک را به نوبه خود می توان به زير گروه های سينماتيک و سينتيک تقسيم بندی نمود. سينماتيک را می توان علم حرکت ناميد، زيرا ااين علم، در مورد روابطی بحث می کند که مابين جابجايی ها، سرعت ها و شتاب ها در حرکت انتقالی و دورانی وجود دارند. اين علم با نيروهای درگير کاری ندارد بلکه فقط به توصيف حرکت ناشی از آن ها می پردازد. سينتيک در مورد اجسام متحرک و نيروهايی بحث می کند که عمل می نمايند تا ايجاد حرکت کنند . برای روشن شدن اين مطلب که مطالب مکانيکی فوق را چگونه در مورد بيومکانيک به کار می بريم، می توان به مورد زير اشاره کرد: Dillman (1971)، سينماتيک و سينتيک حرکت تاب خوردن پا را در طول دويدن، مطالعه کرد. در حالی که، plangenthoef (1968)روش مطالعه ديناميک را با استفاده از يک کامپيوتر پيشنهاد نمود. در رابطه با تکنیکها ومهارتهای ورزشی ، بیو مکانیک باین شرح تعریف می شود: بیو مکانیک علمی است که با بکارگیری قوانین فیزیک و مکانیک در حرکات ورزشی و فعالیت های روزمره انسان تجزیه و تحلیل عمل و عکس العمل نیروهای داخل و خارجی وتاثیرات نهایی این نیروها بر بدن انسان صحبت می کند. تاریخچه بیومکانیک با وجود آنکه بيومکانيک از لحاظ انجمن های رسمی بين المللی دانش نوينی به حساب می آيد اما تاريخچه پيدايش و ادامه حيات آن چيز ديگری را نشان می دهد: در بررسی هايی که در مطالعات ارسطو در قرن 14 پيش از ميلاد صورت گرفته است، مشخص شده که وی قصد داشته تا با استفاده از تحليل های هندسی، کارکرد ماهیچه ها را در توليد حرکت حيوانات توصيف کند. حدود 2000 سال بعد، لئوناردو داوينچی (1519-1425 بعد از ميلاد) در نقاشی های آناتوميکی معروفش، مکانيک ايستادن، راه رفتن و پريدن را تشريح کرد و گاليله(1643-1564بعد از ميلاد) حدود صد سال بعد اولين تلاش ها را برای آناليز رياضی کارکردهای فيزیولوژيکی انجام داد. به خاطر تلاش های پيشگامانهwilliam Harvey (1657-1578 بعد از ميلاد) در تعريف آناتوميکی سيرکولاسيون خون در بدن، او را پدر مكانيك سيالات زيستي(biofluid) مدرن مي دانند. Alfonso Borelli را نيز به خاطر فعاليت های گسترده اش در زمينه تفسير و توضيح نيروهايی که توسط ماهيچه توليد می شود، نقش استخوان ها به عنوان محور و ارتباط تنگاتنگ سيستم استخوانی با ماهيچه ها، پدر مکانيک جامدات زيستی (biosolid) قلمداد می کنند. از اولين متوني كه به بررسي كمي بيومكانيك راه رفتن و آناليز گيت (gait) مي پرداخت، مي توان به كتابDe Muto Animalum نوشتۀ Borelli اشاره كرد. وي شاگرد گاليله بود و در كارهايش از نتايجي كه گاليله در مطالعات خود به دست آورده بود براي پيشبرد اهدافش در زمينه مطالعه بيومكانيك استفاده نمود. كارهاي اين پيشگامان در زمينه بيومكانيك توسط افراد بزرگي نظير Isaac Newoton(1727-1642بعد از ميلاد) ، Danie Bernoulli(1782-1700بعداز ميلاد)، Poiseuille Jean.L.M(1869-1799بعد از ميلاد) ، Thomas Young(1829-1773بعد از ميلاد) وبسياري ديگر پيگيري شد. بررسي تمام فعاليت ها و اقدامات اين افراد در زمينه بيومكانيك نياز به فضايي بسيار زياد براي توضيح دارد كه در اين بحث نمي گنجد. بیومکانیک در زمینه های مختلف بیو مکانیک در پزشکی بیومکانیک به استفاده از مکانیک کلاسیک در زمینه های مهندسی پزشکی و بررسی حرکت تغییرات مواد جریان های درون بدن و طرح آنها و انتقال مواد شیمیایی در محیط می پردازد پیشرفت در این شاخه به ساخت قلب مصنوعی ، دریچه های قلب ، مفاصل مصنوعی درک بهتر از عملیات و کارکرد قلب ، ریه ، شریان ها ،مویرگ ها ،استخوان ها ،غضروف ها ،تاندون ها، دیسکهای بین مهره ای و پیوندهای سیستم اسکلتی-عضلانی بدن شده است. بیومکانیک در ورزش راه رفتن بيومكانيك مطالعه سینماتیک راه رفتن انسان به کوشش ناظر متخصص و با تجربه و به کمک ابزارهای تحلیل حرکت ،بیومکانیک راه رفتن نامیده می شود . تحلیل حرکت های بدن، فعالیت های ماهیچه ای و خصوصیات مکنیکی بدن در حین راه رفتن زیر مجموعه های این مبحث دانسته می شوند . ابزاری که امروزه درخدمت ورزش است لزوما برای بیومکانیک ورزش ساخته و پرداخته نشده است. از این ابزارها در اصل در بیمارستان ها و کلینیک ها ( مثلا در آنا لیز راه رفتن معلولان و بیماران ) استفاده می شود. توپ تولید غیر استاندارد ابزار نه تنها با عملکرد غیر استاندارد آن ابزار همراه است بلکه غالبا صدمات و جراحاتی نیز در پی می آورد. بهره برداری نامناسب از فناوری های موجود جهانی در شاخت توپ فوتبال یکی از نمونه های ملموس این کمبود است. در برخی از تولیدات تغییر شکل توپ بدون محاسبه است زیرا از علم و فناوری کافی در تولید این محصول استفاده نمی شود . عواملی مانند جنس نخ توپ نوع لایه های داخلی و خارجی و ابعاد و وزن توپ در بهبود کارایی آن مو ثرند. شناسایی این عوامل و درک تاثیر هر یک از آنها از نظر فنی و مهندسی در عملکرد صحیح این ابزار دارای اهمیت است. تنیس بخش های مختلف هر ضربه با اصول بیو مکانیک ارتباط دارند بگونه ای که به درک بهتر نحوه آماده شدن برای حرکات سوئینگ به عقب، سوئینگ به جلو، تماس و فالو تروو کمک می کند . _آمادگی و سوئینگ (تاب) به عقب _آمادگی و سوئینگ (تاب) رو به عقب (حرکت رو به توپ) _آمادگی و سوئینگ (تاب) رو به جلو _لحظه تماس _ ادامه حرکت راکت فالو تروو برخی از مهمترین کاربردهای بیومکانیک در تنیس : _از اصول بیو مکانیک برای درک بهتر تکنیک های موثر و تشخیص اشکالات و تصحیح آنها استفاده کنید. _ در تنیس تعادل در حرکت ضروری است . بازیکن باید بیاموزد که سر و بالاتنه باید در هنگام زدن ضربه ثابت باشد . _آغاز همه ضربه ها با خم کردن زانوان و وارد آوردن فشار به زمین همراه است بنابراین بازیکن باید بیاموزد که زانوان خود را به نحو موثری خم کند . _برای افزایش قدرت ضربات زمینی، در طی آماده شده برای زدن ضربه ، آرنج ها باید نزدیک بدن باقی بمانند . _به منظور حداکثر ساختن قدرت، بهبود کنترل، به تاخیر انداختن بروز خستگی و جلوگیری از بروز آسیب، بازیکن باید به استفاده موثر از زنجیره هماهنگی توجه داشته باشد و ... چرخه دو دو چرخه ابزار پیشرفته مکانیکی است که که اجزای آن پس از تجزیه و تحلیل متخصصان طراحی و ساخته می شود.تغییرات شکل کلاه دوچرخه سواران در چند دهه گذشته یکی از نمونه های شاخص کاربرد علوم فنی و مهندسی در ورزش است.تغییرات در طراحی این کلاه ها نتیجه بررسی مستمر در دو زمینه ی ایمن بودن و شکل آیرودینامیکیشان است . در طراحی و ساخت کلاه دو چرخه سوار عواملی مانند وزن ابعاد جنس و يژگى های ایرو دینامیکی کلاه در نظر گرفته می شود. به همین ترتیب کو چکترین اجزای این وسیله ی پیچیده همواره در دست تغییر و باز نگریست . شنا در رقابت های بین المللی شنا اختلاف زمان یک دهم ثانیه هم می تواند مشخص کننده تمایز نفرات اول و هشتم باشد . همچنین بر اساس پژوهش های به عمل آمده بهترین شناگران کسانی اند که استارت های کار آمد تری در شروع مسابقه دارند . هدف اصلی تحقیقاتی که در این زمینه صورت گرفته است مشخص کردن کارآمدترین استارت از میان استارت های مورد نظر است تا شناگر بتواند با استفاده از استارت بهینه زمان کمتری صرف کند و رکورد بهتری به ثبت رسند. در استارت های چنگی و تکنیک چنگی داخل دارای زمان بهتری نسبت به چنگی خارج( در حدود02/0 ثانیه) است . این برتری به علت زمان کمتر سکو در تکنیک چنگی داخل (در حدود 09/0 ثانیه) نسبت به چنگی خارج است و تکنیک چنگی خارج دارای برتری زمانی 01/0 ثانیه برای پرواز و 06/0 ثانیه برای سرخوردن نسبت به چنگی داخل است. در مجموع تکنیک چنگی داخل به اندازه ی 02/0 ثانیه بهتر از چنگی خارج عمل می کند . وزنه برداری بیومکانیک با در نظر گرفتن آناتومی بدن و محل اتصال بین عضلات، به محاسبه نیروهای وارد بر عضلات در دو حالت استاتیک و دینامیک پرداخته و بدین وسیله ضریب ایمنی، حد تحمل و توان عضلات ورزشکاران را مورد بررسی قرار می دهد. این در حالی است که می-تواند از خسارات ناشی از اعمال نیروی زیاد و غیر مجاز نیز جلوگیری کند. به گزارش پورتال علمی تخصصی دانش پژوهان ورزش که نیروهای وارده بر عضلات بایسپس و ترایسپس را در حرکت یک ضرب و دو ضرب ورزشکاران رشته وزنه برداری مورد بررسی قرار دادند. در این تحلیل دو بعدی، پارامترهای سینماتیکی یک طرفه اندام تحتانی در 5 فاز حرکت 1) شروع حرکت (وزنه روی زمین) 2) کشیدن وزنه 3) وزنه در ناحیه سر 4) پائین آوردن لحظه ای وزنه 5) بالا رفتن و ارتفاع گرفتن وزنه، از سه مارکر مشخص در مرکز مفاصل مچ، آرنج و شانه استفاده و سپس تصویربرداری در صفحه فرونتال انجام شد. با استفاده از تغییر مختصات مارکرها، اطلاعاتی در مورد سرعت و شتاب نشانگرها، طول عضو و زاویه قرارگیری آن در لحظات مورد نیاز و سرعت و شتاب زاویه ای عضو بدست آمد. سپس با استفاده از پارامترهای موجود و مقادیر استخراج شده از جدول آنتروپومتری، نیروها و گشتاورهای وارد بر عضلات محسابه شد. نتایج تحقیق پژوهشگران نشان داد که مقادیر نیرو در حالت استاتیک بسیار بیشتر از حالت دینامیک و نیروی عضله بایسپس بیشتر از ترایسپس بود. این امر نشان دهنده بیشتر بودن ریسک خطر در عضله ترایسپس ورزشکاران رشته وزنه برداری می باشد. ضمن اینکه بیشترین نیروی اعمالی به عضله بایسپس در حالت دینامیک طی فاز چهارم و مرحله ای که وزنه به سمت پائین حرکت می-کند می باشد. تجهيزات تست هاي بيومكانيكي عبارتند از: ۱- صفحه نيروسنج (Force Plate ) ۲- سيستم آناليز حركت ( Motion Analysis ) ۳- دستگاه الكترومايوگرافي ( EMG ) سيستم تحليل حركت: اين سيستم برای اندازه گيری اطلاعات سينماتيکی حرکت به کار می رود. اين اطلاعات شامل جابه جايی، سرعت و شتاب های خطی و زاويه ای می شود. سيستم يادشده دارای دو بخش نرم افزاری و سخت افزاری است. بخش سخت افزاری دربرگيرندة فريم کاليبراسيون، دوربين ها و نشانگرها (markers ) است. با استفاده از اين سيستم می توان حرکت را در دو بعد (با استفاده از يک دوربين) يا سه بعد (با استفاده از دو دوربين يا بيش تر) تجزيه و تحليل کرد. گفتنی است که دوربين های آناليز حرکت دارای قابليت تصويربرداری تا نرخ 1000 هرتز (1000 فريم در ثانيه) هستند. مراحل کار با سيستم های ساخت کارخانجات مختلف، متفاوت است ولی به طور کلی مراحل کار در آزمون آناليز حرکت از قرار زير است: پس از تنظيم مکان دوربين ها، نخستين مرحله در تست آناليز حرکت، مرحلة کاليبراسيون است. در اين مرحله، از فريم کاليبراسيون (شکل زير) تصويربرداری صورت می گيرد و به اين وسيله، مشخصات مکانِ آزمون تعيين می شود. پس از اين مرحله، بر روی مفاصل مورد نظر نشانگر نصب می شود. جايگزينی مکان دقيق نشانگر، مستلزم کسب تجربه است. پس از قرارگيری نشانگرها بر روی مفاصل، از حرکت ورزشکار با دوربين هايی با سرعت بالا فيلمبرداری می شود. سپس بر روی تصاوير فرآيندهای ويدئويی صورت می گيرد و تصاوير نهايی به نرم افزار تحليل حرکت وارد می شوند. اين نرم افزار با دنبال کردن نشانگرها، اطلاعات سينماتيک حرکت را استخراج می کند. سکوی نيرو: سکوی نيرو تعامل نيرويی فرد با زمين را اندازه گيری و ثبت می کند. اين دستگاه با توجه به نيروهاي اعمالي بر صفحه آن، نيرو را به سه راستاي عمود بر هم Fx، Fy و Fz ، تجزيه مي‌کند. علاوه بر اين سه خروجي، به كمك نرم‌افزار مي‌توان مقادير زير را نيز اندازه‌گيري کرد: - گشتاورها در حول محورهای Z,Y,X - مراكز فشار ax و ay - ضرايب اصطكاك دستگاه الکترومايوگرافی (EMG ): اين دستگاه فعاليت الکتريکی عضلات را اندازه گيری و ثبت می کند. الکترودهای اين دستگاه بر دو نوع سوزنی و سطحی می باشند. تصوير اين دو نوع الکترود در زير آمده است: فعاليت های ماهيچه ای در حين انجام حرکات ورزشی توسط اين دستگاه قابل اندازه گيری هستند. اين دستگاه ها غالباً دارای 4 يا 8 کانال اندازه گيری می باشند. منابع: bme.mshdiau.ac.ir [Hidden Content] bme.aut.ac.ir [Hidden Content] [Hidden Content] معرفی بیومکانیک و مهندسی ورزش ( دکتر احمد رضا عرشی و مهندس الهام شیرزاد)