الفصل الأول
مقدمة عامة فى الميكانيكا
• ما هي الميكانيكا الحيوية :
• تقسيم علم الميكانيكا:
• لتطور التاريخي للميكانيكا الحيوية (البيوميكانيك)
• تعريف الميكانيكا الحيوية :
• تقسيمات الميكانيكا الحيوية :
• إغراض الميكانيكا الحيوية :
• أهداف الميكانيكا الحيوية في المجال الرياضي :
• مجالات الدراسة للميكانيكا الحيوية
• أهمية دراسة الميكانيكا الحيوية :
*******
المقدمة :
مرت عملية دراسة حركة الجسم البشري بمراحل تطوير متعددة ارتبطت بظهور العديد من الأجهزة والأدوات التي استعانت بها العلوم الأخرى في شتى المجالات الدراسة العلمية ، فبالقدر الذى تحقق فيه تطور لهذه الأجهزة والأدوات ، تطورت دراسة الحركة سواء كان في الحياة العامة أو في الأداء المتميز كالأداء الرياضي.
ولذلك اهتم الباحثون منذ مطلع القرن العشرين بدراسة حركة الإنسان بشكل عام ، واستناداً إلى الأسس العامة لهذه الحركة وفق القوانين الطبيعية بدأ المختصون في مجال التربية الرياضية بدراسة أنواع الحركة وأشكالها والقوى المسببة لها.
والبيوميكانيك أو الميكانيكا الحيوية هي ذلك العلم الذى يبحث في حركة أي كائن حي من جميع النواحي (التشريحية – الفسيولوجية – النفسية – البدنية ـ الميكانيكية ـ الفيزيائية) ، والذي يتعامل مع القوة المؤثرة على الأجسام الحية سواء في الحالة السكون أو الحركية ، وهذه الحركة قد يكون فوق سطح الأرض أو الكواكب ، أو في وسط مائي أو في الفضاء .
وتعني الميكانيكا الحيوية بأنها دراسة السلوك الحركي في ضوء القوانين والمبادئ الفيزيائية العامة ، وهى بهذا المفهوم تعتمد على طرق البحث في الفيزياء التقليدية وما توصلت إليه من طرق ووسائل في محاولة لتطبيق ما يمكن تطبيقيه على الجسم البشري.
كما أن فهم القوانين الميكانيكية يسمح أيضاً بإيجاد حلول جديدة للإعداد ، وكذلك فإنها تعمل على أن تكون الفترة التعليمية قصيرة ، وبالتالي إيجاد مقدرة ممتازة ، من خلال التحليل الميكانيكي يمكن التوصل إلى حالات جديدة وملائمة لتطوير الأداء الفني ، وتحقيق مبدأ الاقتصاد بالجهد.
ويمثل الأداء الفائق للاعبي المستويات العليا مجالاً للدهشة والتعجب من هذا الإتقان والذي يتعدي مستوى التصور والمعرفة بطبيعة الأداء البشري ، كما أن ملاحظة السلوك الحركي للأطفال وما يطرأ عليه من تطوير ذات درجات صعوبة عالية بسهولة ويسر في حين يعجز أو يتعثر الآخرون في أدائها .
ما هية الميكانيكا الحيوية :
علم الميكانيكا هو احد فروع علم الفيزياء وهو العلم الذي يبحث في حركة وسكون الأجسام المختلفة سواء كانت حركة الكواكب في الكون أو الأجسام الصغيرة. البيوميكانيك علم دراسة القوانين العامة للحركة والتأثير الميكانيكي المتبادل بين الأجسام ، والحركة هي إزاحة لجسم بالنسبة لجسم آخر في الفراغ والزمن ، والتأثير الميكانيكي هو ذلك التيار المتبادل بين الأجسام الذى يغير أو يحاول تغيير طبيعة الحركة.
والميكانيكا الحيوية هو علم دراسة القوانين العامة للحركة والتأثير الميكانيكي المتبادلة بين الأجسام ، وأصبح مصطلح الميكانيكا الحيوية شائع الاستخدام منذ السبعينات على أنه مجال الدراسة الذي يختص بالتحليل الميكانيكي لحركة الأجسام الحية.
وتذكر سوسن عبد المنعم وآخرون تعريف الميكانيكا بأنة العلم الذي يبحث في الحركة النسبية للأجسام مستقصيا مقوماتها وشتى صورها وكذلك سكونها النسبي
*ويقال إن الجسم يكون ساكنا في فترة زمنية معينة إذا ظل شاغلا وضعا واحدا في الفراغ إثناء هذة الفترة
*إما إذا شغل الجسم وضعين مختلفين في لحظتين متتاليتين فأنة يقال إن الجسم متحرك ويجب ملاحظة إن السكون والحركة حالتان نسبيتان فليس هناك سكون مطلق أو حركة مطلقة فعندما نقول إن جسما ما يكون ساكنا فإننا نقصد إن وضعة لا يتغير بالنسبة للمشاهد الذي يدرس حالة هذا الجسم ولكنة قد يكون متحركا بالنسبة لمشاهد أخر .
فإذا جلس شخصين في قطار متحرك فان كلا منهما يكون ساكنا بالنسبة للأخر إما بالنسبة لشخص أخر خارج القطار فأنة يلاحظ أنهما يتحركان بنفس سرعة القطار وكذلك الأجسام الثابتة على سطح الأرض تكون ساكنة بالنسبة لبعضهما ولكنها تتحرك جميعا تتحرك بنفس حركة الكرة الأرضية بالنسبة لمشاهد موجود في كوكب أخر
أقسام علم الميكانيكا :
(أولا) الاستاتيكا statics :ـ
الاستاتيكا هو فرع الميكانيكا الذي يبحث في سكون الأجسام تحت تأثير مجموعة من المؤثرات تسمى القوى وتوصف القوى التي لا تغير في حالة الجسم بأنها متزنة ويقال للجسم أنة في حالة توازن تحت تأثيرها ولذلك فان الاستاتيكا تسمى أحيانا (علم توازن الأجسام )
(ثانيا) الديناميكا Dynamics :ـ
والديناميكا هي فرع الميكانيكا الذي يبحث في حركة الأجسام الصلبة وتنقسم الديناميكا إلى قسمين رئيسين :ـ
1- الكينماتيكا kinematics :ـ
وهى تبحث في خصائص الحركة من الوجهة الهندسية (وصف الحركة وصفا مجردا دون التعرض للقوى المسببة لها ) كالموضع والإزاحة والسرعة والعجلة .
2- الكيناتيكا kinetics :ـ
وهى تبحث في تأثير القوى المسببة أو المغيرة للحركة .
وللميكانيكا سحر خاص يميزها عن سائر العلوم الأخرى فهي ترتبط ارتباطا وثيقا بتفسير ظواهر يومية عديدة تتعلق بحركة الأجسام وسكونها حول كل فرد منا كما أنها تخضع خضوعا كاملا يعد محددا جزا من المبادى والقوانين الأساسية يندرج تحتها كل ما يحيط بنا من اصغر الجسيمات على مستوى الذرة إلى اكبر الأجرام السماوية في عالمنا اللانهائي .
التطور التاريخي للميكانيكا الحيوية (البيوميكانيك)
مر علم البيوميكانيك بكثير من التطور على ايدى العديد من العلماء من العصر قبل الميلاد حتى العصر الحديث وكان أرسطو (322/284ق م) أول من أشار إلى هذا العلم وأثراهما على حركة الأجسام وشرح اثر حركة الذراعين على سرعة العدو .ووصف حركة المشي .
كما ساهم أرشميدس (278/212ق م) في تطور العلم بطريقة غير مباشرة بتطوير قوانين الحركة في السوائل
كما برهن جالن (131/201م) والطبيب المعروف إن الدفع الحركي ينتقل من المخ إلى العضلات عن طريق الأعصاب وكان تشريح جالن يمارس على الحيوانات (القردة/ والكلاب /والأغنام / وكذل الفيلة ) ولكن لم يحدث عندئذ تطور كبير جديد بالذكر ويرجع السبب في قصر أبحاثة على الحيوانات إلى أنة لم يكن بالامكان في ذلك الوقت أجراء هذة الأبحاث على الإنسان أو على حركاتة .
وكان ليوناردو دافنشى (1452/1519) أثرة في تطوير العلم حيث اهتم بدراسة حركة الإنسان وتركيب جثة وأوضح إن جسم الإنسان يخضع إلى قوانين الميكانيكا ووضح وصف ميكانيكا لجسم الإنسان في عدة اواضاع باستخدام النماذج .
وجاء الفونسوبوريلى (1608/1679م) وهو طبيب وعالم رياضيات ايطالى وكان تلميذ جاليليو واهتم بتطبيق المعادلات الرياضية لحل مشاكل الحركة واظهر عمل الروافع في جسم الإنسان وأوضح إن العضلات تعمل وفقا لمعادلات ميكانيكية واضحة ووضع كل أبحاثة في كتاب يعتبر في الواقع خاصا بالميكانيكا الحيوية ويعتبر بوريللى أول من وضع تدريبات العلاج الطبيعي على أساس ميكانيكي كما ساهم نقولا اندريا (1658/1742م) في وضع أساس العلاج الطبيعي .
وفى عام (1836م) نشر عالمان من علماء وظائف الأعضاء الالمانى هما ى.ب فيبر ابحاثهما المنتظمة عن الحركة الانتقالية للإنسان وعن حركة المشي (ميكانيكا آلات المشي الإنسانية) ولقد استخدم في ابحاثهما طرقا رئيسية متعددة وكانت النظرية الخاصة بهما والمتعلقة بحركة المشي (الحركة البندولية البحثية وحركة تبديل الأرجل تتم فقط على أساس تأثير قوة الجاذبية الأرضية أساس للأبحاث التي قامت فيما بعد بمعارضة هذة النظرية .
وكان نيوتن (1642/1727م) علامة بارزة من علامات تطور علم دراسة الحركة الإنسانية بوضعة القوانين الميكانيكية الأساسية .
كما ساهم توماس ادسون (1880م) في تطور علم الميكانيكا الحيوية بطريقة غير مباشرة عن طريق تطوير لأجهزة التصوير السينمائي .
وفى منتصف القرن التاسع عشر (1880م) قدم مجموعة من العلماء الفرنسيين أبحاثا عدة عن طريق جديدة لبحث الحركات وهما مارى ودسمنى حيث ادخلا تطويرت على التصوير المتتابع دائريا مع اكتشاف تكنيك خاص بالمشي السريع لتستخدمة فرق المستعمرات .
وقد حقق العلم تطورا باكتشاف أبحاث العالمان الألمانيان فيشر وبرون عام (1938م) في أوزان وكتل أجزاء الجسم ومركز الثقل وقد استنبطا عن طريق ابحاثهما طريقة جديدة لتحديد مركز الثقل وكان منطلقهما في ذلك هو تحديد مركز الثقل لأجزاء الجسم باستخدام أجزاء الجثث وقد تم تحديد مسار (المسافة ــ الزمني) للجسم باكملة ولأجزاء الجسم كل على حدة بطريقة عملية .
وقد استكمل العالم السوفيتي برتشتاين الأبحاث التي قام بها فيشر وبرون والتي تختص بالتصوير المتتابع الدائري والخاص (بالمسافة /الزمن)
ويعتبر لسجافن (1837/1909م) من العلماء الذي اهتموا بالتشريح والفسيولوجي كأساس لعلم الميكانيكا الحيوية ولتوضيح الارتباط بينهما في المجال الرياضي كما عالج علاقة البيئة المحيطة وإثرها على الجسم البشرى
وفى عام (1854/1941م) واصل كراسوكوفا تلميذ لسجانت ومعة كونيكوف عام (1939م) وهو أستاذ الميكانيكا الحيوية بمعهد لينجراد للثقافة البدنية دورا كبيرا في إعداد الرياضين .
كما أدى التطور في الرياضات المختلفة إلى الإسراع بتطوير الميكانيكا الحيوية وقد تطورت معظم الدول الميكانيكا الحيوية للحركات الرياضية في إطار المناهج الرياضية.
ولقد كان معدل التطور في علم الميكانيكا الحيوية للحركات الرياضية بطيا إلى إن ستندلر (1942م) مرجعا يوضح به الفؤاد التي يمكن إن يقدمها.
وعندما تطور البحث العلمي لدراسة وتحليل عناصر حركات الإنسان وسلوكه الحركي واجه نفس المشكلة ، واقترحت مسميات عديدة لاختيار اسم لهذه المساحة الجديدة ، فقد استخدم مسمى علم الحركة للإنسان Kinesiology ، والذي يتعامل مع معطيات متعلقة بعمل ووظيفة الجهاز العضلي والعظمي لجسم الإنسان ، وفيما بعد لافت الدراسة المتعلقة بتطبيق مبادئ الميكانيكا على حركات الإنسان قبولا واسعاً كجزء متكامل من علم الحركة للإنسان . وعند هذه النقطة أصبح من الواضح أن علم الحركة فقد صلاحيته وصف في تحديد وصف هذا الجزء من علم الذي يتعلق بأي من الجهازين العضلي والعظمى أو مبادئ الميكانيكا المطبقة على حرك الإنسان.
وقد عقد الموتمر الدولي الأول حول المشكلات الأساسية للميكانيكا الحيوية للحركات الرياضية بمدينة لينرج سنة (1960م) ولم تبداء تلك المرحلة الأخيرة من مراحل هذا التطور في الدول الرأسمالية تم عقدت أول ندوة أو لقاء عالمية في البيوميكانيك في مدينة زيوريخ بسويسرا سنة (1967م) تحت رعاية لجنة البحوث بالمجلس الدولي للرياضة والتربية الرياضية التابعة لمنطقة اليونسكو العالمية وقد عقد اللقاء الثاني في انيدهوفين بهولندا (1969م) وكان اللقاء الثالث في روما (1971م)وكان قويا ثم الموتمر الرابع في جامعة بنسلفانيا بالولايات المتحدة سنة(1973م)
كما أنشئت الجمعة الدولية البيوميكانيك (IsB) في أغسطس سنة (1973م) بغرض التبادل الأفكار والإنتاج العلمي ومعاونة اللقاءات المحلية وتقديم المشورة العلمية للباحثين .
كما ساهم تكوين الجمعية الدولية لتحليل العمل العضلي في علم الحركة (IsEK) إلى نمو ها القطاع في البيوميكانيك .
وفى عام (1985م) صدرت مجلة الميكانيكا الحيوية الرياضية ومع تطور التقنيات الحديثة في التصوير والإمكانيات الهائلة في تكنولوجيا المعلومات وخاصة في وضع وتصميم برامج الكمبيوتر إلى تطوير كبير جدا في طرق تطبيق القوانين والقواعد الخاصة بالميكانيكا الحيوية في المجال الرياضي مع ظهور شركات خاصة في تصميم الأدوات وأجهزة التصوير الحديثة وتصميم برامج التحليل الحركي على أجهزة الكمبيوتر ووجود منصات لقياس القوى وكذلك التقدم في ماكنيات التصوير ذات السرعات العالمية في كاميرات فيديوا أو سينما .
و قد مثل اختلاف الرأي حول طبيعة الميكانيكا الحيوية , و حول المشاكل المتعلقة بطرق بحثها تحذيرا لها من أن تتخذ لنفسها مصطلحات الميكانيكا , ويبلغ خطر الخوض فى الميكانيكا الحيوية , بطريقة غير منطقية dialect أقصى درجات بالنسبة للرياضة . و يتمثل هذا الخطر بوضوح عند محاولة استيضاح جوانب الميكانيكا الحيوية باستخدام ما توصلت إليه الميكانيكا , و تطبيق ذلك على أبسط العلاقات التى تربطها بمشاكل الحركات المكتسبة عن الميكانيكا الحيوية أساسا متكاملا لفهم طبيعتها المركبة حتى لو اضطرتنا النواحى العملية فى ميدان الرياضة لعمل ذلك , حيث أن تلك الطريقة لا يمكن أن تعطينا الإجابة الكاملة .
لذا اهتمت الميكانيكا الحيوية فى العصر الحديث باستنباط القوانين الطبيعية التى تحكم حركة الجسم البشرى فى ضوء خصائصة التشريحية والفسيولوجية و النفسية و علاقتها بإنجاز الواجب الحركي المطلوب.
إن على الميكانيكا الحيوية ضرورة المساعدة فى إيجاد الإيضاحات الأخرى لذلك , فإنه من الممكن بطرق أبحاثها تحدد الظواهر الميكانيكا للعلاقات البيولوجية بشكل موضوعى غير أن تحل محل فسيولوجيا العضلات , أو فسيولوجيا الأعصاب , أو علم النفس , أو أن تحاول بطرق ووسائل غير صحيحة العثور على حلول لم تتمكن العلوم الأخرى المعنية بها من إيجاد الحلول لها حتى الآن . و من هذا المنطلق نشأ الرأي داخل أوساط المهتمين بالميكانيكا الحيوية حول ضرورة توحيد علم التشريح , الميكانيكا , الطبيعة الحيوية , وظائف الأعضاء , و علم النفس جميعا داخل الميكانيكا الحيوية , و معنى هذا أن الميكانيكا الحيوية تعتبر علما مركبا .
و قد استوجبت أبحاث الفضاء فى الآونة الأخيرة , القيام بحل مشاكل جديدة فى مجال الميكانيكا الحيوية , اقتضت قيامها السريع بالتنبؤ العلمى الحاسم فيما يتعلق بحركات الإنسان تحت تأثير الظروف الشديدة التغير نتيجة لانعدام الوزن ( عجلة السقوط<> 9.81 م/ث2 ) .
و ينصب الاهتمام الخاص بالممارسة العملية للرياضة – مستعينة بالميكانيكا الحيوية – على إكمال فن أداء الرياضة سواء عن طريق التدريب أو من خلال دروس التربية الرياضية أيضا. و يلاحظ أن التدريب ( فى دروس التربية الرياضية ) يرفع المستوى الفنى المتوفر لمسار الحركة عن طريق التدريب الواعى .
و يتطلب التدريب المثمر أول ما يتطلب , توفر كل من الشخص الرياضى و المدرب لمسار الحركة المناسبة , و لا يجب أن يقتصر التعريف بالحركة على تخيلها , بل و يجب أن يتم ذلك عن طريق أجهزة معينة (أجهزة قياس الحركة ) حتى يمكن عقد المقارنات لاستنباط المسار الأمثل للحركة , يضاف إلى ذلك ضرورة توفر كافة المعلومات توفرا سريعا , و كذلك القيم التى تزيد من فعالية التدريب بطريقة ملحوظة . حيث يتيح ذلك إمكانية اجراء التعديلات فورا . و ثالث ما يجب توفره للتدريب ذى الفاعلية العالية , المعلومات التى تم تحليلها و المتعلقة بإمكانيات الرياضي البدنية و النفسية , وكذلك ما يلائمه من أمور.
و قد مهدت الأبحاث العلمية فى ميدان التشريح , الميكانيكا الحيوية , الطبيعة الحيوية , الكيمياء الحيوية , وظائف الأعضاء , و علم النفس , الأساس العلمى لإجراء مثل ذلك التدريب الفنى , و إذا ما أضفنا إلى ذلك المناهج الرياضية كمادة أساسية , فإننا نرى أنها تكون فى مجموعها مجال عمل مركب لإجراء الأبحاث الخاصة بالحركة .
و يمكن على أساس من هذا الإدراك المتكامل أن نحدد الواجبات الأساسية للميكانيكا الحيوية لحركات الرياضية فى النقاط التالية :
أولا : وضع البحوث الخاصة بالأداء الرياضى الأمثل , و معنى ذلك معرفة أنسب الحلول الميكانيكية الحيوية , كما هو أمامنا من حركات رياضية مطروحة للبحث.
ثانيا : تعميم المعلومات المكتسبة حول فن الأداء الأمثل لأنواع الرياضة كل على حدة, ووضع ذلك فى صورة أسس ثابتة للميكانيكا الحيوية , بما يخدم فن الأداء الرياضى الأمثل .
ثالثا : مواصلة تطوير مناهج البحث الخاصة بالميكانيكا الحيوية .
رابعا : تطوير مناهج البحث النوعية , فيما يتعلق بالميكانيكا الحيوية , من حيث سرعة و فردية الحصول على المعلومات لإستخدامها فى التدريب فنيا ( المقارنة بين القيمة المرجوة و القيمة القائمة بإستخدام أجهزة قياس الحركة المتوفرة ) .
خامسا : الاستناد على استخدام أسس الميكانيكا الحيوية فى التدريبات الخاصة الهادفة إلى تطوير القدرات البدنية و النفسية المطلوبة ( القوة , السرعة , رشاقة الجسم , القدرة على رد الفعل و سرعته ) .
المصطلح العلمى للميكانيكا الحيوية :ـ
إن مصطلح الميكانيكا الحيوية في اللغة الإنجليزية هو Biomechanics وتنقسم إلى قسمين ميكانيكا mehanics والأخر Bioوهو حياة .
تعريف الميكانيكا الحيوية :ـ
• .يعرفه طلحة حسام الدين بأنه مجال الدراسة الذي يختص بالتحليل الميكانيكي لحركات الأجسام الحية.
• وقد عرفة ويلز ولوتجيز (1976م) بأنة ذلك الشكل في علوم الدراسة الحركة والذي يتعامل مع القوة الموثرة على الأجسام الحية سواء في حالة السكون أو الحركة .
• وعرفة هانز بأنة دراسة كل من تركيب ووظيفة الأجهزة البيولوجية من خلال نظريات الميكانيكا .
• وبعرفة هوخموث (1975م) البيوميكانيك بأنة علم تطبيق القوانين والمبادئ الميكانيكية على سير الحركات الرياضية تحت شروط بيولوجية معينة .
• وبعرفة ميلر ونيلسون (1973م) بأنة العلم الذي يبحث تأثير القوى الداخلية والخارجية على الأجسام الحية.
• وتذكر سوسن عبد المنعم وآخرون (1977م) إن البيوميكانيك هو العلم الذي يهتم بدراسة وتحليل حركات الإنسان تحليلا كميا ونوعيا بغرض زيادة كفائة الحركات الإنسانية .
• بينما بعرفة جابر بريقع وخيرية إبراهيم (2002م) الميكانيكا الحيوية ه دراسة القوى وتأثيراتها على النظام الحسي .
•
تقسيمات الميكانيكا الحيوية :
ينقسم علم الميكانيكا الحيوية إلى .
1-الميكانيكا الحيوية :ـ
وهى تقوم بدراسة القوانين الأساسية التي تحكم حالة الجسم من السكون والحركة وهى تشمل
(أ) الاستاتيكا الحيوية :ـ
التي تختص بالتحليل واتزان القوى الموثرة على الأعضاء المختلفة إثناء حالتي السكون أو الحركة بسرعة منتظمة .
(ب) الديناميكا الحيوية :ـ وهى تقوم بدراسة .
1ـ الكينامتيكا :ـ وهى تحدد العلاقة البدنية لحركة الأعضاء و الشكل الخارجي للأداء الحركى دون التطرق لمسببات القوة.
2ـ الكيناتيكا :ـ وهى تحدد الحركات الناتجة عن مؤثر القوي فى الأداء.
2ـ الميكانيكا الحيوية التطبيقية :ـ وهى تهتم بالتالي
(أ) تحسين الحركة :ـ وهذا له أهمية في ميدان التأهيل الطبي المهني والفني والرياضي .
(ب) تحسين الأدوات وذلك حتى تناسب قدرات الإنسان التشريحية
ومن خلال هذا التقسيم يتضح إن علم الميكانيكا الحيوية له جوانب متعددة يقتضى التعاون بين الخبراء في التخصصات المحللة حتى يمكن التوصل إلى انسب الحلول للمشاكل المتعلقة بحركة الإنسان .
ويشير جابر بريقع وخيرية السكري أنة من الأفضل إن نطلق مصطلح(الميكانيكا الحيوية في المجال الرياضي ) حيث تكون أكثر وضوحا ووصفا لمجالنا الخاص بالتربية البدنية والتدريب الرياضي .
أغراض الميكانيكا الحيوية :
1ـ البحث العلمي وفق التقنيات في مجال التربية الرياضية والمجال الرياضي وذلك لتحديد المجال الامثل
2- تحديد القوانين الميكانيكية التي تحكم الأداء الحركي في كل رياضة
3ـ تطوير مناهج البحث الخاصة بالميكانيكية الحيوية (تطوير أجهزة ـ استخدام أدوات ـ وضع قوانين )
4ـ بحث طرق الأداء الفني المثالية في مختلف الأنشطة
5ـ تطوير واكتشاف انسب الطرق لتعليم وتدريب الحركات الرياضية
6ـ وضع اختبارات موضوعية لتقيم الحركات الرياضية وذلك للتعرف على أخطاء الأداء واكتشافها إثناء الأداء الرياضي .
7ـ وضع التدريبات البدنية (القوى والسرعة .......... بالأدوات والأجهزة الحديثة أو بدون وفق المعايير الميكانيكية وقواعد وقوانين الحركة .
8ـ أجراء الدراسات المقارنة بين الأداء الموجود والأداء القائم باستخدام الأداء الحركي .
علاقة البيوميكانيك بالعلوم الأخرى:
تطور علم البيوميكانيك في الوقت الحاضر بفعل التطور الكبير للمعرفة والتقدم في صناعة الأجهزة المختلفة ذات العلاقة بتحديد الخصائص والمتغيرات المؤثرة في حركة الرياضي ، ولمعرفة دقائقها التي قد تختفي عن العين المجردة في ملاحظتها لتثبتها ، وما الأرقام القياسية والمستويات العالية في الأداء والتي وصلت إلى درجة متقدمة جاءت نتيجة لدراسة الحركة دراسة وافية من حيث زمانها ومكانها والقوى المسببة في حدوثها والمؤثرة على مسارها الحركي . وإن أهم ما يحتاج إليه العاملون في التربية الرياضية هو دراسة حركة الرياضي ، وتحليلها لمعرفة دقائقها ، وضم النواحي الديناميكية ومكوناتها وقيمها مع دراسة المسار الحركي الهندسي و الزماني للوقوف على العوامل المؤثرة على التوازن في الجسم مثلاً عن طريق القوانين التي تطور نظريات التربية الرياضية كأساس للتقويم ، حيث نجذ أن البيوميكانيك يعتمد على :
علم التشريح :
بصفته علماُ يهتم ببناء جسم الإنسان وتكوينه (عظام ، مفاصل ، عضلات ، أنسجة ، أوتار) واعتماد العمل العضلي في الجسم على نظام الروافع في حركاته المختلفة ، فلا بد من معرفة منشأ و اندغام العضلة كنقطة لتأثير القوة أو المدى الحركي للمفاصل وأنواعه وحركاتها مثل حركة الساق والقدم عند الثني أو المد في حركات ضرب الكرة وتأثير الثني فيهما على حركات مفصل الفخذ كمحور للحركة يتميز بأنه من المفاصل ذات الثلاثة محاور ، أي تسمح حركته بالثني والمد الزائد ، فضلاً عن التبعيد والتقريب وحركات التدوير ، لذا فإن الجهاز الحركي هو المعني بشؤون حركة أجزاء الجسم بمختلف أنواعه ، وإن جسم الإنسان يحكمه تكوينه وتركيبه من الناحية التشريحية ، لذا نجذ أن دراسة الحركات لكل مفصل طبقاً لطبيعته من الأمور المهمة الواجب فهممها فهماً عميقاً.
الفسيولوجيا :
هو علم يهتم بدراسة وظائف جسم الإنسان وأنسجته لأن جسم الإنسان يعمل وحدة واحدة متكاملة ، أي أن هناك بين علم الجهازين العصبي المركزي والعضلي ، وتطور علم البيوميكانيك يهتم بتطور النظريات المختلفة لفسيولوجية الجهاز العصبي – العضلي.
الرياضيات والفيزياء :
من خلالهما يمكن إيجاد الحلول الكثيرة المتعلقة بقياس جسم الإنسان والدقة في وضع النتائج بإيجاد العلاقة والأسباب التي تؤدي حدوث الحركة من خلال قوانين التعجيل والقصور الذاتي والمقذوفات والاحتكاك والجذب الأرضي وعلم الموائع التي جميعها اهتمت بدراسة النقاط المادية لجسم الإنسان سواء فيزيائية الموائع ذات العلاقة بطوفان الجسم ، أو قوانين الإزاحة ، وسرعة سقوط الأجسام قد ساهمت في الحصول على نتائج ذات نتائج موضوعية ساهمت في تقدم علم البايوميكانيك وتطوره.
علم النفس :
حيث نجح أن العلماء السيكولوجيين دأبوا في دراسة حركة الإنسان لأنها صور مختلفة عن سلوكه الذي يعبر بطريقة غير مباشرة عن نفسية الكائن الحي وجميع المعلومات التي حصل عليها من تفسيرات للتركيب السيكولوجي في عملية التعلم هي نتيجة لملاحظة حركة الإنسان في المواقف التعليمية المختلفة.
العلوم التربوية:
كما أن للبيوميكانيك علاقة بنظريات التربية الرياضية لأنه يهتم بإيجاد الحلول ووضع الطرق والنتائج الملائمة والمطابقة لحركات الإنسان للوصول إلى التكنيك الجيد.
ومن هنا علينا أن نذكر النواحي الأساسية الآتية:
إن أي حركة رياضية مهما كانت دقيقة لها متطلبات بيولوجية وتشريحية وفسيولوجية بدون تمازجها لا تؤدي الغرض الأساسي وهو الحركة الكاملة.
• لكل حركة رياضية أساس في إنتاج العمليات السيكولوجية المرئية.
• إن أي حركة هي نتاج لاستعمال الإنسان للقوانين الميكانيكا المختلفة.
• إن مصدر أي حركة ناتجة عن الجهاز العصبي المركزي وعن طريق الأعصاب يتم تحريك العضلات .
أهداف الميكانيكا الحيوية في المجال الرياضي : ـ
1ـ تحسين الأداء
2ـ منع الإصابة وعمليات التأهيل بعد الإصابة
3ـ تحسين الأداء الفني (التكنيك)
4ـ تطوير واستخدام أدوات جديدة
5ـ تحسين التدريب
6ـ تكنيكات لتقليل من فرص الإصابة
7ـ تقليل الإصابة عن طريق تصميم المعدات
مجالات الدراسة للميكانيكا الحيوية :
1ـ مجال دراسة الحركات الرياضية
2ـ المجال الطبي ( التأهيل المهني )
3ـمجال الصناعة والإنتاج
4ـ مجال التطوير الحركي للإنسان
5ـ مجال الحركة في الفراغ
6ـ التعلم الحركي
موضوعات الدراسة للميكانيكا الحيوية :ـ
الواقع إن هناك فرقا بين الميكانيكا الحيوية العامة والخاصة للحركات الرياضية فالعامة تعتبر علما رئيسيا من العلوم الطبيعية قائما بذاتة ولذلك فهي لا تخضع بنوع معين من أنواع الرياضة ولكنها تشمل كل ألوانها إما الخاصة فتقوم بتحديد التكنيك الرياضي ولكنها تشمل كل ألوانها إما الخاصة فتقوم بتحديد التكنيك الرياضي للون معين من ألوان النشاط الرياضي ولذلك فهي تدرس بالأقسام الخاصة بهذة اللوان الرياضية في كليات ومعاهد التربية الرياضية مثل قسم ألعاب القوى أو التمرينات والجمباز أو الرياضات .. ولما كانت الميكانيكا الحيوية لا تقتصر في بحثها ودراستها على الحركات معينة خاصة برياضة معينة ولكنها تتسع لتشمل جميع الحركات الرياضية بما فيها العامة والخاصة ولذلك فأنة من غير الممكن إن تستطيع الوفاء بكل ما يخطر على ببالنا من حركات خاصة وأنها من العلوم الحديثة جدا لذلك سنقتصر هنا على عرض الموضوعات الهامة فقط والتي ستمكننا من فهم نواة الميكانيكا الحيوية فهما صحيحا وهذة الموضوعات هي : ـ
1ـ تعريف المادة
2ـ مجالات البحث في الميكانيكا الحيوية
3ـ الإغراض الخاصة للميكانيكا الحيوية
4ـ موضوعات الدراسة
5ـ تاريخ الميكانيكا الحيوية
6ـ القوانين الرئيسية للميكانيكا
7ـ صفات واستعدادات جسم الإنسان
8ـ القوى الخارجية في الحركات الرياضية
9ـ التأثير المتبادل بين القوى الداخلية والخارجية
10ـ التكنيك الرياضي والمنحى الخصائص للحركة (تكوين الحركة)
11ـ أسس الميكانيكا الحيوية
كذلك يلزم لدارسي الميكانيكا الحيوية إلا يهملوا الناحية العلمية فيقوموا بدراسة طرق البحث والاختبارات الخاصة بالمادة بأنفسهم ومنها
• تحديد مركز ثقل جسم الإنسان وعزم القصور الذاتي له في أوضاع مختلفة .
• التصوير السينمائي (استخراج مسار المسافة ـ الزمن والسرعة ـ الزمن مكن الفليم السينمائي لحركة رياضية معينة )
• قياس القوى (استخراج مسار القوى ـ الزمن لحركة الوثب العالي )
أهمية دراسة الميكانيكا الحيوية :
1ـ يساعد الفرد على إتقان الأداء الحركي والوصول بالحركة إلى المستوى المطلوب بكفاءة وكفاية
2ـ يساعد الفرد على تفهم الحركات التي يقوم بها مما يساعد على أدائها بطريقة سليمة وكذا تجنبة الحوادث والخطورة .
3ـ يساعد الفرد على الإحساس بالقوم المعتدل وحسن استخدام أطراف الجسم واجزائة المختلفة
4ـ يوفر للفرد القدرة على تقويم الحركات من حيث تأثيرها على التكوين البدنى وكذا معرفة الأخطاء وأسبابها
5ـ يساعد الرياضي في الوصول إلى مستوى البطولة إذا توفرت لدية الإمكانيات وذلك بتطبيق المبادئ والقوانين الميكانيكية والحركية في التدريب
6ـ يوفر للفرد القدرة على تحليل الحركات المختلفة
7ـ يسهل على المعلم عملية التعليم وذلك باستخدام الأسس العلمية من حيث تحليل الحركات الرياضية وبالتالي أمكان تحديد الأخطاء واكتشافها والعمل على اصلاحها مع معرفة النقاط الفنية الخاصة بكل مهارة حركية .
8ـ يساعد المعلم على وضع البرنامج المناسب تبعا للسن والجنس والحالة الصحية وكذا وضع برنامج للمعاقين .
