Biomechanika ve sportu

Úvod

Biomechanika ve sportu zahrnuje podrobnou analýzu sportovních pohybů s cílem minimalizovat riziko zranění a zlepšit sportovní výkon. Sportovní a pohybová biomechanika zahrnuje oblast vědy zabývající se analýzou mechaniky lidského pohybu. Týká se popisu, podrobné analýzy a hodnocení lidského pohybu při sportovních aktivitách. Mechanika je odvětví fyziky, které se zabývá popisem pohybu/pohybu a tím, jak síly vytvářejí pohyb/pohyb. Jinými slovy, sportovní biomechanika je věda vysvětlující, jak a proč se lidské tělo pohybuje tak, jak se pohybuje. V oblasti sportu a cvičení je tato definice často rozšířena tak, aby zohledňovala také interakci mezi výkonným sportovcem a jeho vybavením a prostředím. Biomechanika se tradičně dělí na oblasti kinematiky, což je obor mechaniky, který se zabývá geometrií pohybu objektů, včetně posunutí, rychlosti a zrychlení, aniž by bral v úvahu síly, které pohyb vyvolávají, zatímco kinetika je studium vztahů mezi systémem sil působících na tělo a změnami, které vyvolávají v pohybu těla. Z tohoto hlediska je třeba při popisu biomechaniky brát v úvahu také kosterní, svalové a neurologické aspekty.

Použití

Podle Knudsona lze lidský pohybový výkon zvýšit mnoha způsoby, protože efektivní pohyb zahrnuje anatomické faktory, nervosvalové dovednosti, fyziologické schopnosti a psychologické/kognitivní schopnosti. Biomechanika je v podstatě věda o technice pohybu a jako taková bývá nejvíce využívána ve sportech, kde je technika dominantním faktorem spíše než tělesná stavba nebo fyziologické schopnosti. Níže jsou uvedeny některé z oblastí, kde se biomechanika uplatňuje, a to buď na podporu výkonnosti sportovců, nebo při řešení problémů ve sportu či cvičení:

• Určení optimální techniky pro zvýšení sportovního výkonu
• Analýza zatížení těla pro určení nejbezpečnějšího způsobu provedení určitého sportovního nebo cvičebního úkolu
• Posouzení náboru a zatížení svalů
• Analýza sportovního a cvičebního vybavení, např, obuvi, povrchů a raket

Biomechanika se využívá ke snaze buď zvýšit výkonnost, nebo snížit riziko zranění při zkoumaných sportovních a cvičebních úkolech.

Principy biomechaniky

Při zkoumání úlohy biomechaniky ve sportu a cvičení je důležité znát několik biomechanických termínů a principů.

Síly a momenty

Síla je jednoduše tlak nebo tah a mění pohyb segmentu těla nebo rakety. Pohyb vzniká a mění se působením sil (většinou svalových sil, ale také vnějších sil z okolí). Když síla otáčí segmentem těla nebo raketou, nazývá se tento účinek točivý moment nebo moment síly. Příklad – Svaly vytvářejí točivý moment, který otáčí segmenty těla při všech tenisových úderech. Při servisu je vnitřní rotace horní části paže, tak důležitá pro sílu podání, výsledkem vnitřního rotačního momentu v ramenním kloubu způsobeného činností svalů (latissimus dorsi a části velkého prsního a deltového svalu). K rotaci segmentu s větší silou hráč zpravidla použije větší svalovou sílu.

Newtonovy pohybové zákony

Tři Newtonovy pohybové zákony vysvětlují, jak síly vytvářejí pohyb ve sportu. Tyto zákony se obvykle označují jako zákony setrvačnosti, zrychlení a reakce.

1. Zákon setrvačnosti – První Newtonův zákon setrvačnosti říká, že předměty mají tendenci odolávat změnám svého pohybového stavu. Objekt v pohybu má tendenci zůstat v pohybu a objekt v klidu má tendenci zůstat v klidu, pokud na něj nepůsobí síla. Příklad – Tělo hráče, který rychle sprintuje po hřišti, bude mít tendenci zachovat si tento pohyb, pokud svalové síly nepřekonají tuto setrvačnost, nebo bruslař klouzající po ledě bude pokračovat v klouzání stejnou rychlostí a stejným směrem, pokud na něj nebude působit vnější síla.
2. Zákon zrychlení – Druhý Newtonův zákon přesně vysvětluje, jak velký pohyb vytváří síla. Zrychlení (tendence objektu měnit rychlost nebo směr), které objekt zažívá, je úměrné velikosti síly a nepřímo úměrné hmotnosti objektu (F = ma). Příklad – Když je míč hozen, kopnut nebo udeřen nástrojem, má tendenci pohybovat se ve směru působení působící síly. Podobně platí, že čím větší je působící síla, tím větší rychlost míč má. Pokud hráč tréninkem zlepší sílu nohou při zachování stejné tělesné hmotnosti, bude mít větší schopnost zrychlovat tělo pomocí nohou, což povede k lepší obratnosti a rychlosti. To souvisí také se schopností rotace segmentů, jak bylo zmíněno výše.
3. Zákon reakce – Třetí zákon říká, že na každou akci (sílu) existuje stejná a opačná reakční síla. To znamená, že síly nepůsobí samostatně, ale vyskytují se ve stejných a opačných dvojicích mezi vzájemně působícími tělesy. Příklad – Síla vytvořená nohama, které „tlačí“ proti zemi, má za následek sílu reakce země, při níž země „tlačí zpět“ a umožňuje hráči pohyb po hřišti (Protože je země mnohem hmotnější než hráč, hráč zrychluje a rychle se pohybuje, zatímco země ve skutečnosti nezrychluje a nepohybuje se vůbec). K této akci-reakci dochází také při úderu do míče, kdy síle působící na míč odpovídá stejná a opačná síla působící na raketu/tělo.

Moment hybnosti

Druhý Newtonův zákon souvisí také s veličinou moment hybnosti, která je součinem rychlosti a hmotnosti objektu. Hybnost je v podstatě pohybová veličina, kterou objekt disponuje. Hybnost lze přenášet z jednoho objektu na druhý. Existují různé druhy hybnosti, z nichž každý má jiný vliv na sport.

Lineární hybnost

Lineární hybnost je hybnost v přímce, např. lineární hybnost vzniká, když sportovec sprintuje v přímce po rovince na 100 m na dráze.

Úhlová hybnost

Úhlová hybnost je rotační hybnost a vzniká rotací různých segmentů těla, např. při předklonu v otevřeném postoji se využívá značná úhlová hybnost. Obrovský nárůst využívání úhlového momentu při úderech na zem a podání má významný vliv na tenisovou hru. Jedním z hlavních důvodů nárůstu síly dnešní hry je zapojení úhlového momentu do techniky přízemních úderů a podání. V tenise se úhlová hybnost vyvinutá koordinovanou činností segmentů těla přenáší při úderu na lineární hybnost rakety.

Těžiště

Těžiště (COG) je pomyslný bod, kolem kterého je rovnoměrně rozložena hmotnost těla. Těžiště lidského těla se může značně měnit, protože segmenty těla mohou při rotaci kloubů přesouvat své hmotnosti. Tento koncept je klíčový pro pochopení rovnováhy a stability a vlivu gravitace na sportovní techniky.

Směr působení gravitační síly přes tělo je směrem dolů, do středu země a přes COG. Tuto linii gravitace je důležité pochopit a představit si ji při určování schopnosti člověka úspěšně udržet rovnováhu. Pokud se těžiště dostává mimo oporu (Base of Support, BOS), je k udržení rovnováhy nutná reakce.

Těžiště squashové rakety je mnohem jednodušší proces a lze ho obvykle zjistit určením bodu, kde raketa balancuje na prstu nebo jiném úzkém předmětu.

Rovnováha

Rovnováha je schopnost hráče ovládat svou rovnováhu nebo stabilitu. Musíte dobře rozumět statické i dynamické rovnováze:

Statická rovnováha

Schopnost ovládat tělo, když tělo stojí. Je to schopnost udržet tělo v nějakém pevném postoji. Statická rovnováha je schopnost udržet posturální stabilitu a orientaci s těžištěm nad opěrnou bází a tělem v klidu.

Dynamická rovnováha

Schopnost ovládat tělo během pohybu. Definování dynamické posturální stability je náročnější, Dynamická rovnováha je schopnost přenášet vertikální projekci těžiště kolem opěrné báze. Dynamická rovnováha je schopnost udržet posturální stabilitu a orientaci s těžištěm nad opěrnou bází při pohybu částí těla.

Správná biomechanika

Jak bylo uvedeno výše, správná biomechanika zajišťuje efektivní pohyb a může snížit riziko zranění. Ve sportu je vždy dobré zvážit abnormální nebo chybnou biomechaniku jako možnou příčinu zranění. Tyto abnormální biomechaniky mohou být způsobeny anatomickými nebo funkčními odchylkami. Anatomické abnormality, jako je například nepoměr délky nohy, nelze změnit, ale lze řešit sekundární účinky, jako je například stavba obuvi nebo ortézy. Funkční abnormality, které se mohou vyskytnout, mohou být svalové nerovnováhy po dlouhé době imobilizace.

V biomechanice se často hovoří o různých rovinách pohybu a osách. Pro osvěžení paměti se podívejte na toto video.

Nesprávná technika může způsobit abnormální biomechaniku, která může vést ke zranění. Níže uvádíme několik příkladů vztahu mezi chybnou technikou a souvisejícími zraněními.

.

.

Sport	Technika	Zranění
Kriket	Míchaný bowling	Stresové zlomeniny mezičlánku
Tenis	Přílišná akce zápěstí s backhandem	Extenzorová tendinopatie lokte
Plavání	Snížená zevní rotace ramene	Tendinopatie rotátorové manžety
Běhání	Přední náklon pánve	Poškození šlach
Veslování	Změna strany přídě na stranu zdvihu strana	Zdvihové zlomeniny
Balet	Špatný obrat	Zranění kyčlí

.