Biomekanik i sport

Indledning

Biomekanik i sport omfatter en detaljeret analyse af sportsbevægelser med henblik på at minimere risikoen for skader og forbedre sportspræstationer. Biomekanik inden for sport og motion omfatter det videnskabelige område, der beskæftiger sig med analyse af mekanikken i menneskelige bevægelser. Det drejer sig om beskrivelse, detaljeret analyse og vurdering af menneskelige bevægelser under sportsaktiviteter. Mekanik er en gren af fysikken, der beskæftiger sig med beskrivelsen af bevægelse/bevægelse og med, hvordan kræfter skaber bevægelse/bevægelse. Med andre ord er sportsmekanik videnskab om at forklare, hvordan og hvorfor menneskekroppen bevæger sig på den måde, som den gør. Inden for sport og motion udvides denne definition ofte til også at omfatte samspillet mellem den udøvende person og dennes udstyr og omgivelser. Biomekanik er traditionelt opdelt i områderne kinematik, som er en gren af mekanikken, der beskæftiger sig med geometrien af objekters bevægelse, herunder forskydning, hastighed og acceleration, uden at tage hensyn til de kræfter, der frembringer bevægelsen, mens kinetik er studiet af forholdet mellem det kraftsystem, der virker på et legeme, og de ændringer, det frembringer i kroppens bevægelse. Med hensyn til dette er der skelet-, muskel- og neurologiske overvejelser, som vi også skal tage hensyn til, når vi beskriver biomekanikken.

Anvendelse

I henhold til Knudson kan den menneskelige bevægelsespræstation forbedres på mange måder, da effektiv bevægelse omfatter anatomiske faktorer, neuromuskulære færdigheder, fysiologiske kapaciteter og psykologiske/kognitive evner. Biomekanikken er i det væsentlige videnskaben om bevægelsesteknik og har som sådan tendens til at blive mest anvendt i sportsgrene, hvor teknikken er en dominerende faktor snarere end den fysiske struktur eller de fysiologiske evner. Nedenstående er nogle af de områder, hvor biomekanikken anvendes til enten at støtte atleters præstationer eller løse problemer inden for sport eller motion:

• Identifikation af optimal teknik til forbedring af sportspræstationer
• Analyse af kropsbelastning for at bestemme den sikreste metode til at udføre en bestemt sports- eller motionsopgave
• Vurdering af muskelrekruttering og -belastning
• Analyse af sports- og motionsudstyr, f.eks, sko, underlag og rackets.

Biomekanikken anvendes til at forsøge enten at forbedre præstationen eller reducere skadesrisikoen i de undersøgte sports- og motionsopgaver.

Biomekanikkens principper

Det er vigtigt at kende flere biomekaniske termer og principper, når man undersøger biomekanikkens rolle i forbindelse med sport og motion.

Kræfter og drejningsmomenter

En kraft er ganske enkelt et skub eller træk, og den ændrer bevægelsen af et kropssegment eller en racket. Bevægelse skabes og ændres ved virkningerne af kræfter (for det meste muskelkræfter, men også af ydre kræfter fra omgivelserne). Når en kraft roterer et kropssegment eller en racket, kaldes denne virkning et moment eller et kraftmoment. Eksempel – Muskler skaber et drejningsmoment for at rotere kropssegmenterne i alle tennisslag. I serveslaget er den indre rotation af overarmen, der er så vigtig for servens kraft, resultatet af et indre rotationsmoment i skulderleddet forårsaget af muskelvirkninger (latissimus dorsi og dele af pectoralis major og deltoideus). For at rotere et segment med mere kraft skal spilleren generelt anvende mere muskelkraft.

Newtons bevægelseslove

Newtons tre bevægelseslove forklarer, hvordan kræfter skaber bevægelse i sport. Disse love omtales normalt som lovene om inerti, acceleration og reaktion.

1. Inertiloven – Newtons første inertilov siger, at genstande har en tendens til at modstå ændringer i deres bevægelsestilstand. Et objekt i bevægelse vil have en tendens til at forblive i bevægelse, og et objekt i hvile vil have en tendens til at forblive i hvile, medmindre der påvirkes af en kraft. Eksempel – kroppen på en spiller, der hurtigt springer ned ad banen, vil have tendens til at bevare denne bevægelse, medmindre muskelkræfter kan overvinde denne inerti, eller en skøjteløber, der glider på isen, vil fortsætte med at glide med samme hastighed og i samme retning, medmindre en ydre kraft virker på ham.
2. Accelerationslov – Newton’s anden lov forklarer præcist, hvor meget bevægelse en kraft skaber. Den acceleration (en genstands tendens til at ændre hastighed eller retning), som en genstand oplever, er proportional med størrelsen af kraften og omvendt proportional med genstandens masse (F = ma). Eksempel – Når en bold kastes, sparkes eller slås med et redskab, har den tendens til at bevæge sig i den retning, som den påførte krafts virkningslinje angiver. På samme måde gælder det, at jo større den påførte kraft er, jo større hastighed har bolden. Hvis en spiller forbedrer benstyrken gennem træning, samtidig med at han/hun bevarer den samme kropsmasse, vil han/hun have en øget evne til at accelerere kroppen ved hjælp af benene, hvilket resulterer i bedre smidighed og hurtighed. Dette hænger også sammen med evnen til at rotere segmenter, som nævnt ovenfor.
3. Reaktionsloven – Den tredje lov siger, at der for enhver handling (kraft) er en lige stor og modsatrettet reaktionskraft. Det betyder, at kræfter ikke virker alene, men opstår i lige store og modsatte par mellem vekselvirkende legemer. Eksempel – Den kraft, der skabes ved at benene “skubber” mod jorden, resulterer i jordreaktionskræfter, hvor jorden “skubber tilbage” og gør det muligt for spilleren at bevæge sig over banen (da jorden er meget mere massiv end spilleren, accelererer spilleren og bevæger sig hurtigt, mens jorden ikke rigtig accelererer eller bevæger sig overhovedet). Denne aktion-reaktion forekommer også ved slaget med bolden, idet den kraft, der påføres bolden, modsvares af en lige stor og modsatrettet kraft, der påføres racket/kroppen.

Momentum

Newtons anden lov er også relateret til variablen momentum, som er produktet af et objekts hastighed og masse. Momentum er i det væsentlige den bevægelsesmængde, som et objekt besidder. Momentum kan overføres fra et objekt til et andet. Der findes forskellige typer af momentum, som hver især har en forskellig indvirkning på sporten.

Linært moment

Linært moment er moment i en lige linje, f.eks. skabes lineært moment, når atleten sprinter i en lige linje ned ad 100 m på banen.

Vinkelmoment

Vinkelmoment er rotationsmoment og skabes af rotationerne af de forskellige kropssegmenter, f.eks. bruger den åbne stance forehand et betydeligt vinkelmoment. Den voldsomme stigning i brugen af vinkelmoment i grundslag og serves har haft en betydelig indvirkning på tennisspillet. En af hovedårsagerne til den øgede styrke i spillet i dag er indarbejdelsen af vinkelbevægelse i grundslag og serve-teknikker. I tennis overføres det vinkelmoment, der udvikles ved den koordinerede handling af kropssegmenter, til racketens lineære momentum ved slaget.

Tyngdepunkt

Tyngdepunktet (COG) er et imaginært punkt, omkring hvilket kropsvægten er jævnt fordelt. Tyngdepunktet for menneskekroppen kan ændre sig betydeligt, fordi kroppens segmenter kan flytte deres masse med ledrotationer. Dette begreb er afgørende for at forstå balance og stabilitet, og hvordan tyngdekraften påvirker sportsteknikker.

Retningen af tyngdekraften gennem kroppen er nedadgående, mod jordens centrum og gennem COG. Denne tyngdelinje er vigtig at forstå og visualisere, når man skal afgøre en persons evne til at bevare balancen med succes. Når tyngdelinjen falder uden for Base of Support (BOS), er det nødvendigt med en reaktion for at holde balancen.

Tyngdepunktet for en squashracket er en langt enklere proces og kan normalt findes ved at identificere det punkt, hvor racketten balancerer på din finger eller en anden smal genstand.

Balance

Balance er en spillers evne til at kontrollere sin ligevægt eller stabilitet. Du skal have en god forståelse for både statisk og dynamisk balance:

Statisk balance

Evnen til at kontrollere kroppen, mens kroppen er stationær. Det er evnen til at fastholde kroppen i en bestemt fast stilling. Statisk balance er evnen til at opretholde postural stabilitet og orientering med massemidtpunktet over støttepunktet og med kroppen i hvile.

Dynamisk balance

Evnen til at kontrollere kroppen under bevægelse. Det er mere udfordrende at definere dynamisk postural stabilitet, Dynamisk balance er evnen til at overføre tyngdepunktets vertikale projektion omkring den understøttende støttebase. Dynamisk balance er evnen til at opretholde postural stabilitet og orientering med massemidtpunktet over støttebasen, mens kropsdelene er i bevægelse.

Korrekt biomekanik

Som nævnt ovenfor giver korrekt biomekanik en effektiv bevægelse og kan reducere risikoen for skader. Inden for sport er det altid godt at overveje unormal eller defekt biomekanik som en mulig årsag til skade. Denne unormale biomekanik kan skyldes anatomiske eller funktionelle abnormiteter. Anatomiske abnormiteter som f.eks. benlængdeforskelle kan ikke ændres, men de sekundære virkninger kan behandles, f.eks. ved hjælp af skoopbygning eller ortopædiske indlæg. Funktionelle abnormiteter, der kan opstå, kan være muskelubalancer efter en lang periode med immobilisering.

I biomekanikken taler man ofte om de forskellige bevægelsesplaner og akser. Tag et kig på denne video, for at genopfriske din hukommelse.

En forkert teknik kan medføre unormal biomekanik, som kan føre til skader. Nedenfor er der nogle eksempler på sammenhængen mellem forkert teknik og tilhørende skader.

Sport	Teknik	Skader
Cricket	Mixed bowling action	Pars interarticularis stress fractures
Tennis	Overdreven håndledsbevægelse med baghånd	Extensors tendinopati i albuen
Svømning	Mindsket ekstern rotation af skulderen	Rotatormanchettendinopati
Løb	Anterior pelvic tilt	Hamstringskader
Roning	Vandring fra bøjeside til slag side	Rib stressfrakturer
Ballet	Dårlig svingning	Hofte skader