Biomechanika a sportban

Bevezetés

A biomechanika a sportban a sportmozgások részletes elemzését foglalja magában a sérülésveszély minimalizálása és a sportteljesítmény javítása érdekében. A sport- és edzésbiomechanika az emberi mozgás mechanikájának elemzésével foglalkozó tudományterületet foglalja magában. A sporttevékenységek során végzett emberi mozgás leírására, részletes elemzésére és értékelésére vonatkozik. A mechanika a fizika egyik ága, amely a mozgás/mozgás leírásával és azzal foglalkozik, hogy az erők hogyan hozzák létre a mozgást/mozgást. Más szóval a sportbiomechanika annak a tudománya, hogy hogyan és miért mozog az emberi test úgy, ahogyan mozog. A sportban és a testmozgásban ezt a meghatározást gyakran kiterjesztik a sportoló, a felszerelés és a környezet közötti kölcsönhatásra is. A biomechanikát hagyományosan a kinematika területére osztják, amely a mechanika azon ága, amely a tárgyak mozgásának geometriájával foglalkozik, beleértve az elmozdulást, a sebességet és a gyorsulást, anélkül, hogy figyelembe venné a mozgást létrehozó erőket, míg a kinetika a testre ható erőrendszer és az általa a test mozgásában okozott változások közötti összefüggések tanulmányozása. Ennek értelmében a biomechanika leírásakor csontváz-, izom- és neurológiai szempontokat is figyelembe kell vennünk.

Alkalmazás

Knudson szerint az emberi mozgásteljesítmény sokféleképpen fokozható, mivel a hatékony mozgás magában foglalja az anatómiai tényezőket, a neuromuszkuláris készségeket, a fiziológiai képességeket és a pszichológiai/kognitív képességeket. A biomechanika lényegében a mozgástechnika tudománya, és mint ilyen, leginkább olyan sportágakban használatos, ahol a technika domináns tényező, nem pedig a fizikai felépítés vagy a fiziológiai képességek. Az alábbiakban néhány olyan területet mutatunk be, ahol a biomechanikát a sportolók teljesítményének támogatása vagy a sportban vagy a testmozgásban felmerülő problémák megoldása érdekében alkalmazzák:

• A sportteljesítmény fokozására szolgáló optimális technika meghatározása
• A test terhelésének elemzése egy adott sport- vagy edzési feladat elvégzésének legbiztonságosabb módszerének meghatározása érdekében
• Az izomzat rekrutációjának és terhelésének értékelése
• A sport- és edzéseszközök elemzése, pl., cipők, felületek és ütők.

A biomechanikát arra használják, hogy a vizsgált sport- és edzésfeladatokban megpróbálják növelni a teljesítményt vagy csökkenteni a sérülés kockázatát.

A biomechanika alapelvei

A biomechanika sportban és edzésben betöltött szerepének vizsgálatakor fontos ismerni számos biomechanikai fogalmat és alapelvet.

erők és nyomatékok

Az erő egyszerűen egy lökés vagy húzás, és megváltoztatja egy testrész vagy az ütő mozgását. A mozgást erők (főként izomerők, de a környezetből származó külső erők is) hatására hozzuk létre és módosítjuk. Amikor az erő elforgat egy testszegmenst vagy az ütőt, ezt a hatást nyomatéknak vagy erőnyomatéknak nevezzük. Példa – Az izmok minden teniszütésnél nyomatékot hoznak létre a testszegmensek forgatásához. Az adogatási mozdulatban a felkar belső forgása, amely oly fontos az adogatás ereje szempontjából, a vállízületben az izomműködések (latissimus dorsi és a nagy mellizom és a deltaizom egyes részei) által okozott belső forgási nyomaték eredménye. Egy szegmens nagyobb erővel történő elforgatásához a játékos általában nagyobb izomerőt alkalmaz.

Newton mozgástörvényei

Newton három mozgástörvénye megmagyarázza, hogyan hozzák létre az erők a mozgást a sportban. Ezeket a törvényeket általában a tehetetlenség, a gyorsulás és a reakció törvényeinek nevezik.

1. A tehetetlenség törvénye – Newton első tehetetlenségi törvénye kimondja, hogy a tárgyak hajlamosak ellenállni a mozgásállapotuk változásának. Egy mozgásban lévő tárgy hajlamos mozgásban maradni, egy nyugalomban lévő tárgy pedig hajlamos nyugalomban maradni, hacsak nem hat rá erő. Példa – A pályán gyorsan sprintelő játékos teste hajlamos megtartani ezt a mozgást, hacsak az izomerő nem tudja legyőzni ezt a tehetetlenséget, vagy a jégen sikló korcsolyázó ugyanolyan sebességgel és ugyanabba az irányba siklik tovább, hacsak nem hat rá külső erő.
2. A gyorsulás törvénye – Newton második törvénye pontosan megmagyarázza, hogy egy erő mekkora mozgást hoz létre. A gyorsulás (egy tárgy sebesség- vagy irányváltoztatási hajlama), amit egy tárgy tapasztal, arányos az erő nagyságával és fordítottan arányos a tárgy tömegével (F = ma). Példa – Amikor egy labdát eldobunk, megrúgunk vagy egy eszközzel megütünk, a labda hajlamos az alkalmazott erő hatásvonalának irányába haladni. Hasonlóképpen, minél nagyobb az alkalmazott erő, annál nagyobb a labda sebessége. Ha egy játékos edzéssel javítja a lábak erejét, miközben megtartja ugyanazt a testtömeget, akkor nagyobb lesz a képessége arra, hogy a lábak segítségével gyorsítsa fel a testét, ami jobb mozgékonyságot és sebességet eredményez. Ez a fent említettek szerint a szegmensek forgatásának képességére is vonatkozik.
3. A reakció törvénye – A harmadik törvény kimondja, hogy minden hatásra (erőre) van egy egyenlő és ellentétes reakcióerő. Ez azt jelenti, hogy az erők nem önmagukban hatnak, hanem egyenlő és ellentétes párokban lépnek fel egymással kölcsönhatásban lévő testek között. Példa – A lábak által a talajhoz “nyomódó” erő talajreakciós erőket eredményez, amelyekben a talaj “visszatolódik”, és lehetővé teszi a játékos számára, hogy a pályán keresztül mozogjon (Mivel a Föld sokkal nagyobb tömegű, mint a játékos, a játékos felgyorsul és gyorsan mozog, míg a Föld valójában nem gyorsul vagy egyáltalán nem mozog). Ez az akció-reakció a labdával való ütközéskor is bekövetkezik, mivel a labdára kifejtett erőnek az ütőre/testre kifejtett azonos és ellentétes erő felel meg.

Lendület

Newton második törvénye a változó lendülettel is összefügg, amely egy tárgy sebességének és tömegének szorzata. A lendület lényegében az a mozgásmennyiség, amellyel egy tárgy rendelkezik. A lendület átvihető egyik tárgyról a másikra. A lendületnek különböző típusai vannak, amelyek mindegyike más-más hatással van a sportra.

Lineáris lendület

A lineáris lendület az egyenes vonalú lendület pl. A lineáris lendület akkor jön létre, amikor a sportoló egyenes vonalban sprintel lefelé a 100 méteres egyenesben a pályán.

Görbe lendület

A görbe lendület a forgási lendület, és a különböző testrészek forgásából jön létre pl. A nyitott állású előzés jelentős görbe lendületet használ. A szöglendület használatának óriási növekedése az alapütéseknél és az adogatásoknál jelentős hatással volt a teniszjátékra. A mai játék teljesítményének növekedésének egyik fő oka a szöglendület beépítése az alapütésekbe és az adogatási technikákba. A teniszben a testrészek összehangolt mozgása által kifejlesztett szögnyomaték az ütéskor átadódik az ütő lineáris lendületének.

Súlypont

A súlypont (Center of Gravity, COG) egy képzeletbeli pont, amely körül a testsúly egyenletesen oszlik el. Az emberi test súlypontja jelentősen változhat, mivel a test szegmensei az ízületi elfordulásokkal elmozdíthatják tömegüket. Ez a fogalom kritikus fontosságú az egyensúly és a stabilitás megértéséhez, valamint ahhoz, hogy a gravitáció hogyan befolyásolja a sporttechnikákat.

A testet átható gravitációs erő iránya lefelé, a föld középpontja felé és a COG-n keresztül halad. Ezt a gravitációs vonalat fontos megérteni és szemléltetni, amikor meghatározzuk, hogy egy személy képes-e sikeresen fenntartani az egyensúlyt. Ha a gravitációs vonal a támaszponton (BOS) kívülre esik, akkor az egyensúly megtartásához reakcióra van szükség.

A squashütő súlypontja sokkal egyszerűbb folyamat, és általában úgy lehet megtalálni, hogy meghatározzuk azt a pontot, ahol az ütő az ujjunkon vagy egy másik keskeny tárgyon egyensúlyoz.

Egyensúlyozottság

A kiegyensúlyozottság a játékos azon képessége, hogy kontrollálni tudja az egyensúlyát vagy stabilitását. Mind a statikus, mind a dinamikus egyensúlyt jól kell értened:

Statikus egyensúly

A test irányításának képessége, miközben a test mozdulatlanul áll. Ez az a képesség, hogy a testet valamilyen rögzített testtartásban tudjuk tartani. A statikus egyensúly a testtartás stabilitásának és tájékozódásának fenntartásának képessége úgy, hogy a tömegközéppont a támaszpont felett van, és a test nyugalomban van.

Dinamikus egyensúly

A test irányításának képessége mozgás közben. A dinamikus testtartás stabilitásának meghatározása nagyobb kihívást jelent, A dinamikus egyensúly a súlypont függőleges vetületének a támaszalap körüli áthelyezésének képessége. A dinamikus egyensúly az a képesség, hogy a testrészek mozgása közben a testtartás stabilitását és tájékozódását a tömegközépponttal a támasztóalap fölött fenntartsuk.

Korrekt biomechanika

Mint már említettük, a helyes biomechanika hatékony mozgást biztosít és csökkentheti a sérülés kockázatát. A sportban mindig jó, ha figyelembe vesszük a rendellenes vagy hibás biomechanikát, mint a sérülés lehetséges okát. Ezek a rendellenes biomechanikák anatómiai vagy funkcionális rendellenességekből adódhatnak. Az anatómiai rendellenességeken, például a lábhosszeltérésen nem lehet változtatni, de a másodlagos hatásokat kezelni lehet, például cipőfelépítéssel vagy ortézissel. Funkcionális rendellenességek lehetnek a hosszú ideig tartó immobilizáció után fellépő izomegyensúlyzavarok.

A biomechanikában gyakran hivatkoznak a különböző mozgássíkokra és tengelyekre. Nézze meg ezt a videót, hogy felfrissítse a memóriáját.

A helytelen technika rendellenes biomechanikát okozhat, ami sérülésekhez vezethet. Az alábbiakban néhány példát mutatunk a hibás technika és a kapcsolódó sérülések közötti kapcsolatra.

.

Sport	Technika	Sérülés
Krikett	Kevert tekézés	Pars interarticularis stressz törések
Tennis	Túlzott csuklómozgás fonákkal	A könyök extenzor tendinopathiája
Úszás	A váll csökkent külső rotációja	Rotátorköpeny tendinopátia
Futás	A medence elülső dőlése	Hamstring sérülések
Az evezés	Váltás az íj oldaláról az ütésre oldalra	Lábszár stressz törések
Balett	Szegény fordulás	Csípcsontsérülések

.