2- الدراسات النظرية

1-2  المفهوم البيوميكانيكي للحركات الرياضية

          كان للتنافس الدولي أثره الواضح في الميدان الرياضي حيث لجأت هذه الدول الى شتى الوسائل بغية تحقيق الإنجازات الدولية , فكان الاتجاه الى الأسس التي تبحث في الحركة سواء كانت ميكانيكية فسيولوجية , نفسية .... وغيرها, ولجأ علماء التربية الرياضية الى دراسة الحركات التي يقوم بها الرياضي وتحت مختلف الظروف " وذلك بتطبيق القوانين الميكانيكية على سير حركات الإنسان في مختلف أوجه النشاط وتحت شروط بيلوجية خاصة وقد اتفق على تسمية هذه الدراسة بـ (Biomechanics) البيوميكانيك" (4:9)

       يقول ( عبد علي نصيف 1972) إن مصطلح البيوميكانيك يتكون من كلمتين مركبتين الأولى ـ Bio ـ وتعني بالإغريقية, الحياة, والثانية ـ Mechanic ـ وتعني الآلة والأداة حيث يفهم منها تطبيق الميكانيكا على الأجسام الحية, وتعني عند ( فؤاد السامرائي 1982 ) الإلة الحيوية. (5:13)

    يعرف ( نزار الطالب 1976) البيوميكانيك بأنه, علم جديد يهدف الى تفهم ودراسة حركات الإنسان وتحليلها تحليلا عمليا(14:21), وتعرف ( سوسن عبد المنعم 1977 ) بأنه " العلم الذي يهتم بدراسة وتحليل حركات الإنسان تحليلا كميا ونوعيا بغض زيادة كفاءة الحركة الإنسانية " (12:9) , كما وضح ( 1975Hochmuth ) تعريف لبيوميكانيك بأنه علم تطبيق للقوانين والمبادئ الميكانيكية على سير الحركات الرياضية تحت شروط بيلوجية (12:9) , ويعرفه الباحث بأنه ( العلم الذي يبحث في تحليل آلية عمل الأعضاء المسببة للحركة ومقارنة مدلول ذلك بالنتاج النهائي للأداء ).

1-1-2  مجالات علم البيوميكانيك

     اتفق على تقسيم البيوميكانيك الى مجالين أساسيين (22:8) هما:

ـ الاستاتيكا (البيوستاتيك Biostatic) وهي حالة الأجسام في اللا حركة والاتزان.

ـ الديناميكا (البيوديناميك Biodynamic ) وهي حالة الأجسام في الحركة.

ويرتبط المجال الأخير بقسمين هما:

ـ الكينماتيك ويعني هذا القسم بدراسة الحركة من الناحية الهندسية ـ geometry of motion ـ  (40:25) من دون التعرض الى القوى المسببة لها.

ـ الكيناتيك Kinetics, وهو ما يتصل بعنصر القوة... ويرتبط بعامل المسار الزمني (24:8) , أي دراسة تأثير القوة المرتبطة بظروف الأداء.

2-1-2 المفهوم الكينامتيكي للحركات الرياضية

    إن مصطلح الكينماتيك مأخوذ من المصطلح الإغريقي ويعني الحركة (47:19) , وقد تطرق كل من ( لؤي الصميدعي 1987), ( سوسن عبد المنعم 1977), ( جيرد هوخموث 1978 ), الى تعريف الكينماتيك فأكدوا بأنه العلم الذي يهتم بتوضيح ووصف الشكل الهندسي للحركة وذلك باستخدام اصطلاحات السرعة والتعجيل والتغيرات الخاصة يهما ـ ومدى ارتباط مقدار انطلاق الجسم باتجاه حركته ـ والتي وضعت على أساس من قياسا المسافة والزمن (47:19)(3:9)(27:4) . ويعرفه الباحث بأنه ( العلم الذي يهتم بدراسة شكل الحركة وتغيره في المكان والزمان المعينين ).

    إن البنية الإنسانية متكونة من نظام يرتبط بمحاور ثابتة تحددها نقاط معينة في الجسم ( المفاصل ), وعندما يتحرك أي جزء من الجسم حول محور فان هذه الحركة تسمى بحركة دائرية أو زاوية (285:39) , وعليه فان الباحث يميز بين مصطلحين مهمين للكينماتيك هما, ( الكينماتيك الخطي Linear ) و( الكينماتيك الزاوي Angular ), ويشير (James Hay ) الى إن المصطلح الأول يعني بدراسة ووصف مسارات الجسم, فيما يهتم المصطلح الثاني بدراسة ووصف الزوايا (45:29) .  يوضح الملحق رقم -4- هذين المصطلحين والتغيرات المتعلقة بهما .

    لقد لخص ( قاسم حسن حسين 1980) طرقا مختلفة للدراسات الحركية أهمها:ـ

_ دراسة المسار الحركي عن طريق متابعة نقطة مادية توضع على الجسم المتحرك, والتعرف على متغيراتها المكانية من لحظة الى أخرى للحصول على مسارات هذه النقطة وإرجاعها الى وحدة القياس الزمني للحصول على متغيرات مكانية وزمنية للمسار الحركي ( المسافة ـ السرعة ـ التعجيل ).

ـ دراسة الأوضاع المختلفة التي يتخذها الجسم أثناء المسار الحركي عن طريق حساب الزوايا بين اجزائه من وضع الى أخر (36-35:14).

3-1-2 السرعة

       اصطلاح يوضح المعدل الزمني للمسافة التي يقطعها الجسم باتجاه حركته ـ Speed ـ  (34:4) ويعني ـ Velocityـ تغير الإزاحة في وحدة الزمن (120:9) , وحسب الدراسات الحركية, يمكننا توضيح فياسين للسرعة هما: ـ

 ـ السرعة الآنية: إن حساب السرعة لزمن كبير يعني المعدل.... وفي حالات الزاوية:حركات الرياضية يكون من الضروري معرفة السرعة في لحظة معينة, وتعتبر طريقة ( القيمة الفيزياوية ) من أوضح الطرق الثلاثة * لحساب السرعة الآنية حيث يمكننا بهذه الطريقة معرفة السرعة من خلال تقليل الفرق في الزمن والمسافة الى اقل ما يمكن قياسه, وان هذين الفرقين للمسافة والزمن القليلين يمكن قياسهما عن طريق الفرق( الفيلم ) السينمائي (24-27:12) .

ـ السرعة الزاوية: عبارة عن المعدل الزمني لتغير الانتقال الزاوي (الإزاحة الزاوية ) للجسم, وهي كمية متجهة يمثلها متجه يوازي محور الدوران طوله يمثل مقدار السرعة الزاوية واتجاهه يمثل اتجاه الحركة (36:4) ,كما تسمى الإزاحة الدائرية (Angular displacement ) للجسم بالسرعة الزاوية عند قياسها بالدرجة في الثانية .... وغيرها (286:39) .

4-1-2 التعجيل

    اصطلاح يوضح المعدل الزمني لتغير السرعة (27:12) , وحسب الدراسات الحركية يمكن توضيح فياسين للتعجيل.

ـ التعجيل الزاوي:يعني التعجيل في لحظة زمنية معينة, وتكون الزيادة الكبيرة في التعجيل في مرحلة البداية (الارتقاء ) كما يمكن إيجاد التعجيل الآني بعدة طرق منها طريقة القيمة الفيزياوية (28-29:12) .

ـ التعجيل الزاوي: ويعرف بأنه التغير في السرعة الزاوية في وحدة الزمن أي " التغير الطارئ على السرعة الزاوية في وحدة الزمن "(53:4) , وهذا يعني تغير السرعة الزاوية الابتدائية في وحدة الزمن ويمكن قياسه بالدرجة في مربع الزمن....وغيرها(286:39).

5-1-2 مركبات السرعة والتعجيل (53:4)

    يستخدم بصورة خاصة في تجارب الميكانيكا الحيوية وصف المركبات في الإحداثيات المتعامدة أو القائمة ومعنى هذا توزيع الحركات المستوية والمسطحة على المسارات المنحنية الى مجموعتين من الحركات المستقيمة ـ الواحدة فوق الأخرى ( متعامدة ) ـ واحدة في الاتجاه الأفقي والأخرى في الاتجاه العمودي ويمكن الحصول على محصلة الكميتين المتجهتين للسرعة والتعجيل... بأجراء العمليات الحسابية طبقا لنظرية فيثاغورس, حيث: ـ

الى الاعلى

2-2 الأداء الفني لمراحل ركض 110 متر موانع

    ينتمي الأداء الفني لفعالية ركض 110 متر موانع الى مجموعة الحركات الدائرية ـ ذوات المجموعات الحركية ـ وهي مجموعة مركبة تتكرر بنفس الشكل وتتم في شكل دائري لثبات تكرارها, ويتكون الأداء الفني لهذه الفعالية من الركض وهو حركة متكررة تبادلية, واجتياز المانع وهو حركة ثلاثية وحيدة(35-34:6) . وإذا نظرنا الى الفعلية من ناحية المسار الهندسي, نجد مسار مركز ثقل الجسم أثناء الحركة مستقيما ومنحنيا(122:21) . إن العداء في هذه الحالة يخطو خطوات تقريبية لاجتياز المانع وبعد الهبوط يأخذ نفس الخطوات لاجتياز المانع الأخر, وتحرك الرجلان والذراعان والجذع حركات دائرية حول المحور العرضي الذي يعتبر في هذه الحالة مفصل الكتف ومفصل الحوض ومفصل الفخذ (35-34:6) , كما يمكننا تقسيم الأداء الفني لفعالية ركض 110 متر موانع على أربعة مراحل(92:40) : ـ

ـ البداية والركض حتى المانع الأول

ـ خطو المانع .

ـ الركض بين الموانع.

ـ الركض بين المانع العاشر وحتى خط النهاية.

1-2-2 البداية والركض حتى المانع الأول

    يكون شكل البداية في ركض الموانع مشابها لما هو عليه في الركض السريع أي البداية الواطئة, وتعين خواص المسار الحركي في هذه المرحلة تتابع ركض (8) خطوات حتى الوصول الى المانع الأول(287:18) , فعلى العداء إن يقطع مسافة قدرها (13.72مترا) حتى المانع الأول. إن سرعة قطع هذه المسافة مهمة وذلك لان السرعة تنخفض بين الموانع. وقد أظهرت بعض التحليلات لسرعة العدائين ـ اولمبياد 1972 ـ بان التدرج بالسرعة كان جيدا للوصول الى المانع الأول حيث بلغ الزمن (2.52 ـ2.55 ثا) الحد الاعلى للسرعة القصوى (148:16) , فعلى العداء الاندفاع نحو المانع الأول بمنتهى السرعة ويجد (ليروى ) بان التدرج في رفع الجذع عاليا للحصول على السرعة يزداد حتى نهاية الخطوة الرابعة(29:34) , كما إن الخطوة الثامنة تكون اقصر من الخطوة السابعة وذلك استعدادا لأداء خطوة المانع(63:5).

2-2-2 خطوة المانع

    تبدأ هذه الخطوة عند وضع رجل الارتقاء على الأرض... وتنتهي عند اللمس الأول للرجل القائدة للأرض بعد المانع(143-139:16) , وكما هو واضح في الشكل رقم (1)

شكل رقم(1)

يبين مراحل خطوة المانع

    وينظر إليها من جانب الميكانيكية بتحويل مسار مركز ثقل جسم العداء نحو الاعلى.. وبصورة عامة يجب تنفيذ خطوة المانع بشكل منبسط سريع قدر الامكان لما لهذه الخطوة من علاقة بانبساط منحنى طيران ثقل الجسم, إذ يمكن ضمنها كمؤهل مهم لفقدان السرعة القليلة (289-288:18) .

ـ في بداية الخطوة وعند هبوط رجل الارتقاء قبل المانع يحاول العداء تحريك الرجل القائدة مثنية من الركبة نحو أعلى ـ الشكل رقم (1-أ) وذلك لإقلال عزم القصور الذاتي, كمؤهل لزيادة السرعة الزاوية عند الارتقاء(44-43:6) , وتؤدي حركات الرجل القائدة الى تغير مسار مركز ثقل جسم العداء نحو الأمام الاعلى مباشرة وتناوب الجسم خلفا وكنتيجة لعمل العضلي ورفع الرجل القائدة نحو الأمام الاعلى فان الجذع ينخفض اماما أسفل ـ رد فعل. إن حركة الجذع بهذه الكيفية تمنع الرجل القائدة من الدوران نحو الاعلى الخلف(284:30).

ـ وقبل مغادرة العداء الأرض لاجتياز المانع ـ الشكل رقم (1-ب ) ـ تظهر أهمية زاوية الارتقاء, حيث تساهم هذه الزاوية في تحديد مقدار السرعة الأفقية (Horizontal Velocities ) نحو الأمام ومقدار السرعة العمودية (Vertical Velocities ) نحو الاعلى, إذ يلجأ العداء الى تقليل زاوية الارتقاء طبقا لهدف أداء واجتياز المانع, إن لهذه الزاوية أهمية لا تقل عن أهمية باقي المتغيرات بتأثيرها في زمن الطيران(35-34:38) . وميلان الجسم في هذه المرحلة يخدم ثلاثة أغراض, هي جعل مركز ثقل جسم العداء أمام قدم الارتقاء كي تزداد قوة الدفع الأفقية, وتقليل مقاومة الهواء, وتقليل درجة ارتفاع مركز ثقل الجسم(154:17) , وعليه وجب على العداء الاهتمام بهذه المرحلة لما لها من أهمية في تقرير مدى انبساط منحنى مسار طيران مركز ثقل جسمه وتقليل وقت الطيران. إن المسافة الأفقية المحصورة بين نقطة الارتقاء ومركز المانع ـ محسوبة من مشط قدم الارتقاء الى المانع ـ تنظم على وفق أقصى سعة أفقية واقل زمن ممكن بحيث ينهي العداء مكان ارتفاع القدم القائدة فوق المانع, وبهذه الطريقة يوفر العداء لنفسه الزمن المناسب(402-401:29) , كما إن ملاحظة اثر قدم رجل الارتقاء عند الاستعداد لاجتياز المانع سيخبرنا فيما إذا كان العداء سيقدم الرجل القائدة بشكل مستقيم نحو المانع أم لم يفعل ذلك(284:30). أما ما يلاحظ على شكل الحركة قبل ترك الأرض ـ الشكل رقم (1_ب) ـ فنجد انه يحدث ارتفاع في كعب رجل ارتقاء وامتداد في ركبة نفس الرجل وفي نفس الوقت يحث ثني في مفصل الجذع ـ الرجل القائدة, مع حني الرأس نحو الأسفل(236-234:32) , إن هذا الأسلوب يتيح للعداء اقل ارتفاع لمركز ثقل جسمه فوق المانع.

ـ إن الشكل الحقيقي لاستعمال مصطلح (Parabola ) * يكون متبوعا بالشيء المتحرك في الهواء وان استعمال هذا المصطلح هنا لوصف حركات الرياضي في مرحلة الطيران ويعتمد هذا المصطلح(106:35) على السرعة التي يترك مركز ثقل جسم العداء لنقطة استناده, والزاوية الابتدائية الصغيرة التي تعترض الهواء وتمنح مركز ثقل الجسم سرعة أفقية كبيرة.

ـ خلال القسم الأول من الطيران ـ قبل المانع ـ الشكل رقم (1-ج) ـ تستمر الرجل القائدة والجذع بالتحرك معا نحو المانع, وتكون هذه الحركة معززة بحركة اليد القائدة (Lead Arm) نحو الأمام الأسفل, ويلجأ بعض العدائين الى خفض الرأس بحيث يكون الوجه موازيا لمجال الركض(403:29) , إن لفعل خفض الجذع والرأس نحو الأمام الأسفل رد فعل يعاكسه في الاتجاه والذي هنا ارتفاع الرجل القائدة الى الى الاعلى الخلف (35:38) ويستطيع العداء بهذا الاسلوب رفع الرجل القائدة الى الارتفاع المناسب فوق المانع. إن الرأي الراجح خلال مرحلة الطيران ( قبل المانع ) هو عدم مد ركبة الرجل القائدة بكاملها وذلك لان استقامتها تؤدي الى استقامة الجذع وبالتالي الى فقدان في السرعة(165:36).

ـ عند عبور ركبة الرجل القائدة حافة المانع ـ الشكل رقم (1- د) ـ فان الرجل والجذع تتحركان بصورة عكسية ـ انفراج الزاوية ـ وطبقا لقانون نيوتن الثالث إن الرجل القائدة تتحرك نحو الأسفل وكرد فعل لذلك يتحرك الجذع الى الاعلى في الاتجاه المعاكس(47:6), وعلى العداء إن يعبر المانع بشكل منبسط وبسرعة اقل ارتفاع ممكن لمركز ثقله وذلك للمحافظة على التوازن في مرحلة الهبوط الى الأرض.. وفي ابعد الاحتمالات تكون مقاومة الهواء كبيرة في حالة كبر المسافة بعد المانع , وستسلط مثل هذه المقاومة على السرعة الأفقية , وعليه يجب إن يهبط العداء الى اقرب مسافة ممكنة لتفادي هذا الاحتمال(403:29).

ـ يحصل الهبوط على القسم العلوي من باطن القدم ـ الشكل رقم (1-هـ) ـ لهذا يبقى عمل الإيقاف أثناء الهبوط قليلا وتقتصر فترة الانتقال من الكعب الى المشط... كما يحدث فقدان السرعة في مرحلة الهبوط بصورة قليلة عندما يحصل تجاوز الهبوط القوي لمسار مركز ثقل الجسم وضمان الانتقال الجيد الى الركض بسرعة في المسافة القادمة, ويضمن مد زاوية الجذع ـ الرجل القائدة في مرحلة الهبوط تقارب مركز ثقل الجسم والاستعداد الى التوسع النسبي لنقطة وضع القدم القائدة بصورة عمودية(294-293:18), وبذلك تصغر المسافة الأفقية بين مركز ثقل جسم العداء والخط العمودي الوهمي لنقطة الاستناد. إن اثر القدم القائد يشير فيما إذا كان العداء قد استطاع إن يقطع برجله القائدة بصورة مناسبة ليضمن التقاط جيد للركبة في الخطوة القادمة(284:30).

 ـ تبدأ حركة مرجحة الرج القائدة للامام الاعلى ـ الشكل رقم (1-و) ـ ولها أهمية كبيرة في دفع العداء اماما, ويقوم العداء بتعجيل الرجل القائدة الى الاعلى عند ارتقاء الخطوة الأولى. وفيما لو توقفت عن التعجيل واستمرت الى الاعلى بسرعة منتظمة ففي هذه الحالة تضغط رجل الارتقاء على الأرض بقوة مساوية لوزنه, وإذا ما أبطأت فيه لحظة, فان العداء يخسر من جهده(51:10).

ـ مما سبق يرى الباحث إن خطوة المانع مقسمة على مسافتين أولاهما المسافة قبل المانع, والأخرى المسافة بعد المانع وان المسافة قبل المانع تكون اكبر من المسافة بعد المانع(123:24).

3-2-2 الخطوات ثلاث بين الموانع

    تقدر المسافة المتبقية من المسافة القانونية والتي تبلغ (9.14 متر) بـ(5.84 متر) (95:40) , تقطع في ثلاث خطوات ويتحقق طول الخطوة الأولى من جراء نوع مرحلة الاستناد بصورة مميزة, ويمكن تحقيق الخطوة الكبيرة نسبيا بواسطة التعويض المناسب للدفع بعد الهبوط من المانع وإمكانية نقل الحركات الأمامية, وتكون الخطوة الثانية قريبة من خطوات الركض السريع, أما الخطوة الثالثة فتكون قصيرة وتهيأ لإعداد خطوة المانع(295:18) , ويصبح ضروريا تقصير الخطوة الثالثة وذلك للإقلال من فترة الارتقاء وتعويض ذلك في زمن الطيران(143:8), وتقدر الخطوة الأولى بـ(1.68 مترا) , ويكون طول الخطوة الثانية (2.06مترا) أما الخطوة الثالثة فتكون بطول (1.19مترا)(418:31), أما (Jonath ) فيقول إن طول الخطوة الأولى يقدر ب (1.55 مترا ) وطول الخطوة الثاني بـ (2.10مترا ) أما طول الخطوة الثالثة فيقدر بـ (2 مترا )(75:41).

4-2-2 الركض من المانع العاشر حتى خط النهاية

    تنتهي فعالية ركض (110متر ) موانع بعد أن يقطع العداء المسافة القانونية (14.02 مترا ) وهي المسافة المحصورة بين خط النهاية ومركز المانع العاشر. تقطع هذه المسافة حوالي (5-6 خطوات )(94:6) , ويحدد العامل النفسي (Psychological Factor ) وسرعة اجتياز المانع العاشر قطع هذه المسافة بأقصى سرعة ممكنة(533:37) , وقد تصل السرعة بعد المانع العاشر الى (9 متر/ ثا) (148:16).

الى الاعلى