تعيير منصات القوة بأسلوب الانحدار الخطي كمعامل تصحيح

الاستاذ المساعد الدكتور : حسين مردان عمر  (جامعة القادسية – كلية التربية الرياضية)

الاستاذ المساعد الدكتور : احمد توفيق الجنابي (جامعة بغداد – كلية التربية الرياضية)

1- التعريف بالبحث

1-1 المقدمة وأهمية البحث

   أن تعزيز الجوانب الايجابية في الاداء المهاري او البدني والحد من الجوانب التي لاتنسجم وطبيعة الاداء في المجال الرياضي من الامور التي شغلت أذهان العلماء التقنيون في الاتجاهات الحد لمعالجة مواطن الضعف والتعرف على الحقائق وإستثمارها ( أن كانت مؤثرات خارجية أو داخلية ) وتوضيفها لتطوير الانجاز , وللتوصل الى قياسات دقيقة صممت الاجهزة التي تتميز بضالة الاخطاء لاستحصال نتائج دقيقة . وكان لاتجاة العلماء الى المجال الرياضي مساهمة فعالة , حيث تميزت الانجازات الحالية بمقارنتها مع الانجازات السابقة بالمعجزة .يذكر ( وجيه , 1994) على البحث أن يتاكد من كافة الوسائل الذي أستخدمة في جميع الحقائق , وعليه فأن التعرف على اخطاء القياس من الاعتبارات المهمة في مجال القياس والتقويم وان تقليل هذه الأخطاء يكون مهما اذا رافقت ذلك تغيراص مؤثراً . تذهب اهمية البحث في دراسة لاجهزة منصات قياس القوة والمصنعة في العراق والتعرف على أخطاء القياس وبشكل خاص أخطاء التعيير . 

2-1 مشكلة البحث :

     من خلال اطلاع الباحثان لكثير من اطاريح الدكتوراه واطروحتيهما ضمنا والتي استخدمتا أجهزة منصة قياس القوة , وجد ان معامل التصحيح يثبت في برنامج الحاسوب دون الاعتماد على وسيلة (إحصائية ) واضحة ومن خلال مرافقتهما للمهندسين العاملين في تصنيع هذه المنصات لم يتأكد لهما أي قانون ثابت يعتمد عليه سوى اقتراح نظري لرقم معين (افتراضي ) يكون بمثابة تصحيح للقيم الناتجة على شاشة الحاسوب .

3-1 هدف البحث :

معالجة الأرقام على شاشة الحاسوب بأثر من الآوزان الحقيقية الموضعة على جهاز منصة قياس القوة باستخدام أسلوب إحصائي .

4-1 فرض البحث :

        أن القيم الناتجة بأسلوب الإنحدار الخطي لاتختلف عن القيم الناتجة بالاسلوب الافتراضي .

5-1 مجالات البحث :

      أجهزة منصات قياس القوة المصنعة بكليات التربية الرياضية في جامععات الموصل والبصرة في جمهورية العراق .

 2- الدراسات النظرية :

 1-2منصة قياس القوة :

   تعرف ( أيمان , 1992 , ص58) منصة قياس القوة بانها " ميزان كهربائي الكتروني حساس لة القابلية على قياس القوة العمودية أو الافقية أو الاثنين معاً فضلا عن محلتيهما ويستجيب لمقدار التغير في التعجيل حركة ثقل الجسم مستندين في عملية على قانون نيوتن الثاني "ma=F " .

   ويذكر ( لؤي ,1987, ص252) أن ( أبلاكوف) قد صمم أجهزة مبسطة لقياس القوة منها ( الكونتوجراف والدينماجراف وقياس رد فعل القوة وأسب وجراف ) وتعتمد هذه الأجهزة على تكبير انحاء الأجسام المرنة عن طريق رافعة وتدوين النتائج على أسطوانة ؛ كما صمم جهاز تسجيل القوة لحذاء التزلج , وقام (جورندلاخ) بتطوير مكعبات البدء الخاصة بتسجيل القوة ( فؤاد ,1988,ص)

    اشار (طلحة , 1993, ص418) ان استخدام أسلوب تحويل الإشارة الكهربئية الناتجة عند اجهزة قياس مسببات هذا التغير الى أرقام لها دلالتها تبرمج في الحاسوب وذكر ( سمير , 1999, 249) ان المنصة ترتبط بحاسوب آلى حيث يتم برمجة أجزاء الحركة وفق تسلسلها ... للحصول على منحنيات اقوى .. على شاشة الحاسوب .

   أن النتائج الحالية تظهر على شاشة الحاسوب بعكس أجهزة ( أبلاكوف ) كما ان المنصات الحالية تعتمد على متحسسات (Strainguges ) بدلا من ميكانيكية تسجيل النتائج على الاسطوانة . وتلصق هذه المتحسسات وباشكال هندسية (شكل رقم 1) على المعدن بحيث تكون قطعة تامة اللصق بالمعدن , وعن تسليط قوة على المعدن يحدث تغيير في شكل المعدن (أستطالة ) نسبياً فيحدث تغيراً في الجهد المار بالمتحسسات , وينقل هذا التغير إلى أجهزة مفسرة ثم تظهر النتائج على شاشة الحاسوب ( شكل رقم 2) . ولمعرفة الزمن أستخدام التصوير السيمي مع المنصات التي صنعت في البدء حيث كان الدافع من المتغيرات الاساسية ( المرادفة للمساحة تحت المنحنى) في معرفة الجهد في كل مرحلة من مراحل الأداء الفني معتمدين في ايجاد ذلك على قانون Ft=Impulse ومعرفة زمن تاثير القوة(Time Over Which Force Acts)( صائب وآخرون ,1991,ص33)(Clayne R.Jensen,et al,1983,p.190) أذ يتطلب تحديد مقدار القوة الرئيسية التي يسلطها اللاعب على الارض معرفة الزمن الذي تستخدم فيه القوة .

 شكل رقم (1)

التصميم الهندسي للصق التحسسات وتسليكها

2-2 آلية العمل في منصات القوة :

   صممت منصة قياس الفوة بأشكال متعددة مربعة أو مستطيلة , صممت لأغراض القفز أو لقياس عضلات الظهر والفخذ( الدينامومتر ) أو على شكل مسندي بدء في عدو المسافات القصيرة وهذه الاخيرة استخدام قناتن بدلا من قناة واحدة إذا كان كل مسند بمثابة منصة كما عند ( حسين مردان ,1996)  إذ أستخدم كل منصة المفسر نفسه وبالتعاقب

   ان جميع انواع المنصات كانت تربط بالحاسوب بواسطة جهاز مفسر سمي بجهاز التصفير ( خطاءا) . وهذا الجهاز كما هو موضح في (الشكل رقم 2) عبارة عن صندوق يحتوي على قطع الكترونية واجبه كما ياتي:

- تكبير الجهد المتولد على المتحسسات بسبب تغير تسليط القوة على المنصة .

- تحويل الجهد الكهربئي الى قيم رقمية ( واحد أو صفر ) بأستخدام المحول

- تصفير القيم الرقمية عند عدم وجود وزن على المنصة .

- التعيير .  

   أن أهم مرحلتين في المفسر هو مرحلة التصفير والتعيير ويتم التحكم بالتصفير خارجيا وللبساطة تربط هذه المرحلة مصباح بلون أحمر أو أزرق (LED) فيحاول الباحث تدوير مفتاح ( زر التصفير ) لحين اطفاء المصباح حيث ينير هذا المصباح عند وجود وزن على الجهاز , أما المرحلة الثانية فهي التعيير , أي وضع القيم ضمن معيار موحد ( عوض وآخرون ,1999, ص188) . وهي المرحلة الاخيرة التي تلي تصميم شكل المعدن وربط القطع الالكترونية وتسليك المنصة مع المفسر والحاسوب . ولا توجد قطعة خارجية للسيطرة عليها .

   وفي مرحلة التعيير يجري أختبار تطابيق قيم الاوزان  الموضوعة على المنصة مع القيم الناتجة على شاشة الحاسوب في حالتي الاستطالة ( التصاعدي ) وإزالة الأثر (التنازلي ) , وفي المرحلة نفسها يحدث بسبب الضوضاء الالكتروني (Noise) أو أخطاء التصميم زيادة او نقصان القيم الناتجة أو الثنان معا عن الأوزان الحقيقية الموضوعة على المنصة مما لايمكن تفاديه إلا بإفتراض رقم ثابت ( Factor) كمعامل تصحيح يثبت في برامج الحاسوب أذ أن الحاسوب هو الذي سيتولى تحويل القيم الرقمية ( واحد أو صفر ) الى قيم عشرية (الشكلين رقم 2 و 3) 

 شكل رقم (2)

ربط المنصة والمفسر

 شكل رقم (3)

تحويل الجهد الكهربائي الى قيم رقمية ( واحد او صفر)

3-2 قياس الزمن :

           عندما كان الزمن القياسي باستخدام التصوير السيمي وذلك بعمل مطابقة للحوادث التي تجري على المنصة مع الرقائق السيمية ثم أيجاد الزمن , فقد تم قياس الزمن آليا وذلك بإيجاد من خلال انتقال الجهد أو الاشارة من اول وحتى أستقرارة كرقم في جهاز الحاسوب بأستخدام جهاز ( أوسيلسيكوب أستورج ) وتبين ان انتقال معلومة من المسند الامامي الى الحاسوب لدى (حسين مردان ,1996) كان ( 0.0013 ثانية) نفسه  لدى ( احمد ,1996 ) وكان الزمن لدى (خالد , 1997,الملاحق) هو ( 0.0076 ثانية ) نفسه  لدى ( عبد الجبار 1998) .

4-2 معادلة الإنحدار الخطي :

وهي معادلة الإنحدار رياضية تعبر عن العلاقة بين متغيرين , تستعمل للتنبؤ عن قيم سابقة مستقبلية وتكون هذه المعادلة خطية " ( عوض واخرون , 1999, ص 243) , يمثلها خط مستقيم يسمى خط الإنحدار ويتعين ذلك على البيانات المتجمعة عن ظاهرتين متى تم تعيينها أمكن استعملها في عملية التنبؤ والتقدير ( وديع  و حسن , 1996 , ص243) .

تعتمد هذه المعادلة على طريقة تعرف بأسم افلمربعات الصغرى او طريقة (Gauss) وتكون هذه المعادلة بأتم صورة عندما تصل قوة العلاقة الخطية بين المتغيرين الى علاقة تامة او شبه تامة وهه الطريقة هي اسلوب لتوفيق افضل خط مستقيم ويتضمن إحصائية تصغير مجموع المربعات لإنحرافات القيم عن الخط الى ادنى حد ممكن ( دومينيك , 1982, ص138,) ويمكن استخدام معادلة خط المستقيم في التنبؤ بقيمة المتغير التابع ( القيم الظاهرة في الحاسوب ) اذا علمنا قيمة المتغير المستقل ( الاوزن ).

5-2 اسلوب اختبار المنصة:

الاسلوب المتبع لاختبار صدق وثبات المنصة هو بوضع اوزان معلومة ( أقراص الثقل في رفع الاثقال ) على المنصة ومقارنة هذه الاوزان بما ينتج على الشاشة الحاسوب ، وتتدرج هذه الاوزان وبشكل تصاعدي ثم تنازلي كما يتم اختبار صدق قياس القوة باسقاط اوزان من على ارتفاع (1متر).

اما اختبار قياس زمن الاداء (لتعويضه في معادلة الدفع) فقد اخذ اشكال متعددة كقياس الفترة الزمنية لانتقال المعلومة من المنصة الى الحاسوب باستخدام جهاز (اوسيلسكوب استورج) او باستخدام التصوير السيمي اذ يقارن الزمن المسجل من ندء اداء اللاعب لحركته الى انتهائه منها عن طريق عد الرقائق السيمية ، وكذلك مطابقة الزمن المقاس بالاوسيلسكوب مع الزمن المحسوب في التصوير السيمي ولا ننسى ان اسلوب التزامن بين الة التصوير وجهاز حساب الاجهادات الميكانيكية سوف يعطي صورة كاملة عن تفاصيل التغيرات الزمنية والمكانية للجسم والتفاصيل الديناميكية المرتبطة بهذه المتغيرات (طلحة ، 1993،ص417)  ، أي ان ظبط تطابق عمل الجهازين (الة التصوير ومنصة القوة) يكون مهما اذا كان الهدف من الدراسة ضمن اقسام الديناميك.

3- اجراءات البحث

1-3 منهج البحث:

اتبع الباحثان المنهج الوصفي بطريقة المسح كما استخدمنا الاسلوب الاحصائي.

2-3 عينة البحث:

عينات من بيانات مسجلة في اطاريح الدكتوراه التي استخدمت جهاز منصة قياس القوة وعددها (10 اطاريح).

3-3 الاجهزة والادوات المستخدمة:

- جهاز منصة قياس القوة المصمم بجامعة البصرة.

-جهاز منصة قياس القوة لمسندي البدء المصمم لجامعة البصرة

- المصادر والمراجع

4-3 إجراءات البحث :

- إعتماد الاوزان الحقيقية متغير مستقل النتائج المستحصلة من المنصة متغيرات تابعة.

- ارجاع القيم الناتجة الى فيمها الحقيقية .

- اعادة المعالجة بالاعتماد على قيم المعادلات .

- تطبيق اسلوب الانحدار الخطي .

- اعادة المعالجة بتجربة القيم الناتجة كما هي بدلا من الاسلوب الاحصائي .

5-3 الوسائل الاحصائية :

- الوسط الحسابي .

- الانحراف المعياري .

- اختبار T للعينات المرتبطة .

- اختبار معامل الاختلاف .

- الارتباط البسيط.

- الانحدار البسيط.

 3-عرض النتائج وتحليلها ومناقشتها :

 جدول رقم (1)

يوضح الاوزان الحقيقية والمصححة

* الجدول عن( احمد توفيق ,1996) بعد ارجاع الارقام في العمود الثالث من الجدول( الوزن التصاعدي

بعد معامل التصحيح 1.01) الى اصلها باتباع المعادلة : (الوزن الموضوع = الوزن ÷ 1.01)

   نجد وكما واضح في الجدول رقم (2) ان الارقام لم تكن مطابقة مع الاوزان الموضوعة . وكانت تختلف بمقادير ( 1 كغم –2كغم ) فضلا عن ذلك فان معامل التصحيح الافتراضي المستخدم (1.01) لو زاد الى (1.05) نجد ان الاوزان تتغير بمفدار كبيرة يصير الوزن ( 200 كغم) الى ( 208,24 كغم)

الجدول رقم (2)

يوضح الاوزان الناتجة في شاشة الحاسوب والفرق عن الاوزان الحقيقة

تم ايجاد معامل التصحيح الافتراضي حسب الخطوات الاتية ^([1]) :

1- تسجيل اكبر عدد من الارقام الناتجة للوزن (25) ولتكن ( 10 قراءات) .

2- ايجاد معدل القراءات لكل وزن منفردا .

3- افتراض معامل تصحيح للوزن (25 كغم ) وتجربة المعامل نفسه للوزن (200 كغم) وبالشكل الذي يجعل القيم الناتجة لاتتجاوز الاوزان الموضوعة الابمقادير ضئيلة .

   أتبع الباحثان أسلوب الانحدار الخطي بحسب التسلسل الاتي :

1- استخدام معدل القراءات .

2- تطبيق اسلوب الانحدار الخطي .

تبن بعد معالجة القراءة باستخدام الانحدار الخطي ان معادلة الانحدار :- ( ص= 1.07+ 1.002س) قد حققت ظاهرين اوزان اقرب الى الاوزان الموضوعة . أي ان الاسلوب الحالي لايختلف عن الاسلوب السابق ( فرق عشوائي ).

 الجدول (3)

اوزان اسلوب الانحدار مقارنة باوزان الاسلوب الافتراضي

 القيمة الجدولية عند 0.05 =2.36

جدول رقم (4)

معامل الارتباط والأختلاف

ويتضح من الجدول رقم (4) ان الاسلوبين يتمتعان بقوة علاقة متماثلة مع الاوزان الموضوعة على المنصة وان معامل اختلافهما متساوي .

الشكل رقم (4)

جهاز الاوسيلسكوب وخطي الصفر ووزن المنصة مصفرة

 ان الاهتمام بأجهزة منصات القوة تطورت بسبب زيادة حاجة البحوث الى استخدامها مما طور امكانيات مصنعي الاجهزة بتقليل الاخطاء واستخدام التقنيات للتغلب على بعض المشاكل .

فلو رجعنا قليلاً الى منصة استثمرت في مجال الرياضية في بحوث كل من ( ايمان ,1992) و( وديع , 1993,ص59) و(حاجم ,1995,ص48) نجد ان معامل التصحيح المستخدم كان كبيرا وقد بلغ (1.57) والسبب في ذلك يرجع الى عملية التعيير فكما واضح في الشكل رقم (4) فان التعيير بمطابقة خط وزن الجهاز بدون ثقل مع خط منتصف جهاز (الأوسيلسكوب ) عن طريق التحكم بمقاومة متغبرة موجودة في الجهاز الملحق بمنصة قياس القوة وعندما تكون هذه المقاومة ذات مدى دقيق ( يمكن تلافي ذالك ) يكون تحريك او برم بسيط لهذة المقاومة يؤدي الى زحف خط وزن الجهاز بعيدا جدا , فيشتغل مصمم الجهاز على ذلك بمعامل تصحيح كبير ان خط الجهاز يكون بمقدار اقل او اكبر من (1.57) . 

   بتطبيق بسيط لمعامل التصحيح (1.57) وذلك بقسمة الوزن (10 كغم) على هذا المعامل نجد ان الوزن الناتج والبالغ (5 كغم) كان مختلفا بمقدار كبير .

وعن ( عبد الجبار ,1998, ص38) استبدلت أقراص الاثقال في تعيير المنصات بميزان طبي يقاس عليه وزن اللاعب ثم يقف على جهاز منصة قياس القوة وتحدث مقارنة , وان كان الباحثان يفضلان اختيار باستخدام اقراص الاثقال كونها تتدرج بأوزان مختلفة , استثمرة هذه المنصة من قبل ( عامر , 1998)

جدول رقم (5)

الوزن المسجل بالميزان الطبي ومنصة القوة

* الجدول عن ( عبد الجبار ، 1998, ص38)

بعد تطبيق اسلوب الانحدار واجراء المقارنات بين القيم المسجلة على شاشة الحاسوب والتي كانت معامل التصحيح رقم (6) ان القيم المسجلة باستخدام اسلوب الانحدار كانت اقرب الى الاوزان الحقيقية , اذ كانت

معادلة الانحدار (ص= 0.96+0.99 س).

جدول رقم (6)

مقارنة بين الاسلوب الافتراضي واسلوب الانحدار الخطي

5- الاستنتاجات والتوصيات

1-5 الاستنتاجات

بعد معالجة البيانات وعرضها وتحليلها ومناقشها استنتج الباحثان ما يأتي :

1- ان اسلوب الانحدار الخطي لم يختلف معنويا ( احصائيا) عن الاسلوب الافتراضي وان كلا الاسلوبين مترابطين بالوزن الحقيقي بعلاقة تامة , الا ان اسلوب الانحدار اسلوب احصائي .

2- ان اسلوب الانحدار الخطي معادلة احصائية يمكن الاعتماد عليها في تصحيح البيانات .

3-ان اسلوب الانحدار الخطي يتفق مع مبدأ خطية الجهاز .

4- يمكن التنبؤ بالوزان الاخرى ( ضمن المديات المختبرة) وإن لم تجرب .

 2-5 التوصيات :

1- يوصي الباحثان باستخدام اسلوب الانحدار الخطي عند اعادة تعيير الجهاز قبل كل استخدام .

2- يمكن برمجة هذا الاسلوب ضمن برنامج الحاسوب وتعويض معادلة الانحدار ضمن ورود القراءت .

3- اجراء مقابلات مستفيظة من قبل مصممي الاجهزة للاطلاع على مرحلة التعيير مع طباعة جميع القراءات على الطابعة الملحقة بجهاز الحاسوب .

 المصادر

1- احمد توفيق الجنابي (1996) التحليل الكينماتوغرافي والدينموغافي للهبوط بالقلبتين الهوائييتين المتكورتين من جهازي العقلة والحلق , اطروحة دكتوراه , جامعة البصرة كلية التربية الرياضية .

2- ايمان شاكر محمود (1992) : تحليل العلاقة بين خصائص منحني القوة – الزمن وبعض المتغيرات البايوميكانيكية لمرحلة النهوض بفعالية الوثب الطويل , اطروحة دكتوراه جامعة بغداد كلية التربية الرياضية 3- حاجم شاني عودة(1995) تحليل العلاقة بين منحني الخصائصي الكينماتيكي والديناميكي لمرحلة النهوض في الحجلة وبعض المتغيرات لمراحل اداء الوثبة الثلاثية ,أطروحة دكتوراه . جامعة البصرة , كلية التربية الرياضية .

4- حسين مردان عمر (1996) : دراسة تحليلية لبعض المتغيرات الديناميكية من البداء الى اجتياز المانع الاول , جامعة البصرة , كلية التربية الرياضية .

خالد محمد عطيات (1996) : دراسة كمية الدفع وبعض المتغيرات الميكانيكة للرجلين في حركة الهجوم في المبارزة , اطروحة دكتوراه , جامعة بغداد , كلية التربية الرياضية .

6- سمير مسلط الهاشمي (1996) : البايوميكانيك الرياضي ,ط2 , دار الكتب للطباعة والنشر , جامعة الموصل .

7- صائب عطية العبيدي وآخرون (1991) : الميكانيك الحيوية التطبيقية , دار الكتب للطباعة والنشر , جامعة الموصل .

8- طلحة حسين حسام الدين (1993) : الميكانيك الحيوية الاسس النظرية والتطبيقية , ط1 دار الفكر العربي , القاهرة .

9- عبد الجبار شنين (1998) : تحليل العلاقة بين خصائص القوة – الزمن لمرحلة النهوض وبعض المتغيرات البايوميكانيكية ودقة التصويب البعيد بالقفز عاليا في كرة اليد , إطروحة دكتوراه , جامعة بغداد , كلية التربية الرياضية .

10- عامر جبار السعدي (1998) : دراسة مقارنة في بعض المتغيرات الباوميكانيكية للأرسالين المتموج الامامي والساحق بالكرة الطائرة .

11- عوض منصور وآخرون (1991) : أساسيا علم الاحصاء الوصفي , ط1, دار الصفاء , عمان .

12- فؤاد توفيق السامرائي (1998) : البايوميكانيك, دار الكتب للطباعة والنشر , جامعة الموصل .

13- لؤي الصميدعي (1987): البابوميكانيك والرياضة , دار الكتب للطباعة والنشر , جامعة الموصل .

14- محمد فريز منفيخي (1998) : مبادىء الاحصاء الحيوي, مطبعة خالد بن الوليد , دمشق .

15- وجية محجوب وآخرون (1993) : طرق البحث العلمي زمناهجة في التربية الرياضية , مطبعة التعليم العالي بغداد .

16- وديع ياسين محمد وحسن محمد عبد (1999) : التطبيقات الاحصائية واستخدام الحاسوب في بحوث التربية الرياضية , دار الكتب للطباعة والنشر ’ جامعة الموصل .

17- وديع ياسين محمد (1993) : دراسة العلاقة بين المتغيرات البايوميكنيكية في رفعة الخطف , أطروحة دكتوراه , جامعة بغداد , كلية التربية الرياضية .

18- Clayne  R. Jensen , et al Applied Kinesiology and Biomechanics ,3ed Edition, McGraw- Hill Book Company ,1983, p . 190