مدخل إلى الميكانيك الحيوية

1. تمهيد

 من بين الشروط الأساسية للحياة بشكل عام هو التفاعل بين جسم الإنسان والبيئة المحيطة به والذي يمكن تحقيقه من خلال قيام الفرد بالعديد من الحركات البسيطة والمعقدة وذلك من أجل القيام بمختلف واجباته اليومية، مما يدل على مدى أهمية الحركة   (Mouvement)  بحيث ذهب العديد من الباحثين إلى أن الحركة هي جوهر الحياة وهي أساس الأفعال الحيوية للإنسان ولولاها لما تمت الحياة.

ولذلك فان مثلث حركة الجسم سواء كان في الحياة اليومية أو خلال مزاولته لمختلف الفعاليات الرياضية أحد أهم اهتمامات العديد من العلماء والدارسين وخاصة في المجال الرياضي من الجانب التربوي والنفسي. ..أو الجوانب البيولوجية وذلك من أجل تحديد أهم العوامل التي تساعد الرياضي على الأداء الحركي بصورة جيدة والعمل على تطويرها وتثبيتها والكشف عن المعيقات التي تحول دون الوصول إلى أفضل الإنجازات الحركية وفق المعايير المحققة في المنافسات.

وسوف نتطرق في هذا الجانب إلى النقاط المهمة في هذا المجال و الإطلاع على أهم المحاور لهذا المقياس في المجال النظري و التطبيقي الذي يخص الرياضة أو بالعموم التربية البدنية و الرياضية.

2. مفهوم الميكانيك الحيوية

ان علم الميكانيك الحيوية والذي هو تعريب لمصطلح البيوميكانيك يعد في مقدمة العلوم التي اهتمت بدراسة حركة وسكون الاجسام باختلاف الأحجام والخصائص كما تناولت دراسة وتحليل الأداء الحركي الانساني ضمن إطار العوامل البيولوجية والفسيولوجية للمشكلات الحركية التشريحية والفيزيائية والنفسية من أجل الوصول إلى أنسب الحلول الميكانيكية المطروحة للبحث وتقييم نتائجها باختلاف متطلبات الأداء الحركي للفعالية أو المهارة المراد دراستها.

أما مصطلح "الميكانيك الحيوية " فقد أطلق على المادة كتعريف للمصطلح اليوناني بيوميكانيك  Biomécanique

ويتكون هذا المصطلح من كلمتين يونانيتين هما بيو Bio ومعناها الحياة، أي الجانب العضوي الذي له تأثير مباشر في الحركة وميكانيك   Mécanique  ومعناها علم الميكانيك ،أي القوانين الميكانيكية الثابتة التي تحد من الحركة.

الميكانيك الحيوية علم يدرس حركة الانسان في المجال الرياضي من الجانبين هما الجانب الميكانيكي البحت بمعنى القانون الميكانيكي الذي يمد الحركة ، والجانب العضوي الذي له التأثير المباشر في الحركة اذ أن الارتباط الوثيق بين هذين الجانبين لدراسة الحركة الرياضية يؤدي الى الوصول بالأداء نحو الافضل من خلال ايجاد التكنيك الأمثل وهذا ما يعني به علم البيوميكانيك .

انه العلم الذي يهتم بتحليل حركات الانسان تحليلاً يعتمد على الوصف الفيزيائى  )الكينماتيك(  بالإضافة الى التعرف على مسببات الحركة الرياضية )الكينتك) ، بما يكفل اقتصاداً وفعالية في الجهد وتعرف أيضا " هي العلم الذي يبعث تأثير القوى الداخلية والخارجية على الأجسام الحية ،ونعني بالقوة الداخلية العضلات والأربطة والأعصاب ، أما القوى الخارجية كالجاذبية الأرضية ومقاومات الوسط وقوى الاحتكاك وردود فعل الأرض .....وغيرها من القوى الطبيعية التي تؤثر على الكائنات الحية من حيث الحركة.

- أما الميكانيك فهو العلم الذي يختص بدراسة الحركة والقوى المسببة لها بحيث يجيب على العديد من التساؤلات والتي من بينها: ماذا يحدث؟ و إلى أي مدى يمكن أن يحدث؟ و بالإجابة عليها يمكن تحديد مسببات حركة الأجسام والعوامل التي تحكمها.

ويجب الإشارة إلى أنه يجب التطرق في هذا الجانب إلى أهم المحاور الرئيسية لهذا العلم حتى يمكننا من تحديد الإطار النظري الذي يهتم بدراسة الحركات الرياضية بحيث تتمثل تخصصات ومجالات الميكانيكا فيما يلي :

الميكانيك الكمية ، الميكانيك النسبية ، ميكانيك الموانع

ميكانيك المرونة والليونة ، ميكانيك الأجسام الصلبة.

أما دراسة ميكانيك الأجسام الصلبة: هي الأفضل استخداما عند وصف أو شرح الحركة التي يقوم بها الفرد خلال أدائه الحركي في المجال الرياضي، ولهذا تعتبر دراسة المفاهيم والقوانين الأساسية في ميكانيك الأجسام الصلبة الأساس في دراسة البيوميكانيك الرياضي الذي يهتم بدراسة وتحليل الحركات خلال أداء المهارات الرياضية سواء خلال التدريب أو خلال حصص التربية البدنية والرياضية أو خلال المنافسات الرسمية إضافة إلى بعض المفاهيم الأساسية في ميكانيك الموائع وذلك بالنظر على أنه هنالك بعض الفعاليات الرياضية التي تمارس في الوسط المائي مثل السباحة والغطس...

3. أهمية الميكانيك الحيوية

من الواضح أن الأسس البيوميكانيكية طبقت عن طريق العلماء والمهنيين في العديد من المجالات المعنية تحت مشاكل ارتبطت بصحة جسم الانسان وأدائه .معرفة بناء المفاهيم البيوميكانيك هي أيضا ضرورية من أجل تكوين مدرس التربية البدنية والرياضية ، وأخصائي العلاج الطبيعي ، والمدرب .

بالنسبة لمحتوى التعليم في البيوميكانيك أسست التجهيزات لفهم الأسس الميكانيكية وكيف يمكنهم تطبيقها في تحليل حركات جسم الانسانّ.

إن معارف المحلل لحركة جسم الانسان سوف تجعله قادرا على إيجاد الاجابة للأسئلة المرتبطة بالميكانيك الحيوية ، كأن نقول:

ما هي المبادئ البيوميكانيكية المرادفة لتمرينات آلات المقاومة ، هل من الممكن الحكم على الحركات أنها أكثر أو أقل اقتصادا من خلال الملاحظة البصرية ؟ ما هي الطريقة المثلى والآمنة لرفع شيء ثقيل ؟ عند أي زاوية سوف يكون رمي الكرة لأقصى مسافة ؟

ما هي الاستراتيجيات التي تُمكن لاعب الجمباز على عارضة التوازن توظيف أقصى توازن.

4. أقسام الميكانيك الحيوية

الميكانيك الحيوية هي أحد أشكال الميكانيك الاساسية ، إذ تأتي الميكانيك الحيوية من علم ميكانيك الأجسام اللينة غير المنتظمة باعتبار أن جسم الإنسان يخضع إلى هذا النوع من الميكانيك والتي هي أصلا لها نوعين الميكانيك الثابتة والميكانيك المتحركة ، وتضم الميكانيك المتحركة (كينماتيك و كينتيك) الإنسان الحيوي التي تدخل فيها العديد من العوامل الانتروبيومترية والبدنية كالحجم والشكل والوزن والقوة ...الخ .

وينقسم علم الميكانيك قسمين هما:

أولا: الأستاتيك أو(الميكانيك الثابتة) :وهو فرع من الميكانيك الذي يبحث في سكون الأجسام تحت تأثير مجموعة من المؤثرات تسمى القوى وتوصف القوى التي لا تغير في حالة الجسم بأنها متزنة ويقال للجسم أنه في حالة توازن تحت تأثيرها ولذلك فإن الأستاتيكا تسمى أحيانا (علم التوازن الأجسام).

ثانيا: الديناميك أو (الميكانيك المتحركة):و هي فرع الميكانيك الذي يبحث في حركة الأجسام الصلبة و اللينة وتنقسم الديناميك إلى قسمين رئيسيين:

الكينماتيك: هو دراسة الحركة دراسة وصفية من حيث الزمان والمكان دون التطرق الى القوة المسببة لها، وأن الخصائص

الكينماتيكية لحركة الانسان تُحدد من خلال دراسة الشكل الخارجي الهندسي ورسم المسار الحركي للإنسان في الفضاء وتغيراته في الزمن ، أي يهتم بالجانب المظهري أو الشكلي مثل   (المسافة، الزمن، السرعة) ورسم مساراته .

(الحركية هي وصف مكاني مؤقت للحركة)

—                   Cinématique : observer le mouvement

الكينتيك : علم يعنى بدراسة أسباب الحركة والقوي المصاحبة سواءً كانت ناتجة عنها أو مُحدِثة لها ويبحث في مسببات

الحركة ونتائج الانقباض العضلي وعلاقته بمثالية الأداء.

—                   Cinétique : comprendre l’origine du mouvement

وعلى هذا الأساس فإنه من واجب هذا العلم:

-1 التعرف على الأسس الميكانيكية للنشاط العضلي البيولوجي ودراسة العلاقات الخاصة بها.

-2 تطبيق القوانين الميكانيكية على الجهاز الحركي للإنسان.

3- دراسة العلاقات المتبادلة بين القوى الداخلية والخارجية المؤثرة على جسم الإنسان وتوافق تأثيرها أثناء الأداء.

كما يجب الإشارة إلي أن الميكانيك الحيوية لم تتطور في الحقيقة عن الميكانيك وحدها و إنما هي أحد العلوم الحديثة التي تطورت متأثرة بمجموعة من العلوم الأخرى " كعلم التشريح، الفسيولوجيا، والفيزياء....

5. أغراض الميكانيك الحيوية الرياضية

إن التمارين الرياضية هي الوسيلة الرئيسية الوحيدة لتحليل أغراض النشاط البدني ، ولا يمكن ممارستها ممارسة سليمة إلا إذا كانت قد بحثت من جميع الجوانب .

وانطلاقا من هذا المفهوم تحددت أغراض الميكانيك الحيوية كالأتي :

- وضع البحوث الخاصة بالأداء الرياضي الأنسب ، ومعنى ذلك ايجاد أنسب الحلول الميكانيكية لتحقيق هدف الحركة الرياضية .

- تعميم المعلومات المكتسبة عن التكنيك الأنسب لأنواع الرياضات المتعددة ووضعها في صورة أسس ثابتة للميكانيك الحيوية بما يؤدي إلى خدمة التكنيك الرياضي الأنسب .

-ايجاد طرق سهلة لبحث الحركة الرياضية ( الاختبارات الرياضية لتساعد المدرس والمدرب في تحديد الأخطاء واكتشافها موضوعيا اثناء الحركة الرياضية).

-الاستناد على استخدام أسس الميكانيك الحيوية في التدريبات الخاصة الهادفة إلى القدرات البدنية والنفسية المطلوبة مثل (القوة، السرعة ، رشاقة الجسم ، القدرة على  رد الفعل وسرعته)

6. مجالات البحث في الميكانيك الحيوية

مما لا شك فيه أن تطور وتقدم أي علم من العلوم إنما هو حوصلة للتطور وتقدم باقي العلوم الأخرى وخاصة منها ما يختص بدراسة ومميزات الجسم هو في الواقع وحدة متكاملة وكما سبق وأن أشرنا بأن البيوميكانيك ليس علما مستقلا بذاته وإنما يمثل حوصلة لتداخل نتائج العديد من الدراسات في العديد من العلوم وذلك من أجل تحديد الإطار النظري اللازم لتفسير وتحليل الظواهر الحركية التي يقوم بها الفرد.

ومادام أن الجسم البشري كائن عضوي تدخل في حركته كثير من الاعتبارات العلمية المتمثلة بدور العلوم المختلفة التي ترتبط ارتباط مباشر وتؤثر تأثير فاعلا في الحركة ، والتي يجب أخدها بعين الاعتبار:

البيوميكانيك ، الميكانيك النظرية ،علم وظائف الأعضاء، علم وصف الإنسان ، التشريح الديناميكي.

- فعلى سبيل المثال يؤدي علم التشريح دورا مميزا في طبيعة حركة الإنسان فتطوير ناحية معينة عند الرياضي ، ولتكن القفز من الثبات إلى الأمام لا يمكن الارتقاء بمستوى القفز وتحسين الأداء ما لم تكن هنالك معرفة تامة بماهية العضلة أو المجموعة العضلية التي تعمل بشكل مباشر أثناء الأداء، وألا يكون التدريب عبارة عن عملية عشوائية خاضعة للتجربة والخطأ .

- إن اعتماد نظام العتلات أثناء حركات أجزاء الجسم لأداء حركات معينة ، فلتعيين النقاط الثلاث التي تتكون منها العتلة ( قوة، ومقاومة ، وارتكاز ) ينبغي أن تكون هنالك معرفة تامة بنقاط تأثير القوة والتي تتمثل في مدغم العضلة ، من هنا يجب أن يتوفر بعض الإلمام بهذا الجانب التشريحي وهو منشأ و مدغم العضلة .

- وعند دراسة حركة الرياضي تبرز أهمية الإلمام بالعلوم الأخرى، فالفسيولوجيا والكيمياء الحيوية تسهم بشكل فعال في معرفة حالة الرياضي التدريبية خلال عملية التدريب .

وعلى هذا فإن البيوميكانيك في أبحاثه بالنسبة للحركات الرياضية يستعين ببعض العلوم الأخرى، كما أنه يقدم لهذه العلوم موضوعات ومشكلات معينة لتقوم بالبحث فيها بحيث كلها تصب في موضوع البحث الرئيسي لهذا التخصص وعلى هذا فإن

أهم – مجالات البحث – في هذا التخصص تتجلى في:

- تكوين الحركة.

- تأثير القوى المختلفة عليها مع بحث عناصر هذه القوى.

- تحديد شروط وظروف أداء الحركات.

- تحديد العوامل التي تؤثر في النتيجة النهائية.

7. الميكانيك الحيوية وتخصصاته

على ضوء ما سبق ذكره فإن فهم البيوميكانيك سيؤدي حتما إلى فهم الأساسيات المتعلقة بالنواحي التشريحية والفسيولوجية والميكانيكية لحركة الرياضي، وهذا سيساعد المدربين والمدرسين على تعليم المهارات الحركية وتحسين الأداء الحركي الدقيق وفق المعايير المطلوبة والمستويات المرغوبة، وذلك من خلال التعرف على أهم الخصائص الدقيقة والتي تساعد على تحديد الأخطاء المرتكبة خلال ذلك والعمل على تصحيحها من ناحية ومن جانب آخر تدعيم العوامل البدنية والفنية والتي بفضلها فقط يمكن تحقيق الإنجاز الحركي الجيد.وكان نتيجة كل هذا التنوع في تخصصات البحث في البيوميكانيك العديد من الدراسات التي أثرت حقل المعرفة في مجال دراسة الحركة بصورة دائمة كما أثرت اتجاهات الباحثين والدارسين في هذا المجال حيث كان كل منهم إما رجل تشريح أو مهندس أو مدرس تربية رياضية مما أدى إلى تعدد تخصصات البحث في البيوميكانيك والتي تمثلت في التخصصات التالية:

الحركات الرياضية،الخواص، الأجهزة الداخلية،الفضاء والكواكب.

وبالنظر إلى تعدد مجالات البحث و الدراسات في هذا المجال، وكما ورد في العديد من المصادر الخاصة بالموضوع فقد انقسمت الميكانيك الحيوية إلى قسمين رئيسيين يتمثلان في:

البيوميكانيك الداخلي:البيوميكانيك الداخلي

البيوميكانيك الخارجي: ميكانيك الحركات الرياضية...