استخدامات قوانين البيو ميكانيكا في تقييم برامج التعلم الحركي

1. مؤشر النقل الحركي الميكانيكي

النقل الحركي مصطلح علمي يلجا اليه الجسم البشري لزيادة فاعلية وكفاءة او قوة او سرعة العضو المكلف بالأداء ، ويعد النقل الحركي من اهم خصائص الحركات الرياضية وذلك لان الحركة الرياضية لها هدف واضح ومستوى محدد بمعنى انه لا يكفي ان يكون اللاعب ممتلكا القدرة على الاداء بل يجب ان يكون الاداء على مستوى يتناسب مع المعدلات القياسية لهذه الحركة يسعى اليها علم الحركة من اجل الوصول بالحركة الى اعلى مستوى تسمح به قدرات وطاقات البشر.

     في البيو ميكانيك هناك اصطلاح يناسب مفهوم النقل الحركي ويقابله وهو نقل الزخم والذي قد يكون بين اجزاء الجسم الواحد او قد يكون بين الجسم ككل وجسم اخر كالأرض مثلا ، ففي النوع الاول وكما هو معروف ان لكل جزء من اجزاء الجسم كتلة خاصة به عند حركة هذا الجزء تتولد سرعة زاوية له او خطية في نهايته البعيد عن المفصل ولهذا يمكن حساب الزخم الزاوي او الخطي له من خلال:

الزخم الزاوي = عزم القصور الذاتي× السرعة الزاوية

الزخم الخطي =كتلة الجسم × سرعته

ان زيادة السرعة الزاوية او السرعة الخطية يعني زيادة معدل تسارع جزء  الجسم او الجسم ومن ثم يجب ان لا يكون هناك اي توقف بين حركات الاجزاء ، بل يجب ان تتحرك هذه الاجزاء بحيث تكون متداخلة اي ان الحركة الثانية لا تبدا من الصفر، بل  من حيث انتهت اليه الحركة الاولى وهكذا.

وكما ذكرنا سابقا ان ظاهرة النقل الحركي في البيوميكانيك يمكن تسميتها ظاهره نقل الزخم( الخطي او الزاوي) وهناك علاقه بين هذين الزخمين وكما يظهر ذلك من خلال ما يلي:

الزخم الزاوي= ع قص ذ× س ز

وبما ان السرعة الزاوية =المحيطية/ نق

و  ع قص ذ= الكتلة×نق²

اذن يمكن أن يأخذ قانون الزخم الزاوي الصيغة التالية:

الزخم الزاوي= الكتله×نق²× السرعة الخطية/نق

اذا الزخم الزاوي =الكتلة× السرعة المحيطية×نق

ولما كان الكتلة ×السرعة المحيطية =زخم خطي

اذا الزخم الزاوي= الزخم الخطي× نق

ان هذا المبدأ يمكن ان يكون مبدا تعليمي حيث ان التحكم بأنصاف اقطار اجزاء الجسم يمكن ان يسبب في زياده الزخم الزاوي او نقصانه ووفق الاداء، فمثلا ان عمل الجذع يكون جدا مهم في حركه الرمي النهائية للاعب رمي الرمح، ولما كان الجذع يشكل( 50 %) تقريبا من كتلة الجسم كله، حسب نتائج وتجارب  وبحوث بعض العلماء والباحثين ، ونظرا لكبر كتله الجذع فان كمية الحركة (الزاوية) الناتجة من حركة الجذع الزاوية تعتبر كبيرة للغاية اذا ما قورنت بكمية حركة الاجزاء الاخرى.

كمية حركة الجذع الزاوية=50% من كتله الجسم (كتله الجذع )×نق²×سرعته الزاوية

وان كميه الحركة الزاوية هذه يمكن ان تضاف الى كمية الحركة الزاوية للذراع اثناء لحظه الرمي فاذا كانت كتلة الجسم 80 كيلوغرام وطول الذراع 0,70م وسرعته الزاوية 660 د/ث، كتله الذراع هي 7 كيلوغرام  وطولها 0٫9 م وسرعتها الزاوية في نفس اللحظة هي 800 د/ث، فان الزخم الزاوي للذراع في حالة اشراكها فقط بالحركة يكون:

=7كغ×(0٫9)²م×800 د/ث

=4536 كغ.م².د/ث

اما في حالة اشراك الجذع فان كمية الحركة الزاوية للجذع تكون

=40كغ×(0٫7)²×660د/ث

=12936 مع.م².د/ث.

يمكن ان تضاف الى كمية حركة الذراع ليكون الاداء فعالا افضل من استخدام الذراع وحدها وما ينطبق على لاعب الرمح يمكن ان ينطبق على لاعب الملاكمة

2. مؤشر النقل الحركي الميكانيكي بين الجسم وجسم اخر:

يعد مؤشر النقل الحركي احد المؤشرات الميكانيكية التي تعطي تفسير حقيقيا لنوع النقل الحركي المنجز في لحظات الارتقاء في جميع القفزات ،وذلك من خلال علاقه زاويه الانطلاق( لحظه الطيران) والطاقة الميكانيكية (مجموعة الطاقة الحركية والكامنة )المنجزة لحظه الارتقاء في لحظتي الاستناد والدفع.

من المعروف ان كل لحظة من لحظات الارتكاز هناك مرحلتين مهمتين هما مرحلة الاستناد ومرحلة الدفع ولكل مرحلة من المراحل يمكن ان نحسب الطاقة الميكانيكية بنوعيها (الكامنة والحركية) والتي تشكل بالنهاية الطاقة الميكانيكية الكلية لذلك يمكن ان نقسم هذه الطاقة وكما ذكرنا سابقا وفقا الى لحظات الارتكاز عند عمليه النهوض الى:

-الطاقة الكلية لحظة الاستناد وهي تتكون من طاقة حركية وطاقة كاملة

- الكلية لحظة الدفع وهي تتكون من طاقة حركية وطاقة كاملة

   ويمكن ان نطلق على الطاقة الكلية في لحظه الاستناد بالطاقة الكلية الاولى وفي لحظه الدفع بالطاقة الكلية الثانية

-الطاقة الكلية الاولى (الاستناد) =الطاقة الكلية لحظة الاستناد/ كتله الجسم.

الطاقة الكلية لحظة الاستناد هي عبارة عن مجموع الطاقة الحركية والكامنة لحظة اول مس لقدم الرجل الدافعة للأرض( الطاقة الابتدائية).

- الكلية الثانية( الدفع) =الطاقة الكلية لحظة الدفع/ كتله الجسم.

وهي الطاقة الكلية النهائية قبل ترك القدم الارض (قبل لحظه الطيران).

ان المغزى من قسمه الطاقة الكلية على كتله الجسم هو لمعرفه مقدار هذه الطاقة بالجول لكل 1 كيلوغرام من كتله الجسم، وتحسب الطاقة الحركية في كل من لحظة الاستناد والدفع من خلال القانون التالي:

الطاقة الحركية=½ ك س².

 اما الطاقة الكامنة فتحسب من خلال القانون التالي

الطاقة الكامنة=ك×ج×ع (ع هو ارتفاع مركز ثقل الجسم ويحسب قياس ارتفاع هذا المركز عن الارض في كل لحظه ).

اذن يمكن ان نستخرج تناقص الطاقة وهي =الطاقة الكلية الاولى- الطاقة الكلية الثانة ونستخرج مؤشر النقل الحركي من خلال القانون الاتي:

مؤشر النقل الحركي= زاوية الانطلاق /تناقص الطاقة (د/جول /كغ)

يستخدم مثلا لاعبين القرص ادوات رمي بأوزان اثقل من الاداة الثانوية ولكنها اطول من اجل زيادة السرعة وبالتالي اكتساب الزخم المطلوب .

السرعة المحيطية =السرعة الزاوية ×طول الجسم (نق)

اي انه كلما عملنا على اطالة الجسم او جزء الجسم اثناء الحركات الدورانية نحصل على سرعة عالية في نهاية الذي يدور على محيط الدائرة.

3. زوايا الاداء الحركي وعلاقتها بتكامل تعلم الاداء والعزم وكمية الحركة ودفع القوة

     في العديد من الدراسات والبحوث يتناول الباحثون دراسة الزوايا الحاصلة في مفاصل الجسم المتعددة اثناء الاداء فما الهدف من هذه الدراسة وكيف يمكن ربط التغير في هذه الزوايا بالمبادئ التعليمية والتدريبية لمعظم المهارات الرياضية

       من المعروف ان اداء الحركات والمهارات الرياضية يتعلق بمبدأ الزوايا المتحققة في مفاصل الجسم المختلفة اثناء الاداء (كمفصل القدمين, الركبة ،الورك ومفاصل الذراعين ،وزوايا ميلان الجذع في بعض الحالات الحركية) او الزوايا التي يحققها الجسم في لحظة من لحظات الاداء (كزاوية النهوض وزاوية الطيران وزاوية الاقتراب) او الزوايا التي تحققها الاداة (كزاويه الاقتراب وزاوية الارتداد وزاوية الاتجاه وزاوية الهجوم ).

4. زوايا الاقتراب والدفع عند لحظات الارتقاء

ان هذه الزوايا لها علاقه بالجوانب التعليمية والتدريبية من جهة وبالعزم المتحقق في الجسم وزخم الجسم ودفع القوه من جهة اخرى ولا ايضاح هذه العلاقة نتناول ما يلي

       عند اداء حركة النهوض( والتي تتكون من مرحلة مس الارض ومرحلة ترك الارض) فان لزوايا الاقتراب والدفع اهمية في الحكم على صحة الاداء او خطئه فاذا زادت زاوية الاقتراب( وهي الزاوية  المحصورة بين الخط الواصل من مركز ثقل الجسم والقدم لحظه مس الارض مع الخط الافقي المار من القدم الماسة للأرض) فان ذلك يعني ان المسافة بين مركز ثقل الجسم وخط الجاذبية سيقل وبالتالي فان عزم الوزن (كقوة معيقه ) يكون قليل ويؤدي ذلك الى الاقلال من العبء الملقي على عاتق العضلات العاملة، وهذا يعني ان زخم الجسم سيكون بأفضل قيمة له (اي يمكن المحافظة عليه قدر الامكان نتيجه نقصان عزم الوزن ) وهذا ما يتيح فرصة لان يكون دفع القوة بأقصى ما يمكن، ونتيجة لذلك يمكن ان يكون الاداء مثالي ومتكامل المراحل وبانسيابية عالية فضلا عن ان مؤشر النقل الحركي سوف يزداد وفقا للمقدار القليل من تناقص الطاقة وزاويه الانطلاق المناسبة والتي تتناسب مع انسيابية المسار الحركي.

5. المرونة المنشطة للمستقبلات الذاتية العصبية- العضلية(PNF):

وهناك مرونة هي المرونة المنشطة للمستقبلات الذاتية العصبية -العضلية  (PNF) وهي عباره عن تبادل انقباضات عضلية ثابتة مع اطالة سلبية من خلال سلسلة من الحركات المعينة

يمكن تمطيه العضلة البساطة لمفصل الركبة (المستقيمة الفخذية) باستخدام (PNF) اسلوب التنطية –الراحة- التقلص وبالطريقة الاتية:

مسك القدم باليد ومحاولة ثني الركبة الى اقصى مدى للخلف مع ابقاء مفصل الورك مستقيم بقدر الامكان بعد ذلك تصفيه مقاومه لمحاوله مفصل الركبة لنفس الرجل لمده 6 ثانيه( في هذا الوضع تتقلص المستقيمة الفخذية تقلص ثابت وبدون حركة )، بعد ذلك راح لمدة 2ثانيه ثم ببطء دفع مفصل الورك قليلا الى الامام وحافظ على هذا الوضع لمدة 10 ثواني كرر هذا التمرين عدة مرات.

ان المبدأ الميكانيكي في هذا التدريب هو ان قوة العضلة الباسطة لمفصل الركبة سوف تعمل بمسافه اطول وبذا فان شغل العضلة هذه سيكون كبير باعتبار ان (شغل العضلة =قوتها في مسافة عملها) وهذا المبدأ التدريبي هو مبدا جديد يتم بإطالة العضلة كمجال لعمل القوة المميزة لها بأقصى نتاج للشغل العضلي لها

6. الادراك الحسي والتغذية الراجعة وارتباطهما بالجوانب الميكانيكية:

غالبا ما نرى المدربين واللاعبين يعملون باستمرار وبدون ملل من اجل تطوير اداء المهارات التي يمارسونها من اجل ان يتكامل هذا الاداء ومن اجل اكتساب الاداء المثالي النموذجية لهذه المهارة، اذ  يمكن ان يكون هناك تساؤل هو "ماذا يستطيع اللاعب الماهر ان يضيف الى مستوياتهم المهارية او ماذا يستطيعون ان يتعلموا لتكامل ادائهم المثالي"

وهذا يعني كيف يمكن للمدرب ان يساعد لاعبه لاستغلال وقت التدريب بالتركيز على القدرات العقلية والشعور العضلي لإتقان الاداء المهاري النموذجي بالاعتماد على الاحساس بالمديات الزاوية ومتطلبات الانقباض العضلي اللازم لها لأداء الحركة بشكل متكامل.

      اشار بعض علماء التعلم الحركي عام 1971 الى ان التحكم بالأداء يمكن ان يكون من خلال الادراك الحسي لأثر الحركة او ما هو مخزون بالذاكرة الحركية وهو برنامج الحركة المحفوظ والذي يستخدمه اللاعب للبدء بالحركة وهو يمثل صوره العمل الحركي المراد القيام به، و تعتبر صورة العمل الحركي هذه هي المرجع التي يفترض ان يشعر بها الرياضي للاستجابة والتي تعطي فكره تامة عن صورة الاداء النهائي.

وقد اشار شميدت 1975 الى هذه الافكار من خلال نظرية الاداء المهاري والذي اعتمد فيه على ادراك الحركة والذاكرة الحركية واللذان يعدني امران مهما في تنفيذ المهارة  والسيطرة عليها، وقد قام شميدت بتوسيع هذه الافكار كما هي موضحة، حيث يقرر الرياضي ماذا يمكنه ان يفعل لتحقيق النتيجة المطلوبة وكيف يختار صورة الفعل الحركي من مخزون ذاكرته الحركية ويتصور صوره الفعل والبرنامج الحركي والمعلومات الخاصة بها بإرسالها الى الوحدات الحركية التي تقوم بالحركة والاداء، وهذا يعني تكامل البرنامج الحركي واندماجه مع النتيجة المطلوبة والذي يستند عليه الصحيح وكل ذلك يعتمد على المعلومات الذاتية للرياضي ومن جهة اخرى يتلقى الرياضي معلومات من المدرب عن الاداء حول ماذا يجب ان يفعله واقعيا( تغذية مرتدة) وبعد ذلك ان يحصل عليه من صورة الفعل الحركي التي يمتلكها، وتقود هذه المقارنة الى صناعة قرار حول فعالية البرنامج الحركي وامكانية الرياضي في توقع الخطأ وتصحيحه وتعد صوره الاداء النهائي الوجه الرئيسي بما يتعلمه الرياضي واقعيا، و يمكن ان يعتمد عليه للتحكم بالأداء الذي لا يستطيع تشخيصه او ادراكه اثناء الاداء واذا فسر الرياضي برنامج الحركة بنجاح فانه سوف يعيد هذا البرنامج و يستخدم نفس صورة العمل الحركي واذا فسرها بالإخفاق فانه سوف يحاول ان يفعل شيئا مختلفا ليصبح اكثر فعالية.

التعزيز الذاتي (التغذية الراجعة) هي المفتاح للتعليم الفعال وعندما يكون التعزيز مدعم بالمعلومات الكينماتيكية من قبل المدرب فان هذا التعزيز يكون مكملا لتحليلات الرياض الذاتية واذا توافقت التعليمات الخارجية مع التعليمات الداخلية فان الرياض سوف يستمر بأداء المهارة بنفس الطريقة التي قادته لهذه النتائج.