ONDOKUZ MAYIS NVERSTES SALIK BLMLER ENSTTS BEDEN ETM
ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BEDEN EĞİTİMİ VE SPOR ANABİLİM DALI Ders Kodu BES 607 - Fonksiyonel Anatomi Dr. Öğr. Üyesi Erol DOĞAN
Dersin Konusu: Sistemler Ders Kodu-Ders BES 607 Fonksiyonel Anatomi Hafta 13
TEMEL BİYOMEKANİK KAVRAMLARI Biyomekanik, mekanik kurallarının tüm biyolojik hareketlere ve yapılara uygulandığı bir çalışma alanıdır. Bu bölümde spor bilimleri ve bu alanda spor tekniklerinin analizi açısından temel biyomekanik kavramlar, Newton' un hareket kanunları ve yerçekimi etkileri üzerinde durulacaktır.
BİYOMEKANİĞİN DALLARI Biyomekanik herhangi bir hareketi tanımlama ve analiz etmede iki dala ayrılır: Kinematik: Hareketi yaratan nedenlere bakmaksızın onlardan bağımsız olarak hareketi tanımlar. Bu anlamda uzaklık, hız ve ivmelenmeyi lineer(düzgün doğrusal) ve angular (açısal) olarak inceler. Kinetik: Hareketi yaratan etkenleri inceler, insan hareketinin kinetik incelenmesi statik ve dinamik olmak üzere iki bölümde ele alınır.
Statik: Dengede veya birbirine eşit olan kuvvetler sonucu dengede olan vücut veya cisimlerin durumlarını inceler. Dinamik: Birbirine eşit olmayan veya dengede bulunmayan kuvvetlerin yarattığı hareketteki değişimleri inceler.
Bu alanların insana uygulanmasını bir yüzücünün hareketlerinde gösterebiliriz. Tramplende start atışını bekleyen bir yüzücünün vücudu dengededir. Bu durumu statik inceler. Start verildiğinde yüzücünün atlaması, yüzme sırasındaki hızı, ivmelenmesi ve atlama açısı kinematiğin, harekette değişmelere neden olan kuvvetlerin incelenmesi ise kinetiğin konusudur.
Hareketi kinetik ve kinematik olarak incelemeden önce, hareketin biyomekanik kavram olarak açıklanması gerekir. Bu açıdan hareket; psikolojik ve fizyolojik komponentler dikkate alınmadan, değişik miktarlarda kuvvet uygulanması ile vücudun veya vücut parçalarının zaman içerisinde ve bir alanda yer değiştirmesidir.
Hareket lineer (düzgün doğrusal) ve angular (açısal) olmak üzere iki şekilde incelenir. Ancak bazı biyomekanikçiler, lineer ve angular hareketlerin birleşimi olarak ortaya çıkan hareketleri genel (karma) hareket olarak ele alırlar.
HAREKETİN KİNEMATİK ANALİZİ Hareketin kinematik analizi için kullanılan bazı kavramlar şunlardır. *Uzaklık ve Yol Lineer harekette, vücut veya cismin bir noktadan diğerine hareket ederken izlediği yörüngenin uzunluğu yol (l)' u verir. Uzaklık ise, hareketin başlangıç ve bitiş noktalarını birbirine bağlayan doğru bir çizginin uzunluğudur (d). Uzaklık, hareketin oluştuğu yörüngenin kuş uçuşu uzunluğunu verdiği gibi yönünü de belirtir. Bunların birimleri mm, cm, m ve km'dir.
Açısal yol, dönmekte olan vücudun, bir pozisyondan diğer pozisyona geçişi sırasında hareketin başlangıç ve bitiş noktalan arasındaki açıya eşittir. Açısal uzaklık başlangıç ve bitiş noktaları arasından kalan açı kadardır. Bunların birimleri derecedir. Bir hareket sırasında elde edilen uzaklık noktası, ekstremitenin ağırlık merkezi, hareket eden eklem merkezi, ekstremite uçları veya herhangi bir nokta olabilir. Alan referans noktası, relatif veya absolut olabilir.
Tüm hareket noktaları ağırlık merkezi gibi, vücutta bulunan bir relatif noktaya göre alınırsa relatif alan referans noktası, boşlukta bir relatif noktaya göre alınırsa absolut alan referans noktası adını alır. Absolut alan referans noktası vücudun yere veya yerçekimine göre hareketini incelemek için kullanılır. Bu sistemde hareket, vertikal, sagital ve frontal doğrultular üzerinde değerlendirilir.
*Sürat ve Hız; Açısal veya düzgün doğrusal harekette Sürat, birim zamanda alınan (uzunluk) yoldur ve miktar ifade eder. Hız ise birim zamanda alınan uzaklık olup hem miktar hem de yön belirtir. Hız= d / t Sürat= l / t Birimleri m/sn veya km/sa' tir *İvmelenme; Birim zaman içerisinde hızın miktarında oluşan değişmedir. Buna göre ivmelenme ilk hızın V, ) ve son hızın (V, ) miktarlarına bağlı olarak değişir. V 1 -V 0 /t 1 - t 0 Birimi m/sn 2, km/sn 2 veya km /sa 2' dir.
İlk hızın son hızdan büyük olması, başka bir deyişle hızın yavaşlaması negatif ivmelenme, son hızın ilk hızdan büyük olması (hızlanma) pozitif ivmelenme, her iki hızın birbirine eşit olması (sabit hız) sıfır ivmelenme olarak adlandırılır.
*Yerçekiminden Dolayı ivmelenme Yerkürenin, yüzeyinde bulunan bütün cisimleri yerin merkezine doğru çekmesine yerçekimi kuvveti adı verilir. Bu, sabit bir kuvvet olup, buna bağlı olarak oluşan ivmelenmeye yerçekiminden dolayı ivmelenme adı verilir ve g ile simgelenir. Yerçekiminden dolayı ivmelenme miktarı 9. 81 (yaklaşık 10) m/sn 2 dir.
HAREKETİN KİNETİK ANALİZİ Kinetik, genel olarak, hareketin oluşmasını yaratan kuvvetlere verilen addır. Kuvvet bir vücudun veya cismin dinlenme veya düzgün doğrusal haldeki hareketini değiştiren veya değiştirme eğiliminde bulunan etkendir.
Kinematik ve kinetik birimler skalar ve vektörel olmak üzere iki şekilde ifade edilirler. Uzunluk, sürat gibi kavramlar miktar veya büyüklük, yani sayısal olarak ifade edilirler. Buna skalar birimler denir. Hız, ivmelenme, uzaklık gibi kavramlar hem yön, hem de miktar ifade ettikleri için bunlara vektörel birimler denir.
Kuvvet hem miktar, hem de uygulanış yönünü ifade ettiği için bir vektörel değer olup birimi Newton (N)' dur. Hareketi yaratan kuvvetler iç ve dış kuvvetler olabilirler. İç kuvvetler, kas çalışmasından, ligamentler eklemler veya kaslardaki sürtünmeden meydana gelirler. Sportif hareketler iç kuvvetler ile dış kuvvetlerin karşılıklı etkileşimiyle ortaya çıkarlar. Örneğin sıçrama hareketi kas kuvvetinin yerçekimi kuvvetini yenmesi sonucu gerçekleşebilir.
DIŞ KUVVETLER Dış kuvvetler şu şekilde sınıflandırılabilirler: *Yerçekimi kuvveti (mg) *Etki - Tepki kuvveti (N) *Sürtünme kuvveti (F') *Hava resiztansı (direnci) (Fa)
■Yerçekimi Kuvveti: Yerçekiminin vücuda uyguladığı kuvvettir. Bu kuvvet bütün cisimleri yerin merkezine doğru çeker. Yerçekimi kuvvetinin büyüklüğü vücudun kütlesine bağlıdır. Kütle bir cismi veya vücudu oluşturan maddenin miktarıdır. Yerçekimi kuvveti; kütle ve yerçekiminden dolayı ivmelenmenin çarpımı sonucu bulunur. Bu aynı zamanda kütlenin ağırlığını da verir. Bu durumda 60 kg' lık bir insana etkiyen yerçekimi kuvveti: F=m*g 60*10=600 Newton (N) olacaktır.
■Etki-Tepki Kuvveti: Vücudun yerle temas etmesi sonucu yerin vücuda uyguladığı kuvvettir. 60 kg' lık birey yerle temas ettiği zaman, ona uygulanan yerçekimi kuvveti 600 N’ dur. Yerin vücuda uyguladığı reaksiyon kuvveti de buna eşit fakat zıt yönlüdür. Buna etki-tepki kuvveti denir. Bu kuvvet kişinin yere ne oranda baskı uyguladığına, yani kişinin ağırlığına bağlıdır. Koşarken veya sıçrarken bu kuvvet yerçekimi kuvvetinin 3 veya 4 katı olabilir. Bu durum kasların çalışması göz önüne alınarak açıklanabilir:
Bir kayakçı eğilmeden kaydığı sürece kasları statik olarak çalışır. Bu durumda eğer kayakçı 60 kg ise yerin tepki kuvveti 600 N olacaktır. Kaslarını gevşetir ve biraz eğilirse yere uygulayacağı basınç azalacağı için etki kuvveti de azalır. Eğilme hareketini kaslarını eksentrik kasarak sürdürecek olursa yere daha kuvvetli basar. Bu pozisyonunu değiştirip doğrulursa bu kez yere daha da fazla bir basınç uygular (maksimal basınç). Tam doğrulduğunda ise yine başlangıçtaki pozisyonuna geleceği için kasları statik kasılma durumundadır ve etki-tepki kuvveti başlangıçtaki miktarına gelir.
Etki-tepki kuvveti üst ekstremitenin hareketlerinden de etkilenir. Üst ekstremite hareket ettiği zaman hızını değiştirmek için kuvvete gereksinim vardır. Bu durumda omuz eklemini etkileyen kasların origo ve insersiyonları eşit fakat zıt yönlü kuvvet uygularlar. Kol hızlandırıldığı veya durdurulduğu zaman vücut zıt yönde etkilenir. Etki-tepki kuvveti futbol, golf veya teniste top atışı sırasında topa da etkir. Topa etkiyen kuvvet, ayağa, golf sopasına veya tenis raketine etkiyen kuvvet kadardır.
■Sürtünme Kuvveti (FJ): Bir vücudun veya cismin bir başka objenin yüzeyine teması sonucu ortaya çıkan kuvvettir. Sürtünme kuvveti ayakkabı-yer, top-raket, kayak-kar gibi temas eden yüzeylerin niteliğine bağlıdır. Sürtünme kuvveti kayma veya yuvarlanma sonucu ortaya çıkabilir. Sürtünme katsayısı sıfır ise iki obje arasında sürtünme yoktur. Katsayının bir olması ise, objenin hareket etmediği anlamına gelir. Etki-tepki kuvveti 100 N olan bir cismi yüzeyde hareket ettirmek için 20 N’luk bir kuvvet gerekirse sürtünme katsayısı: 100/20=0. 2 olur. !!!!!? ? ? Sürtünme katsayısı küçüldükçe sürtünme kuvveti azalır.
■Su veya Hava Direnci (Fa): Vücudun veya objenin su veya havada hareketi sırasında karşılaşacağı direnç, vücudun yüzeyine (A), hızına (V) ve şekline (C) bağlıdır. Vücudun pozisyonunun değişmesi hem yüzey alanı hem de şekli değiştirir. Hava veya su direncini şu şekilde formüle edebiliriz: Fa=A*V 2*C Bu formüle göre yüzey alanı iki katına çıkarsa hava veya su direnci iki kat, hız iki katına çıkarsa direnç dört katı artar. Bu yüzden yüzme atlama, kayak gibi sporlarda hareketin yüzey alanını en aza indirecek şekilde yapılması gerekir.
İÇ KUVVETLER ■ Kas kuvveti: Kas kasılması sonucu ekstremitenin hareketini sağlayan kuvvettir. Yerçekimi ve sürtünme kuvvetlerine karşı koymak veya etki-tepki kuvvetini arttırmak için kas kuvveti kullanılır. Kas kuvveti bir kasın origo ve insersiyonlarını aynı şekilde etkiler. Yani origo ve insersiyon zıt yönlü fakat eşit miktarda kuvvetler tarafından etkilenir.
Kasların tutunma yerlerinin şekli, yapısı (yerçekimi merkezinin yeri) ve serbest ya da sabit olması hareketi etkiler. Kasların tutunma yerlerinin şekli aynı ve uçları serbest ise, oluşacak hareket çakı kapanması şeklindedir. Tutunma yerlerinden hafif olanı daha fazla hareket eder.
Ellerini ayak parmaklarının ucuna değdirecek şekilde atlayış yapan bir sporcunun hareketinde m. iliopsoas alt ekstremiteyi yukarıya, gövdeyi ise aşağı çeker (Her ikisine de fleksiyon yaptırır). Bacaklar daha hafif okluğu için daha fazla mesafe kat ederler.
Şekil 31. Yüksek atlamada kas kuvvetinin etkisi, (a) Flop stili, (b) straddle stili.
Tutunma yerlerinden biri sabit ise, hareketli kısım hareketsiz kısma yaklaşır. Bu etmenler, çeşitli spor dallarındaki hareketlerin nasıl gerçekleştiğini açıklar: Flop (sırtüstü) stili yüksek atlamada, sporcu barın üzerinden geçerken ayaklarının ve bacaklarının bara değmesini engellemek için, barı geçtikten sonra kalça eklemine kuvvetli bir şekilde fleksiyon yaptınr (çakı kapanması tarzı).
Atlayış sırasında vücudun arkaya doğru yay gibi bükülmesi, yüksek atlayıcının vücudunun üst kısmının aşırı rotasyonunu dolayısıyla başının yere çakılmasını engeller (Şekil 31 a). Straddle (binme) stili yüksek atlamada, bara değmeden geçmek için, sporcu kalça eklemine kuvvetli bir fleksiyon yaptırarak dizlerini çeker (Şekil 31 b).
Uzun atlayıcı, uygun bir düşüş için, uçuş evresinde gövdenin öne rotasyonunu frenlemek amacıyla üst ekstremitesini gergin olarak geride tutar. Düşüş evresinde, gövdesini öne eğerek alt ekstremitesinin de öne doğru hareket etmesini sağlar. Böylece bacaklar ve gövde eşit miktarda fakat zıt yönlü kuvvetler tarafından etkilendikleri için fleksiyon yaparlar (Şekil 3 2 a).
Disk fırlatma sırasında, iyi bir disk atıcısı, atışa başlamadan önce, atış yapmayan üst ekstremitesini mümkün olduğunca geriye çeker. Diski firlatmadan önce bu pozisyonda bir süre bekler. Sonra bu kolu ters yönde (öne doğru) hızla döndürür. Bu durumda gövdenin rotasyonunu, dolayısıyla da atışı yapacak ekstremitenin öne doğru hızını arttırmış olur (Şekil 32 b).
Şekil 32. Kas kuvvetinin etkisi, (a) Uzun atlama, (b) disk atışı
- Slides: 33