ميكانيكا دوران الجسم فى سباحة الزحف إلى الأمام

ميكانيكا دوران الجسم فى سباحة الزحف إلى الأمام

مقدمة 

من المعروف أن حركة الدوران للجسم حول المحور الطويل للجسم ( دوران الجسم ) لها وظائف هامة فى سباحة الزحف إلى الأمام . وتحقيق قدر ملائم من دوران الجسم يسهل من حركة التنفس ويفرز الحركات المتوسطة الجانبية لحركة الذراع ( هاى  وآخرون 1993 وليو وآخرون 1993 ) ، ويقلل من احتمال ظهور المشاكل فى اكتاف السباحين ( سيلو وستيفز 1989 ، مال ماستر 1986 ، ينر وديلش 1977 ، بينى وسميث 1980 ، ريتشارد سون وآخرون 1980 ) . وعلى الرغم من ذلك ، لم يتم بذل أى محاولات كمية لتحديد كيف أن السباحين ينتجون ويحافظون على دوران الجسم . وكان الهدف من هذه الدراسة هو تحديد العوامل الميكانيكية التى كانت ستفسر ميكانيكيات دوران الجسم أثناء سباحة الزحف إلى الأمام  . وكان الهدف الرئيسى من هذه الراسة هو وصف كيف أن الصفوة من السباحين يحافظون على حركات تدوير الجسم عن طريق مقادير ميكانيكية بحيث افتراض السباب الميكانيكية لدوران الجسم .

الطرققام أحد عشر سباح من السباحين التنافسيين بأداء سباحة الزحف إلى الأمام بسرعة المسافات القيرة فى حمام للسباحة يبلغ طولة 22.9 م . وطلب من الخاضعين للبحث أن يأخذوا نفسا فى كل دورة من دورتى حركة الذراع على جوانبهم المفضلة ، بحيث كان يمكن بحث تأثير حركة التنفس على دوران الجسم . وتم تسجيل حالات الأداء باستخدام جهازبير سكوب ( التدوير الفوتوغرافى ) ( أنظر الشكل ) . وتم استخدام جهاز Panasonic Camcorder   الذى تم تركيبة على كل من جهازى البيرسكوب لتسجيل حالات الأداء عن 60 HZ (Hertz). وتم تسجيل شرائط  فيديو عن حالات الأداء باستخدام نظام قياس  قمة الحركة ( الوسائل التكنولوجية فى أداء  لدورة ، دينفر الولايات المتحدة ) ، وتم استخدام المجموعات الناتجة من البيانات المتناسقة الثنائية الأبعاد باعتبارها مدخلات  إلى السوفت وير العادية التى كانت تفرز حالات توافق متطابقة ثلاثية الأبعاد ( يانى وآخرون 1996 ) . وتم تخفيف حالات التوافق الثلاثية الأبعاد المحددة باستخدام مرشح باترورث "Bulter Worth  " مع تكرار تقديرى مثالى يبلغ 7.5 HZ ( يو 1988 ) . وتم نمذجة جسم الخاضع للبحث على أنه ( 14 ) جزء أسطوانى صلب مترابط . وتم اختيار مقاييس ( بارامتير ) كل جزء من أجزاء الجسم من الدراسات التى أجراها ( هنريشز 1990 ، وهوايت سيت 1963 ) . وتم حساب القوة الدافعة الزاوية لأجزاء الجسم بأكمله . ثم تم استخدام عناصر قوة الزوايا الدافعة التى تم تحديدها بشأن المحور الطويل للجذع لتحليلها . وتم من الناحية الرقمية حساب أول انحراف زمنى لقوة الدافعة الزاوية للجسم بأكمله لتحديد مقدار الحركة الخارجية لعزم التدوير على الجسم . وكان أجزاء تحليل البيانات يتكون من حساب المتوسطات والانحرافات المعيارية والمقاييس المتكررة " ANONA  " لأختبرا الفروق بين التنفس فى السباحة الجانبية وعدم التنفس فى السباحة الجانبية عند مستوى دلالة يبلغ 0.05 وتم أيضا اجراء اختبارات المفاضلات المنطقية لتقييم دلالة تأثير نموذج التنفس .

النتائج والمناقشة  :

* الكينماتيكا ( فرع من الديناميكا ) :

فى العديد من الأنشطة الدائرية مثل السير والعدو ، تتحرك الأطراف العلوية والسفلية فى اتجاهات مضادة ،

وتقترب القوة الدافعة الزاوية للجسم بأكمله على المحور الطويل للجذع من صفر . ويتم اعتبار مثل هذه الحركات فعالة لأنه لا يطلب بذل أى جهد لافراز عزم تدوير خارجى لخلق وتغيير القوة الدافعة الزاوية للجسم . وفى سباحة الزحف إلى الأمام تم التوصل إلى اكتشاف أن القوة الدافعة الزاوية للجسم بأكمله على المحور الطويل للجذع تتغير بطريقة تنظيمية . فكانت القوة الدافعة الزاوية تتغير من متوسط القيمة التى  تبلغ 4.15 ( من جهة اليسار ) إلى 4.39 كجم مربع / د  ( من جهة اليمين ) بطريقة تنظيمية . وكان متوسط القيمة لأقصى سعة للقوة الدافعة الزاوية لجميع الخاضعين للبحث أكبر بصورة ذات دلالة عن صفر  ( P < 0.00  ) فى السباحة على كل من الجانبين . وتشير هذه النتائج إلى أن عزم التدوير الخارجى كان يعمل على الجسم للمحافظة على حركة تدوير الجسم . ومن القوة الدافعة الزاوية للجسم بأكمله كان 40 % منها يرجع إلى حركة تدوير الرأس والجذع ، وكان 60 % منها يرجع إلى حركات الأطراف العلوية والسفلية .

* توافق الأطراف العلوية والسفلية :

تم توجيه القوة الدافعة الزاوية للأطراف العلوية والسفلية فى اتجاهات مضادة بزمن قدرة 56 % لطريقة السباحة . وغالبا ما تم ملاحظة الحركات المضادة للأطراف بينما كان الجذع يدور بدون لف . وحين تدور الأطراف السفلية فى تجاه واحد ( لنقل فى اتجاه عقارب الساعة ) ضد مقاومة التدفق ، يجب أن يحصل الجذع على عزم تدوير من الأطراف السفلية التى كانت تفرز تدوير الأطراف السفلية . وفى نفس الوقت  تدور الأطراف العلوية فى اتجاه مضاد لدوران الأطراف السفلية ( عكس اتجاه عقارب لساعة ) . وتعمل مقاومة التدفق وتفاعل عزم التدوير ( فى اتجاه عقارب الساعة ) الت أفرزت دوران الأطراف العلوية على الجذع من خلال الأكتاف . ولا ينتج عن عمل عزم التدوير المضاد على الأطراف العلوية والسفلية للجذع لف الجع . ويفترض أن الجذع يعمل كربط صلب لتحويل ردود أفعال عزم التدوير الذى أفرز القوة الدافعة الزاوية فى الأطراف العلوية والسفلية ضد مقاومة التدفق .

* تأثير حركات التنفس :

كان متوسط قيم أقصى قوة دافعة زاوية تجاه التنفس فى السباحة الجانبية ( 4.50 ، 4.33 كجم2  / د بالنسبة لحركة الذراع بحركات أو بدون  حركات تنفس على التوالى ) أكبر بصورة ذات دلالة ( P < 0.00  ) عن القوة الدافعة الزاوية تجاة السباحة الجانبية بدون تنفس ( 3.51 كجم 2/ د )وعلى الرغم من ذلك لم يتم التوصل إلى أى فروق ذات دلالة فى متوسط قيم القوة الدافعة الزاوية للرأس والجذع بين السباحة الجانبية مع التنفس والسباحة الجانبية بدون تنفس ( 2 ، 1.94 ، 1.69 كجم2 / د على التوالى ) وتشير هذه النتائج إلى أن الزيادة فى القوة الدافعة الزاوية تجاه السباحة الجانبية مع التنفس يرجع إلى الزيادة فى القوة الدافعة الزاوية للأطراف العلوية (و، أو ) السفلية ،وتشير أيضا إلى أن المقدار الأكبر من عزم التدوير يجب تطبيقة فى السباحة الجانبية أكثر  من تطبيقة فى السباحة الجانبية بدون تنفس .

* علم الحركة

عزم التدوير الخارجى : كان عزم التدوير الخارجى الذى يعمل على الجسم حول المحور الطويل للجذع يصل إلى ذروة قيمته ( المتوسط = + 64 Nm  ) فى لحظة إخراج الذراع من الماءوأيضا فى منتصف مرحلة الاستشفاء فى حركة الذراع . وتم إجراء تحليل Fourier  ( أنظر الشكل ) ، وتم دراسة التكرار وسعة العناصر المتحولة لمنحنى زمن عزم التدوير الخارجى وبلفت الإشارة التى بها نفس التكرار  مثل تكرار حركة الذراع ( المتوسط : 0.63 HZ ) أو تكرار ضربات الرجلين ( المتوسط 1.92 HZ ) أعلى اتساع لها عن جميع الإشارات ( المتوسطات 11 Nm ، 8 Nm  على التوالى ) وتم الحصول على ذروة السعة للإشارة الأولى أثناء مراحل الاستشفاء فى حركة الذراع . وبلغت الإشارة الأخيرة ذروة قيمها بطريقة متناغمة مع حركات القدمين . وتم التوصل إلى اكتشاف أن إشارات أخرى مع تكرارات عالية نسبيا (> 5  HZ) بالنسبة إلى مهارة حركية معينة بلفت سعة كبيرة ( Nm >23  ) فى بعض المحاولات , ولم يتم بوضوح ملاحظة أى علاقات واضحة بين هذه الإشارات ونموذج حركة الذراعين .

* افتراض الأسباب الميكانيكية لدوران الجسم :

تم وضع افتراض لفصل وافتراض الأسباب الميكانيكية لدوران الجسم . أى أن قوة الجانب الأيسر التى أنتجتها حركات الذراعين والقدمين تساهم بالكامل فى الدفع ولهذا لا يكون لها أى تأثير على الجسم . ومع هذا الافتراض ، كان يمكن أن ترتبط القوة الدافعة الزاوية للأطراف بإنتاج عزم  التدوير الخارجى بالمقولة التالية : " حين يدخل الذراع الأيمن المياه أمام الكتف الأيمن ويتحرك بطريقة رأسية إلى أسفل فان القوة الدافعة الزاوية للزراع حول المحور الطويل للجسم يتم توجيهها عكس عقارب الساعة من جانب الملاحظ الذى يقف فى الأمام" ويتم  توجية قوة التدفق التى تعمل على لذراع الأيمن إلى أعلى ( السحب ) (و ، أو ) إلى الأمام ( رفع ) . وتفرز قوة التدفق هذه عزم تدوير عكس عقارب الساعة حول المحور الطويل للجسم . ومع هذا الافتراض ، فإن عزم التدوير الذى أفرزته حركة الأطراف يجب أن يعمل فى الاتجاه العكسى للقوة الدافعة الزاوية للأطراف . وتفترض هذه السمة ونتائج تحليل Fourier الفروض التالية :

• تم افتراض أن حركات القدمين هى الدافع الرئيسى فى إفراز عزم تدوير كبير فى حالة إخراج الذراع

  
  

للهواء  ، التى ساعدت بصورة واضحة الجسم فى الوصول إلى زاوية كبيرة لدوران الجسم . وتكون حركة القدمين فى هذه المرحلة متميزة ودائما ما تكون أكبر من حركتا القدمين الآخرين  .

• وتم افتراض أن عزم التدوير الآخر الكبير الملحوظ فى وسط مرحلة الاستشفاء الذى يتم إفرازه عن طريق القوة يرجع إلى جذب حركة الذراع إلى الداخل وقوة الدفع التى تعمل فى وضع تم تحديده من الناحية الجانبية ( بعيدا عن السباحة الجانبية فى مرحلة الاستشفاء ) بخصوص مركز جاذبية الجسم ، وكان عزم التدوير الناتج عن هاتين القوتين يوقف بشكل واضح دوران الجسم ويبدأ الدوران فى الجانب الآخر .

  
  

* الاستنتاجات :

تؤيد نتائج هذه الدراسة النتائج التالية :

1 – كان عزم التدوير الخارجى ضروريا للمحافظة على حركات دوران الجسم .

2 – و أثناء الدوران ، كان الجذع يعمل على أنه رباط صارم لتحويل عزم التدوير أثناء اللف .

3 – تم افتراض أن عزم التدوير الخارجى الذى يتم إفرازه عن طريق حركات القدمين فى لحظة إخراج الذراع من المياه وجذب حركة الذراع إلى الداخل ، وقوة الطفو التى تعمل على أجزاء الجسم هذه التى تنغمر فى المياه أثناء مرحلة الاستشفاء .

ميكانيكا دوران الجسم فى سباحة الزحف إلى الأمام

توش ما سا يانى جامعة أوتاجو ، داندين ، نيوزلندا