هل اثرت تكنلوجيا الهندسة الرياضية على مستوى الاداء والانجاز

د. ايمان شاكر محمود/ استاذ علم الحركة المشارك والبيوميكانيك
إن استخدام الكمبيوتر مع أجهزة القياس الحديثة بالاضافة لاجهزة المحاكاة الحركية للرياضات والفعاليات المختلفة , يمثل الصورة الحقيقية للهندسة الرياضية والتي بواسطتها يتمكن المدرب واللاعب من التقويم المباشرة والموضوعي .
لكن لابد من تعريف للهندسة الرياضية : هى احدى العلوم الحديثة التى تربط بين فروع الهندسة بجميع انواعها و علوم التربية الرياضية لتحسين الاداء الرياضى و زيادة كفاءة الاداء الرياضى , علماء الهندسة الرياضية اعتبروها تكنولوجا التعليم والتدريب في المجال الرياضي، والتي يتم بواسطتها الحصول على معلومات سريعة و دقيقة عن الأداء الحركى ومدى تطور كفاءة الجهاز العضلي والحالة النفسية للاعب لذا فهى قادره على حل المشكلات باستخدام العلوم الحديثة من الرياضيات والفيزياء ,,,,.
دخلت الهندسة الرياضية في مسابقات العاب القوى المختلفة من خلال تطوير واعاده تصميم بعض الاجهزة والمعدات الخاصة منها محاكاة الحركة مستخدمين القوانين الفيزيائية لإيجاد حلول وتطبيقات مع طرق القياس الدقيق للمتغيرات التى تؤثرعلى الأداء بشكل مباشر, وفي الآونة الحديثة ترابطت الهندسه الرياضية مع التطور الصناعي بشكل كبيرلإنتاج أجهزة ووسائل تكنولوجية جديدة متطورة تفي بالمتطلبات المتزايدة حتى وصلت التصميمات الهندسية فى المجال الرياضي خلال الالفية الثالثة فى دول مثل ألمانيا الى أكثر من 80 جهاز , فهو علم يتطور باستمراردون توقف وفقا لمتطلبات الحركة .
اصبحت الهندسة الرياضية عصب نظم المعلومات في المجال ميكانيكية الحركة الرياضيه – سواء التعليمي منها أوالتدريبي وفي مجال العاب القوى بخاصة :
- لما تقدمه من دعم كبير في إجراء وتنفيذ العمليات المختلفة ومساعدة المعلم والمتعلم والمدرب والمربى وكل من لهم صلة بالعملية التعليمية والتدريبية في كافة الأنشطة والقرارات التي يتطلبها العمل الرياضي.
- ضرورة الاستفادة منها لخلق جيل من الرياضيين الأبطال.
- يمكن بواستطها تحقيق صحة وتكامل وسرعة الحصول على المعلومات الدقيقة ،
- تحسين الخدمات المقدمة وتقليل الهدر المادي، وتنمية القدرات الإبداعية لدى المعلم والمتعلم
- تعمل الهندسة الرياضية على امداد المعلم بأدوات وأجهزة تساعد على سهولة توصيل المعلومات الى المتعلم , وتسعى الى ربط التعلم بالحواس المجردة لدى المتعلم، فتخاطب فيه أكبرعدد من تلك الحواس، مما يضفي متعة وتشويقاً على تعلمه من جهة ويفتح أمامه العديد من أساليب التعلم المفضلة لديه، فضلاً عن تنويع مثيرات التعلم
- تمكين المتعلم من الاعتماد على الذات وتنمية مهارات التعليم الذاتي، وتطوير الأداء بهدف تحقيق معايير الجودة الخاصة به، وتحقيق مبدأ المرونة فى التعليم وتصميم البرامج التعليمية.
لكن السؤال هنا عن مدى تاثيرتكنلوجيا والهندسة الرياضية على مستوى الاداء والانجاز في الدورات الاولمبيه الحديثة ؟
( 2009) Professor Steve Haake من جامعة شفلت هالم يشير باختصار “ان هنالك تطور
ملحوظ وملموس في مستوى الاداء انعكس على مستوى الانجاز بدخول الهندسة الرياضية ودخول التكنلوجيا الرقمية والاجهزة التقنية في تحليل وتقويم مستوى التكنيك ومكوناته مع جدوله المعلومات لكل لاعب مهما بلغ عدد المحاولات ” فنجد مثلا :
• تطورالانجاز الرقمي في سباق100 م عند النساء ازداد بنسبه 24٪ خلال 108 سنة.
• تطور الانجاز الرقمي بالقفز بالزانة ازداد بنسبه 86٪ خلال 94 سنه .
• تطور الانجاز الرقمي في رمي الرمح مع تغيير موقع مركز الثقل بنسبه 95% في 76 سنه
كما اشار Haak الى مدى التقدم الانجاز خلال السنوات ايضا :
- ففي 100 م نساء بلغ مقدار التطور 24% , 4% منها بسبب تطوير تصميم الملابس الرياضية .
- وفي مسابقة القفز بالزانه ارتفع مستوى الانجاز من 4.80 م في عام 1961 بعصا الزانه القديمة ليصبح 6.14م بعصا الزانه الحديثة الفايبركلاس مع تغيير نهاية البار .
- كما تطورت مسافة انجاز رمى الرمح بنسبه 30% بسبب تغيير نوع الرمح .
- ساهمت اجهزة قياس الطاقة الحرارية عن بعد للمسافات الطويله والمارثون ايجابيا على الأداء .
- ساهمت تطويرارضية الملاعب في التقليل من الإصابات الرياضية
- تشخيص مكونات الميكانيكية البشرية في مسابقات العاب القوى المختلفة فى صورة أجهزة تشخيصه مع جدوله النتائج امدت اللاعبين بالتغذية الراجعة موضوعيا مع اكتسابهم للخبرة الجيدة عن مستوى اداءهم
- تنشط وتقوية عملية التعلم، زاد من مستوى الدافعية بفاعلية للاداء باستخدام انماط حديثة من التغذية الراجعة .
-
ومؤخرا دخلت الهندسة الرياضية وبقوة في دورة اولمبياد لندن 2012 , بابتكاربرنامج P2i في الهندسية الرياضية , ساعدت الرياضيين في حصد العديد من المداليات (برنامج مساعدة ) ، استخدام تكنلوجية الإشارات اللاسلكية , وفي سباقات اخرى استخدمت أنظمة تكنلوجيا الليزر BAE في مجال التوقيت ( المليون من الثانية).
شهد الملاين من المتفرجين نتائج العلوم الرياضية وكيفيه استثمار القوانين الفيزيائيه والرياضيات والعلوم الاخري نحو الاداء المبتكره الجديد والتى استغرقت الالاف السنين للوصول الى الموديل الحركى وقرون استغرقها المدربين للوصول الى ضبط مكونات الاداء , حاليا العلماء اخذو قراربالعمل للوصول الى الاداء المثالي الخالي من الشوائب .
مثال :نظرة تاريخية عالمية لمبتكرات الهندسة الرياضية فى رمى الرمح:
ان الهدف من ابتكار انظمة تكنولوجية خاصة بالهندسة الرياضية فى رمى الرمح هو الحكم على مستوى الأداء باستخدم أحدث أجهزة القياس، كما تعطى نتائج بصورة سريعة وموضوعية عن التعليم والتدريب لمرحلة التسارع الاساسية فى رمى الرمح والتى يظهر بها المتغيرات المؤثرة فى مسافة الرمى، خاصة وأن مرحلة الرمي هي المرحلة الفنية الأساسية للحكم على تحقيق الهدف من مستوى الأداء والتي تتزايد فيها السرعة بداية من لحظة الارتكاز المزدوج وحتى مرحلة التخلص من الأداة، ولعلاج هذه المشكلة فقد تم ابتكار نظم ميكانيكية باستخدام التكنولوجيا الرقمية لتقويم برامج التعليم والتدريب، وكانت أول هذه الابتكارات الهندسية في رمى الرمح للعالم Viitasalo (1987) باستخدام الحواجز الضوئية في قياس سرعة الانطلاق للرمح. للمزيد يمكن الدخول الى المكتبة المجانية في دراسات الهندسة الرياضية .
وفى عام 2004م تم ابتكار جهاز للتعليم وللتدريب باستخدام الليزر في القياس كأحد أساليب التكنولوجيا الرقمية الحديثة للتقييم في مجال الهندسة الرياضية في رمى الرمح (Hassan, 2004). وهذا الجهاز كفيل بتعليم الوضع الصحيح للرمى ويمكن أن يستفاد منه في تقويم مرحلة التسارع الأساسية لرمى الرمح. وكذلك فانه يوفر الكثير من الإمكانات المادية والبشرية متمثلة فى أماكن الممارسة والتدريب والذي يحتاج لمساحات كبيرة يتعذر على بعض الهيئات توفيرها وجهاز الرمح وارتفاع ثمنه وصالات للتدريب ومدربين وبرامج تدريب قد توضع بطرق غير مقننة وكذلك الطرق التقليدية لتحديد المتغيرات الخاصة بجودة الأداء. ويمكن عمل برامج خاصة على هذا الجهاز للتعليم وللتدريب بواسطته داخل أي صالة وفى أي مكان لسهولة حملة وإشغاله لحيز صغير ويمكن التنبؤ بمستوى الانجاز الرقمي بدلالة قيمة سرعة انطلاق الرمح المستخرجة من الجهاز الميكانيكي المبتكر والذي يمكن قياسه في زمن أقل من 10ث مع مراعاة المبادئ الميكانيكية الأخرى المؤثرة في مسافة الرمي كارتفاع نقطة الانطلاق وزاوية الانطلاق والتي يمكن التحكم فيها من خلال سلك بمواصفات خاصة مشدود على قائم أمامي وخلفي بارتفاعات مقننة للزاوية.
يتضح أهمية الاستفادة من تكنولوجيا المعرفة للهندسة الرياضية وما يصحبها من اجهزة متطورة للعمل على رفع كفاءة وفاعلية العملية التعليمية والتدريبية، والتى يتحول فيها الفرد من ناقل للمعرفة إلى موجه ومرشد ومنظم ومقوم للخبرات
المصادر
1. http://sciencemadefun.net/blog/?p=3037
2. http://www.docstoc.com/docs/84256245/Biomechanics-in-Olympic-Sports
3. http://www.radleyathleticsclub.co.uk/biomechanics
4. http://www.bdnia.com/?p=4021
5. http://forum.iraqacad.org/viewtopic.php?f=49&t=1853
6. http://ebookbrowse.com/professor-steve-haake-modelling-performance-pdf-d361937578
7. http://www.imeche.org/Libraries/2011_Press_Releases/Sports_Engineering_report_FINAL.sflb.ashx

مفهوم النقل الحركي من وجهة النظر البيوميكانيكي وفق حركة كتل أجزاء الجسم وسرعتها

أ‌. د. صريح الفضلي
جريدة التربية الرياضية / أكاديميات / العدد (6) الأحد 16 كانون الأول 2012م
تناول العديد من الباحثين والمهتمين في مجال التعلم الحركي مفهوم النقل الحركي الذي يحدث بين أجزاء الجسم المختلفة خلال تطبيق المهارات والحركات الرياضية , إذ أشار هؤلاء الباحثون والمهتمون إلى أن هناك نقلاً حركياً للقوة يحدث من الجذع إلى الأطراف , ومن الأطراف إلى الجذع وفق نوع المهارة التي تؤدى وحاجتها لهذا النقل أو ذاك , وهذا ما أكده الباحثون العراقيون والعرب والأجانب في بحوثهم ومحاضراتهم ومؤلفاتهم العلمية ذات التخصص الدقيق . علماً أن قياس نقل القوة هذا لديهم هو قياساً نوعياً .
أن مفهوم النقل الحركي من الناحية الميكانيكية بإعتبارات نقل الزخم بين أجزاء الجسم سواء كان زخماً خطياً ( في الحركات الخطية = س × ك ) أو زخماً زاوياً ( في الحركات الدورانية = ك × نق2 × س ز ) , وذلك بالإستناد والإتفاق مع علماء التعلم الحركي في أن هناك دور لكتلة كل جزء من أجزاء الجسم في تحقيق هذا النقل سواء سمي نقلاً حركياً أو نقلاً زخمياً , وذلك لأن النقل الحركي كما ذكرنا يكون على نوعين , الأول من الجذع إلى الأطراف , والثاني من الأطراف إلى الجذع , وكلا النوعين يتعاملان مع كتلة الجذع وكتل الأطراف وحركتهما . ولما كانت الحركة تعني سرعه محددة , وقد تكون سرعة خطية كما في حركة الجذع ببعض المهارات , أو تكون سرعة زاوية كما هو الحال في حركة جميع أجزاء الجسم . وبما أن الكتل هي عبارة عن كميات ثابتة ومعلومة سواء للجذع أو الأطراف , لذا تولدت لدى الباحث فكرة قياس متغير النقل الحركي من خلال متغيرات الكتل والسرعة التي تدل على كتلة الجذع أو الأطراف وحركتهما ووفقاً لما يلي :
- النقل الحركي وفق منظور التعلم الحركي هو نقل الزخم الحركي وفق مفهوم البيوميكانيك يكون كالآتي :
( نقل الزخم الحركي = كتلة الجذع × سرعته + كتلة الأطراف × سرعتها )
والذي يمكن قياسه قبلياً وبعدياً لمعرفة مدى تطوره بعد أن يتم قياس كتلة أجزاء الجسم وسرعها الخطية أو الزاوية من خلال التحليل .
إلا أن الجانب الأهم في هذا الموضوع سواء كان نقلاً حركياً أو نقلاً زخمياً , هو من أين يبدأ نقل الحركة أو الزخم , وإلى من ينتقل , أي أين يبدأ وأين ينتهي وفق المنظور التشريحي والميكانيكي وطبقاً لهدف الحركة .
أن ضبط وتوقيت مشاركة المفاصل المختلفة في الناتج النهائي للدفع تعتبر عاملاً رئيسياً في زيادة الحد الأقصى للدفع النهائي , فعدم توافر التوافق المناسب في تجميع مشاركات الدفوع الإضافية لأجزاء الجسم في الدفع الرئيسي يؤثر بشكل ملحوظ في هذه المحصلة النهائية , ويظهر ذلك في أي حركة دفع أو رمي أو سحب أو رفع .
كما هناك مبدأ ميكانيكي يجب الأخذ به بعين الإعتبار هو أن أجزاء الجسم ذات الأوزان ( الكتل ) الأكبر التي تشكل مقاومات أكبر تتطلب وقتاً أطول لكي تحقق أقصى سرعة لها , لذا يجب أن تتحرك أولاً قبل الأجزاء الأقل وزناً , وبهذا الأسلوب نضمن وصول كل الأجزاء المشاركة إلى أقصى سرعة لها لحظة نهاية الدفع , وبموجب هذا المبدأ يتحرك الجذع أولاً ثم الفخذ ثم الذراعان ثم الساق ثم القدم ثم الأصابع بهذا الترتيب في حركة الوثب الطويل من الثبات مثلاً , وتفصيل ذلك كالآتي :
تكون بداية الحركة بزاوية الوركين التي تسبب في حركة الجذع ليحصل على السرعة الزاوية المطلوبة وبذلك يكتسب الجذع زخماًُ زاوياً ثم تتبعه حركة مفصلي الكتفين والركبتين التي بحركتيهما معاً يحصلان على سرعة زاوية وبالتالي زخماً زاوياً يضاف إلى زخم الجذع . ثم بعد ذلك تكون حركة الكاحلين ليكتسبا أيضاً سرعة زاوية وبالتالي زخماً زاوياً ليضاف إلى زخمالجذع والذراعين والركبتين . نلاحظ مما تقدم أن الحركة إنتهت بالكاحلين وهو آخر الأجزاء التي تترك الأرض عند نهاية الدفع , وذلك يعني أن الحركة ابتدأت بالجذع ثم الذراعين المرتبطتين بالجذع أيضاً فالركبتين فالكاحلين , أي أن النقل الحركي أو نقل الزخم أخذ نفس المسار الحركي لهذه الأجزاء .
والأمثلة الرياضية التي تثبت أن النقل الحركي أو نقل الزخم يتم أولاً من الكتلة الأكبر إلى الكتلة الأصغر كثيرة , مثال ذلك :
- المشي الإعتيادي يتم تكرار خطوات المشي من خلال مفصل الوركين أولاً ثم الركبتين فالكاحلين سواء بالمرجحة أو الدفع .
- جميع أنواع الركض يتم تكرار خطوات الركض كما في المشي .
- جميع القفزات سواء بالرجلين ( الوثب والقفز ) أو الذراعين ( قفزات اليدين بالجمناستك ) و إذ تتم الحركة بالمفاصل المرتبطة بالجذع أولاً ( الوركين , أو الكتفين ) ثم المفاصل الأخرى الأقل كتلة منها وهكذا .
- جميع حركات الدفع والرمي والسحب والضرب واللكم والركل , والدفع بالرجلين ( الورك , الركبة , الكاحل ) , بالذراعين ( كتف , مرفق , رسغ , ومشط ) .
- الرمي ( الجذع , الكتفين , المرفقين , الرسغين , الأمشاط ) .
- السحب ( الجذع , الكتفين , المرفقين ) .
- الضرب ( الجذع , الكتف , المرفق , الرسغ ) .
- اللكم ( الجذع , الكتف , المرفق , اليد ) .
- الركل ( الوركين , الركبتين , الكاحلين ) .
أن هذا النقل أو الإبتداء بالحركة وفقاً للكتلة الأكبر يرتبط بمبدأ عزم العضلات الذي يرتبط بالكتلة الأكبر , إذ أن الجذع يحتوي على 376 عضلة مقسمة إلى 112 زوجاً في الظهر , و52 زوجاً في الصدر , و 8 أزواج في الخصر , و 16 زوجاً في اسفل الصدر , وكل هذه العضلات تولد عزوم عند حركة الجذع وهي بلا شك النسبة الأكبر من عضلات الجسم البالغة ( 752 عضلة ) وبذلك تكون محصلة عزوم الجذع العضلية هي الأكبر في كل الجسم , وهذه العزوم هي بالحقيقة القوة المبذولة حول المفاصل المرتبطة مع الجذع الذي تدور حوله . لذا فأن قوة الإنقباض العضلي للوركين هي التي تسببفي حصول الجذع على السرعة المطلوبة التي تعد العامل الأساس في نجاح الأداء عند الدفع للوثب الطويل من الثبات .
وأن عزم القوة المطلوب لحركة المفاصل يولد دفع زاوي فيها يكسبها أعلى سرعة زاوية والتي تخدم بمجموعها الدفع اللحظي الخطي للجسم لإكسابه أعلى سرعة خطية في إتجاه الطيران أو مسار الجسم لأداء المهارة المعينة . وتحقيق العزم المطلوب يرتبط بمبدأ التقلص المركزي للعضلة , الذي يرتبط بالعزم لأداء الواجب الرئيسي للحركة , أي يجب أن يتخذ الجسم أو جزء الجسم الوضع المناسب لتهيئة العضلة بأداء تقلص مركزي موجب دائماً , وهذا ما يحقق العزم المحصل لأي مجموعة من العزوم , وهذا يتطلب مشاركة جميع أجزاء الجسم التي لها القدرة على المشاركة بالجهد الأقصى لها أيان مجمع الناتج النهائي للعزوم يعبر عن مجموع الحدود القصوى لعزوم الأجزاء لتحقيق الهدف من تلك المهارة , وهذا يعني مشاركة العزم الأكبر ثم الأصغر , وهذا يعني أن هناك علاقة بين العزم المدور الذي يتعلق بالتقلص المركزي , وبين شغل العضلة الذي يتعلق بالقسم التحضيري وكما يأتي :
الشغل = القوة × البعد ( أي المسافة التي تعمل بها العضلة ) .
العزم = القوة × البعد ( ذراعها )
ودائماً يجب أن تكون قيمة الشغل بالتقلص اللامركزي ( التحضير ) تساوي قيمة العزم في التقلص المركزي ( الرئيسي ) من الناحية النظرية ليتم التغلب على كتلة الجسم التي ترتبط بما يبذل من شغل وعزم فيها , إلا أن ذلك لا يمكن من الناحية العملية , إذ أن الفرق بين كلا التقلصين لدى رياضيي المستويات العليا يكون دائماً أقل من 5% , وتزيد هذه النسبة لتصبح 45% لدى المبتدئين , وهذه النسبة تسمى العتبة الفارقة للتعبئة , لذا فأن :
الشغل العضلي = العزم العضلي × 0,95 عند المتقدمين
الشغل العضلي = العزم العضلي × 0,55 عند المبتدئين والنتشئين
والبعد في كل من الشغل والعزم يمكن أن يفسر إلى أنه ناتج السرعة × الزمن
أي يمكن أن يكون العزم والشغل بعد تعويض البعد بما يعادله من السرعة والزمن في كل من الشغل والعزم , كما يأتي :
القوة × السرعة × الزمن = القوة × السرعة × الزمن ×0,95
وعندما يكون إرتباط بين العزم المحصل الذي يخدم الدفع اللحظي وفق المعادلة أعلاه ( القوة × الزمن ) للحصول على أعلى سرعة خطية للجسم , فأن ذلك يكون الشغل العضلي عند التحضير لعمل المفصل بأعلى قيمة ممكنة ( تقلص لامركزي مع الجاذبية ) لكي نحصل على نتاج أكبر لعزم القوة في القسم الرئيسي ( تقلص مركزي ضد الجاذبية ) لكي يكون هناك نتاج أكبر عزم للقوة في القسم الرئيسي , وعلى هذا الأساس تبنى تدريبات القوة بالإطالة لتطوير شغل العضلة بالوضع التحضيري , وتبنى تدريبات عزم القوة بالوضع الرئيسي ( ضد ومع الجاذبية ) لكي يكون تطور في العزم العضلي المرتبط أولاً بالمفاصل الكبيرة ليولد هذا العزم السرعة الخطية أو الزاوية المطلوبة لتحقيق الزخم الخطي أو الزاوية فيها ليخدم الزخم المتحقق في المفصل الأصغر وهكذا .
ووفقاً لما تقدم من مناقشة علمية فأن النقل الحركي يتم دائماً من الكتلة الأكبر إلى الكتلة الأصغر في جسم الإنسان , وبذلك لا يمكن أن نقول أن الحركة إنتقلت من الذراع إلى الجذع أو من الرجل إلى الجذع , أو بشكل عام من الأطراف إلى الجذع , حسب ما تقول بعض المصادر المتخصصة , ويتناوله وفقاً لذلك بعض المتخصصين في مجال التعلم الحركي .

شاركها مع أصدقائك!

تابعني→

Tweet

أبدي اعجابك →

شارك! →