المبادىء الميكانيكية الاولية المساهمة فى دراسة الحركة الرياضية

1. المبادىء الميكانيكية الاوليةالمساهمة فى دراسة الحركة الرياضية تحت إشراف د/ طارق صلاح الدين عمل طلاب شعبة (4) تدريس الفرقة الرابعة العام الجامعى 2008 /2009

2. * مفهوم الحركة واطارها المرجعي • يرتبط مفهوم الحركة بالفهم الدقيق للطرق التي يمكن أن يتحرك بها الجسم أو مجموعة الأجسام ، وكيف يمكن أن تتم هذه الحركة ؟ والمؤثرات التي تحدد إطارها ؟ ويمثل التعرف علي مكونات النظام المتحرك ، أولي خطوات دراسة الحركة. ( 1: 35 ) • ولتحديد الحركة ومعرفة تفاصيلها الدقيقة يستوجب ذلك تحديد الاطار الذي تحدث من خلاله ، حيث يعتبر أساس تحليل الأجسام . فعلي سبيل المثال يمكن وصف حركات العداء من خلال دراسة حركة أجزاء جسمه بالنسبة لسطح الأرض. ( 1: 35 ) • وبصفة عامة ففي دراسة حركة الجسم البشري يجب أن تستخدم نقط مرجعية ثابتة يمكن أن تقاس الحركة بالنسبة لها. كنقط الرجوع التي توضع علي مفاصل الجسم أثناء التصوير بهدف الحليل ودراسة الحركة ، ويوضح شكل (9) تمرين الشد علس العلقة حيث نجد أن الذراع في الثني في هذه الحالة منسوبة إلي نقطة مرجعية ثابتة هي عارضة العقلة، أما إذا أدي اللاعب نفس شكل التمرين من الوقوف الذراعين عاليا دون التعلق بالعارضة فإن حركة الذراع هنا سوف تنسب إلي الكتف كنقطة مرجعية رغم أن المسار في كلتا الحالتين واحد. ( 1: 35 ) • وللقيام بعملية التحليل بالشكل الذي يضمن تحقيق الغرض منها ، فإن هناك العديد من المضطلحات والرموز والمعاني التي يجب الإلمام بها والتعرف علي تفاصيلها، وفيما يلي بعض المفاهيم والمصطلحات الخاصة بالحركة:

3. أولا: القوة Strength • تعرف القوة بأنها ذلك المتغير الميكانيكي الذي يعبر عن مدي التأثير بين الأجسام سواء بالشد أو الدفع ، كما تعرف بأنها العامل المؤثر في حدوث الحركة أوالميل إلي حدوثها أو تغييرها. وتقاس القوة بوحدة النيوتن في النظام الشائع استخدامه في مصر ويرمز لها لارمز (F ). • فعلي سبيل المثال يحتاج فتح باب المنزل مثلا قوة قدرها ( 22 نيوتن) وهكذا. ( 1: 36) • تعرف القوة بشكل مبسط علي أنها ( قدرة الجسم علي انتاج القوة) وهذه بدورها تنتج عن انقباض عضلة أو مجموعة من العضلات والتي تسبب الحركة في المفاصل التي ترتبط بهذه العضلات. • (6: 36) • تتكون العضلات من الآلآف من الألياف الصغيرة تتراوح في طولها من بضعة مليمترات إلي عدة سنتيمترات ولكن سمكها حوالي 25, 0 ملم، وغالبية العضلات الهيكلية طولية وانقباضها يحدث علي المحور الطولي أو المركزي . ( 6: 36)

4. وفي أشكال أخري تنقبض الألياف في زاوية "90" وفي اتجاه الشد ، وقوة انقباض العضلة ومقدار القوة الناتجة يعتمد علي عدة عوامل أهمها: عدد وحجم الألياف العضلية: وهذا مرتبط بحجم العضلة ( أي بمعني آخر المقطع العرضي للعضلة). القابلية علي استعمال أكبر عدد ممكن من الألياف العضلية ( عندما تثار الألياف العضلية فإنها تنقبض إلي حدها الأعلي) سواء كانت الألياف العضلية تقوم بعمل أو لا تقوم به حيث أنه ليس هناك مرحلة متوسطة وهذا ما يسمي مبدأ الكل أو العدم ("All or non" Principle ) انواع القوة العضلية: أن التمرينات لزيادة قوة العضلة يمكن تصنيفها إلي ثلاث مجموعات: Isotoic)) إيزوتونيك. (2) ( Isometric) إيزومتريك. (3) (Isokinetic ) أيزوكينيتك. ( 6: 37 )

5. *القوة ومواصفاتها:: • ينص القانون التاني لنيوتن علي أن " معدل التغير في السرعة أي العجلة لأي جسم مادي يتناسب طرديا مع محصلة القوة المؤثرة عليه وهذا التغير يحدث في اتجاه تأثير القوة". • ولا يوضح هذا القانون فقط اتجاه العجلة وفقا لتلك القوة المؤثرة بل أيضا يعبر عن التناسب بين قيمة الكميات المؤثرة والقصور الذاتي للجسم مستقلا عن الحركة وهذا الاستقلال الذاتي للجسم لا يحدث إلا عند السرعات العالية مثل سرعة الضوء. ( 5: 61)

6. * ميكانيكية القوة Mechanics Of Strength • في الواقع أن القوة عنصر ميكانيكي ، وذلك لأن وظائف الجسم تعمل بنظام الروافع . فالقوة التي تطبق علي زاوية قائمة ( نظام الروافع) تعطي اكبر كفاءة ميكانيكية . وكلما زاد الانحراف عن الزاوية القائمة كلما قلت كفاءة القوة، فعند مد الذراع من وضع الثني فإن معظم القوة الابتدائية تفقد عن طريق جذب الزند والكعبرة تجاه العضد . ( 3: 19 ) • أما أكبر قدرمن القوة يحدث وبخاصة عندما تجتمع كلا من قوة الإنقباض وزاوية الشد • Angle of Pull في وضع معين. ( 3: 19) • ونظرا لأن قوة الشد تتوقف علي نوع العضلات وزوايا الشد ، فإنه من الواضح أن القوة تتنوع تبعا للأوضاع المتخذة المختلفة.

7. وهنا يجب أن نشير إلي وجود نوعين رئيسيين من الألياف العضلية هما: الألياف الطولية • ( Longitudinal ) Fusiform مغزلية الشكل، والألياف المائلة ( Diagonal) ريشية الشكل Penniform . وهناك اختلافات عديدة بين هذين النوعين الأساسيين. • أ- الألياف العضلية الطولية مثل : العضلة العضدية الأمامية ، العضلة العضدية الكعبرية • ( الباطحة الطويلة) في الذراع ، والعضلة الخياطية في الرجل. • ب- الألياف أحادية الريشة مثال : العضلة الياسطة الطويلة للأصابع ، العضلة القصبية الخلفية في الرجل. • ج- الألياف ثنائية الريشة واوضح مثال لها المستقيمة الفخذية. ( 3: 21)

8. ثانيا : الضغط : • يعني الضغط مقدار القوة المؤثرة عموديا علي مساحة محددة ، ويميز بالنيوتن لكل سنتيمتر مربع او لكل متر مربع ، والضغط ليس مرادفا للقوة ولكنه صورة ميكانيكية مختلفة رغم أنها متضمنة للقوة، فإذا قلت المساحة إلي النصف زاد ضغط القوة المعنية إلي الضعف ، فالفرد الذي يرفع ثقلا يزيد علي 400 نيوتن وهو يقف علي كلتا القدمين ( حيث مساحة السطح السفلي للقدمين 200 سم 2) يبذل ضغطا مقداره ( 400 نيوتن / سم 2) أي ( 2 نيوتن / سم2) ، أما إذا قام بأداء نفس العمل وهو يقف • علي قدم واحدة فإن الضغط هنا سوف يتضاعف ، حيث تقل لامسافة إلي النصف وبالتالي فإن مقدار الضغط سوف يكون ( 400 نيوتن/ 100 سم2) . ( 1: 36)

9. ثالثا : الكتلة والوزن: • يحتوي كل جسم علي قدر محدد من المادة ، ويعرف هذا المقدار بالكتلة ، فالكتلة كتعريف تعني مقدار ما يحتويه الجسم من مادة ، أو بمعني آخر مقدار ما يمكن أن يقاوم به الجسم أي نوع من الحركة تحت تأثير قوي خارجية ، وقد اصطلح علي أن تسمي هذه المقاومة بالقصور الذاتي أو الخاصية القصورية ، لذا فإن الكتلة الأكبر يكون قصورها أكبر ، أي انها تكون قادرة علي مقاومة الحركة بمعدل اكبر ، أي بمعني آخر يتطلب تحريكها في اتجاه مقداراَ أكبر من القوة الخارجية. ( 1: 37) • وتتخذ الخاصية القصورية وحدات الكيلو جرام بالنظام المتري، أما وزن الجسم فهو مقياس للقوة الجاذبة بين مركز الأرض وهذا الجسم لأسفل ، لذا فإن قوة الوزن تعمل دائما لأسفل مهما اختلف وضع الجسم او الحركات التي يقوم بها. ( 1: 38) • مما سبق يتضح لنا أن هناك تناسبا طرديا بين الكتلة(m ) والوزن (w ) ، فالأجسام ذات الكتل الأكبر تكون ذات وزن أكبر ، حيث إنها الأكبر من حيث قوة شدتها لأسفل ، وهنا يجب الأخذ في الاعتبار أن الكتلة والوزن لا يتساويان من حيث القيمة ، فالوزن دائما عبارة عن قوة قد تتغير بتغير مقدار الجاذبية والتي قد تختلف من مكان لآخر ، فهي علي سطح القمر1/ 6 ماهي عليه سطح الكرة الأرضية،

10. وقد اصطلح علي توحيد قياس هذه القوة مهما اختلفت الظروف علي سطح الأرض ، حيث تجذب الأرض أي جسم نحو مركزها بمعدل • ( 81, 9 متر/ث2) تقريبا . وهذا يعني أن جميع الأجسام تتأثر بهذا المعدل من الجذب إلا أن اختلاف أوزان الأجسام يتمثل في مقدار ما تحتويه من مادة (m) . • وعلي ذلك فإنه يمكن حساب وزن أي جسم بضرب كتلته في معدل الجذب الثابت السابق الإشارة إليه والذي يرمز له بالرمز(g) فإذا افترضنا جسما كتلته ( 58 كيلو جرام) يكون وزنه ( 98, 568 نيوين) . • والكتلة لا تتغير بتغير موضعها ، أما الوزن بإعتباره قوة تتجه دائما نحو مركز الأرض فقد يتغير تغيرات طفيفة بتغير الموضع . (1: 38) • والكتلة لا تتغير بتغير موضعها ،أما الوزن باعتباره قوة تتجه دائما نحو مركز الأرض فقد يتغير تغيرات طفيفة بتغيرالموضع، ولكن هذه التغيرات لا تؤخذ في الاعتبار في الحسابات الميكانيكية. ( 1: 38). • مركز الكتلة: Center of Gravity • هذه الدراسة أخذت علي اعتبار النقطة المادية ولكن في حالة جسم متماسك فإن وزن الجسم يكون موزعا علي حجمه وعليه فإننا سنعتبر أن وزن الجسم يؤثر في نقطة واحدة يطلق عليها مركز ثقل الجسم ، وهو النقطة التي يكون فيها خط تأثير عمل القوة ( زون الجسم) متمركزا فيها وهذه النقطة ليست في مكان ما محدد في الجسم ولكن تتغير نتيجة لوضع الجسم. ( 5: 65) • وعلي ذلك يجب علينا دراسة الأجسام المادية معرفة ماهو المقصود بالعجلة والسرعة ووضع الأجسام خاصة إذا كانت في شكل غير منتظم وغير متماسك. • وهناك تصور آخر لوضع الأجسام المتماسكة ذات الحجم الكبير لتتلاءم مع قوانين الحركة المعمول بها للجسيمات أو النقاط المادية. ( 5: 65 )

11. العلاقة بين القوة والكتلة: • نعرف من الخبرات الرياضية أن بذل الجهد الجسماني – أي القوة- أمر ضروري في حالة دفع الجلة والوثب العالي ورفع الأثقال أو الوثب العميق من أحد أجهزة الجمباز . كما أن القوة تستخدم أيضا في حالة شد الحبل مع مقاومة الفريق المنافس . ونري في الحالة الأولي أن القوة ينشأ عنها تغير حركة الجسم وهذا التأثير الديناميكي للقوة ، أما في الحالة الثانية، فإن القوة تؤثر في تغيير شكل الجسم ( تقوس عارضي الجهاز المتوازي أو استطالة الحبل " تمدد الجبل" منتجا حالة توتر. ويلاحظ أن القوة تتعادل في هذه الحالة مع قوة توتر الجسم . وهذا هو ما يسمي بالتأثير الاستاتيكي للقوة . ( 4: 60 ) • والقوي هي مقادير لها اتجاه ، فهي كميات متجهة ، ولذلك فإنه يلزم لتحديد قوة ما تحديدا قاطعا معرفة نقطة التأثير والاتجاه والمقدار ، وإذا ما تساوت قوتان، موضوعتان علي خط تاثير واحد وكانت احداهما تضاد الأخري، فإن هذا يؤدي إلي زوال تأثيرهما الديناميكي، أي أن الجسم يكون في حالة سكون . أما التأثير الاستاتيكي فإنه يستمر قائماَ، ويمكن ذلك باستخدام الميزان الزنبركي. • وتعتمد إحدي خواص متجهات القوة علي أنها واقعة علي استقامة الخط ، وهذا معناه، أن القوة يمكنها أن تمتد بطول خط تأثيرها . ولذلك فإن تأثيرها لا يتغير. ويظل هذا التأثير انتقاليا في خط مستقيم حتي عند تغيير مسارها . ومثال ذلك ما يحدث طوليا لحبل الشد الذي يمرفوق بكرة أو مايحدث طوليا لجسم الانسان بالنسبة للعضلات الهيكلية فوق المفاصل.

12. رابعاَ : الحجم والكثافة: • كثيرا ما يختلط الأمر بين مفهوم الكتلة والحجم ، إلا أنه يكن القول أن الحجم هو الحيز المكاني الذي يشغله الجسم ، والمقصود بالحيز المكاني هو نسبة ما يشغله الجسم من طول وعرض وارتفاع ، وليس بالضرورة أن يكون الجسم الأكبر حجما اكبر كتلة ، فكيلو الخشب يشغل حجما أكبر من كيلو الحديد الذي يشغل حجما أكبر من كيلو الزئبق وهكذا، كما أن تساوي الأحجام لا يعني تساوي الأوزان أو الكتل فعلي الرغم من تساوي كل من كرة الجولف وكرة تنس الطاولة تقريبا إلا أن الأولي تزن أكثر من عشرة أضعاف وزن الأخيرة. • ( 1: 38 ). • لذا فإن مصطلح الكثافة يستخدم في التعبير عن الكتلة بالنسبة لوحدة الهجوم حيث: • M • W/ V = ______ = ℓ • V • حيث (M) هي الكتلة ( V) هي الحجم ، ومصطلح الكثافة يساعد في التعرف علي ما يسمي الوزن النسبي ، أي وحدات الوزن بالنسبة لوحدات الحجوم ، فالوزن النسبي للماء ( 8, 9 نيوتن) لكل لتر في حين أن الوزن النسبي للهواء ( 01, 0 نيوتن ) لكل لتر. ( 1: 38)

13. خامسا : مركز الجاذبية • بالرجوع إلي أن الكرة الأرضية تؤثر بقوة جذب علي كل جزء من أجزاء الجسم ، وهذه القوة تتناسب مع كتلة الجزء أو الجسم ، فإن التأثير النهائي لقوة جذب الأرض لأي جسم يتركز في نقطة واحدة تسمي بمركز الكتل وهو المركز الذي يفترض أن تتعادل عنده كل كتل أجزاء الجسم. • ( 1: 38) • وبغض النظر عن شكل الجسم فقد أصبح من المتعارف عليه سهولة تحديد موضع مراكز ثقل الأجسام النتظمة الشكل والتوزيع ، كالاجسام المخروطية أو الاسطوانية أو المكعبة والمصنوعة من مادة ما، أما بالنسبة لمركز ثقل جسم الانسان فقد أجريت العديد من الدراسات علي مدي اكثر من 150 سنة للوصول إلي طرق محددة في التعرف علي موضع هذه النقطة . ( 1: 38) • ومركز ثقل الجسم ، هو مركز تعادل كتل اجزاء ذلك الجسم ، ويقصد بالتعادل هنا توازن الجسم او الجزء عند تعليقه من نقطة ما تكون هي موضع مركز ثقله . وسوف نتناول هذا الموضوع بعد ذلك بالتفصيل. ( 1: 39)

14. سادسا : الشغل • يحسب الشغل بمقدار القوة المبذولة لمسافة معينة تعمل فيها هذه القوة لتحريك ثقل معين . • W= F. d • حيث w هي الشغل ويسمي بالشغل الميكانيكي (F) هي القوة و( d) هي المسافة، فإذا حركت قوة مقدارها 10 نيوتن جسما لمسافة 5 أمتار فإن الشغل المبذول هنا يساوي 50 نيوتن .متر ، اما إذا لم تتمكن هذه القوة من تحريك الجسم فتبقي قيمة الشغل ( صفر) . ( 1: 39). • يكثر استخدام اصطلاح الشغل في الحياة اليومية ، ويفهم الفرد هذا المضمون بشكل عام ، علي أنه التغلب علي مقاومة ما . ويقصد عند التحدث عن العمل العضلي في علم الفسيولوجيا بالتوتر العضلي سواء أكان ذلك في صورة تأثير قوة استاتيكية أي انقباض ثابت – أو ديناميكية. • أما الميكانيكا فعلي العكس من ذلك لا تعرف سوي تقدير حسابي قاطع لمدلول الشغل ، وله تعريف محدد ويشترط فيه حركة الجسم بتأثير القوة ويرمز له : • الشغل = القوة × المسافة • فإذا أثرت قوة ثابتة في جسم وحركته ، فإن مقدار الشغل يزداد بزيادة المسافة وفي كل حالة مساويا لحاصل ضرب القوة في المسافة . ( 5: 75) • وكثيرا ما يختار الشخص في الحياة اليومية المسافة الأطول لتسهيل الشغل ، إلا أن هذا الأمر لا يؤدي إلي توفير كمية الشغل ، حيث تنطبق القاعدة الذهبية للميكانيكا علي هذه الحالة كما هو موضح في الشكل (33) كمثال لرافعة . ويكفي للتعرف علي تلك القاعدة الذهبية معرفة معادلة الرياضيات التالية: ( 5: 76) • ق 1 × ف 1 = ق 2 × ف 2 ............................... (29) • ويتساوي الشغل المبذول في طرفي المعادلة ، ويتم في حالة حركات الانسان أن يتولي الجهاز المركزي توجيه الجهاز العصبي المركزي توجيه نظام روافع مركبة ، تتكون من عظام ومفاصل وعضلات ، وإذا ما راعينا القاعدة الذهبية للميكانيكا ، فإننا نلاحظ وجود روافع عظيمة كثيرة عند حدوث ذلك . ( 5: 75)

15. سابعاَ : الطاقة • وتعرف الطاقة بالقدرة علي بذل شغل ، هناك صور مختلفة للطاقة ، كالطاقة الحرارية ، أو الكيميائية أو الكهربية أو الميكانيكية ، والأخيرة هي التي تعنينا في مجال فهم الطاقة. • فالطاقة الميكانيكية تتخذ ثلاث صور عند محاولة دراسة حركة الجسم في البنية المحيطة به ، وهي طاقة الحركة ، وطاقة الوضع المرتبطة بالجاذبية الارضية ، وطاقة الوضع Elastic المرتبطة بالاجهاد . ( 1:39) • * طاقة الحركة • هي الطاقة التي يكتسبها الجسم أو الأداة نتيجة لحركته ويعبر عنها بالمعادلة • 1 • mv 2KE= __ • 2 • حيث (m) هي كتلة الجسم ، (v) هي سرعته. • فطاقة حركة ثقل يزيد عن 10 كيلو جرام مثلا ، ويتحرك بسرعة 3 متر/ ث تكون • 45 نيوتن. متر بناء علي المعادلة. • وتتحول طاقة الحركة إلي طاقة حرارية في حالات اتصال الأجسام.

16. طاقة الحركة: Kinetic Energy • هي عبارة عن الطاقة المكتسبة نتيجة السرعة المتجهة ، كلما زادت سرعة الرياضي كلما زادت قيمة طاقة الحركة الني يختزنها . إذا كانت كتلة الجسم ( m) تتحرك بسرعة متجهة (v) ، فإن • طاقة الحركة = معادلة ص. 136 • وحيث ان كتلة اللاعب (m) ثابت ( لا يتغير) ، فأن طاقة الحركة تعتمد فقط علي السرعة . وهذا القانون لا يعطي التناسب الطردي حيث أن الطاقة تعتمد علي مربع السرعة والذي يعني أن السرعة إذا تضاعفت فأن الطاقة تعتمد علي مربع السرعة والذي يعني أن السرعة إذا تضاعفت فأن الطاقة تزداد أربع مرات (2×2) الخ.. بالاشارة إلي مهارة الدورة الخلفية ، فأن السرعة الرأسية عند مرحلة الارتقاء (vy ) = 5 م/ث. وهذه يجب أن تساوي السرعة الرأسية لمرحلة الهبوط . أن طاقة الحركة ( عند الهبوط وعند الارتقاء) يمكن تمثيلها كما يلي: • طاقة الحركة= 1/2 ك ع 2 = 1/2 ×60× 5 2= 750 جول . ( 6: 136)

17. طاقة الوضع ( طاقة الجاذبية):- • عند وجود الجسم أو الأداة في وضع يسمح بسقوطه أو انخفاضه عن الموجود عليه تحت سطح الجاذبية الأرضية ، فإنه يكون مكتسبا لطاقة وضع مرتبطة بارتفاعه عن سطح الأرض ، ويشار إلي حسابات طاقة الوضع كميا بالمعادلة التالية:- • PE = W.h • حيث w هي وزن الجسم ، (h) هو ارتفاعه عن سطح الأرض . • فالعب الغطس الذي يزن 400 نيوتن يكتسب طاقة مقدارها 4000 نيوتن متر عند وجوده علي سلم قفز بإرتفاع عشرة أمتار ، 1200 نيوتن مترا في حالة استخدامه سلم القفز بارتفاع ثلاثة أمتار. • وعندما يبدأ جسم اللاعب في السقوط في اتجاه الأرض فإنه يبدأ في فقد طاقة وضع تعادل ما تحولت إليه هذه الطاقة إلي طاقة الحركة التي بدأ الجسم في اكتسابها بمجرد بداية سقوطه . وعند لحظة دخول الماء ، تكون كل طاقة الجسم طاقة حركية، وتؤدي هذه الطاقة إلي الشغل الذي يكتسب إزاحة كمية كبيرة من الماء عند دخوله ،هذا بالضافة إلي تحول جزء من هذه الطاقة إلي حرارة ولكن في واقع الأمر لا يشعر اللاعب بهذه الصورة من الطاقة أثناء دخوله الماء. • ( 1: 40 )

18. طاقة الوضع ( طاقة الاجهاد) • وهي قدرة الجسم أو الأداة علي بذل شغل عند وقوعه تحت تأثير اجهادات سواء كانت بالامتطاط أو بالضغط أو باللف، فكل الأجهزة بما فيها الكرات التي تستخدم في المجال الرياضي تتميز بدرجة من المطاطية أو قدرة علي العودة إلي حالتها الأصلية مما ينتج عنها قوة . فالسلم المتحرك أو الترامبولين أو حتي نعل الحذاء الرياضي لها القدرة علي الارتداد ، وعظام الجسم البشري والعضلات ، والانسجة الضامة تتمتع ببعض من هذه القدرة ، وقد أضاف اله سبحانه وتعالي هذه الخاصية لأجزاء الجسم في أي أداء. فعندما يتعرض الجسم أو أي جزء من أجزائه إلي طاقة حركة مؤداها تغيير في الشكل عن طريق الامتطاط أو الضغط أو اللف فإنها تتحول إلي طاقة اجهاديه في حدود خصائص هذه الأنسجة وبالإضافة أن جزء منها يتحول إلي طاقة حرارية • ( 1: 41)

19. طاقة الوضع :Potential Energy هي تلك الطاقةالتي يمتلكها لاعب الجمباز حسب موقعه أو ارتفاعه . كلما زاد اللاعب من ارتفاع مركز الجاذبية لجسمه كلما زادت قيمة طاقة الوضع المختزنة في جسمه . يمكن تمثيل هذه الطاقة بالنسبة لمعظم مهارات الأجهزة مثل الأموال التي تودع في البنوك؛ حيث أن الطاقة المختزنة يمكن استعمالها فيما بعد لتسهيل القيام بالمهارة. وتقاس طاقة الوضع للاعب كنتيجة للقوة (mg) ووحدتها نيوتن . وارتفاع مركز جاذبية الجسم( h ) فوق منسوب معين أو مركز التوازن وتقاس بالأمتار ( عادة : هو الارتفاع فوق سطح الأرض والارتفاع عن الجهاز) . ( 6: 135) طاقة الوضع = كتلة الجسم × التسارع الأرضي × ارتفاع الجسم = mgh ووحدة الطاقة هنا هي نيوتن متر (Nm) أوجول Joule (J) ولذلك فإن مقدار الطاقة يتناسب طرديا مع الارتفاع ، بحيث إذا ضاعفنا الارتفاع (h) فنحن نرفع جاذبية الجسم وبذلك نضاعف أيضا مقدار الطاقة المخزونة في ذلك الجسم. ( 6: 135) بالرجوع إلي مهارة الدورة الخلفية المشروحة سابقا نجد أن مركز جاذبية لاعب الجمباز كان قد ارتفع رأسيا مسافة 52, 1 م خلال أداء المهارة ، فإذا افترضنا جسما كتلته 60 كجم فإن مقدار الشغل المبذول من قبل لاعب الجمباز لارتفاع مركز الثقل بمقدار 1025 م هو : الشغل المبذول = الكتلة × تسارع الأرض × الارتفاع =mgh = 60 × 10 × 75, 1 = 750 جول ) J) أو 750( Nm) في أقصي ارتفاع تصل إليه مهارة الدورة الخلفية فأن مقدار طاقة الوضع المكتسبة هي 750 جول وتمثل مقدار الطاقة المخزونة في جسم اللاعب بسبب الارتفاع . يتضح مما سبق أ ن طاقة اللوضع تتغير خلال أداء مهارة الدورة الخلفية من صفر خلال البدء بالارتقاء ، وعند الهبوط عندما تكون السرعة المتجهة الرأسية في أقصاها ويكون الارتفاع = صفر وحتي أقصي قيمة تبلغ 750 جول في أقصي ارتفاع 25, 1 م. ( 6: 136).

20. ثامناً: القدرة: في المجال الرياضي ، اصطلح ان يستخد مصطلح القدرة في التعبير عن القوة المميز بالسرعة والمعنى الصحيح للقدرة ، هو ناتج ضرب القوة في السرعة التي سببتها هذه القوة ، فالانقباض العضلي الأقوى والأسرع له قدرة أعلى عنه في حالة أداء نفس الانقباضة ولكن بسرعة أقل . ومن ناحية أخرى فإن القدرة عبارة عن معدل بذل الشغل لذا فإن كلا المصطلحين يعبر عنهما بنفس المعادلة: P = F.d = F d t t وفي مجال الميكانيكا الحيوية لا ينظر إلى القدرة باعتبارها معدلاً لبذل الشغل بقدر استخدامها كقوة مرتبطة بالسرعة ، فعلى سبيل المثال ، فإن قوة مقدارها 100 نيوتن تبذل بسرعة مقدراها 2 متر / ث يكون ناتجها (نيوتن متر/ ثانية) وهي القدرة الناتجة عن بذل هذا المقدار بهذا المقدار من السرعة . ونظراً إلى أن القدرة ناتج عن كل من القوة والسرعة ، فمحاولة الوصول على مقدار أعلى من القدرة في أداء معين لا تعني الوصول إلى الحد الأقصى في أي من المتغيرين على حساب الآخر ، كأن نصل بالقوة غلى أقصاها على حساب السرعة أو العكس ولكن حقيقة ما يحدث هي الموائمة بين كلا المتغيرين للارتفاع بمستوى القدرة ، وتمثل الموائمة شكلا أساسيا في الكثير من الأداءات التي تتطلب مقادير عالية من القدرة ، وسوف نتناول ذلك بالتفصيل في فصل لاحق. (1: 41) .

21. لا يدخل حساب الزمن عند حساب الشغل المبذول ، فعندما يرفع شخص 200 كيلوجرام لمسافة 3 متر فإن ذلك يعني انه بذل شغل مقداره 6 كيلوجرام .متر ، بغض النظر عن الزمن المستغرق في ذلك ، والقدرة حسابها ، وبالتالي فإن معادلة حساب القدرة تتخذ الشكل P = W T حيث (P) هي القدرة ، (W) هي الشعل ، (t) هو الزمن ، وبما أن مسافة الشغل على الزمن تعني السرعة ، فإن المعادلة تتخذ الشكل (P= FV) وكلا شكلي المعادلات التي تستخدم لحساب القدرة ، يوضحان أن الآلة التي يمكن أن تبذل شغلاً أكثر في زمن محدد أو التي تستغرق زمناً أقل في بذل مقدار محدد من الشغل تكون أكثر قدرة. ويستخدم نظام الوحدات الانجليزية وحدة الحصان وهي (550 رطل/ قدم/ ث) أما في النظام المتري فتستخدم (الوات Watt) والتي تساوي (جول / ثانية). (2: 228) . هي معدل الشغل المبذول ، لذلك تحتوي على عنصر الزمن. والقدرة القصوى (Maximal Power) وأحياناً يطلق عليها القدرة المتفجرة (Explosive Power) هي انتاج اتحاد أو امتزاج القوة والسرعة Strength and speed ، فإذا كان هناك شخصان كل منهما يرفع ثقل قدره 200 رطل لمسافة 3 أقدام ، ولكن أحدهما قادر على رفع هذا الثقل بسرعة مضاعفة لسرعة الآخر ، فعليه تكون قدرته ضعف الآخر ، علماً بأن كمية الشغل تكون واحدة للإثنين . (3: 167)

22. وبالمثل ايضاً إذا تحرك شخصان بنفس السرعة ، ولكن أحدهما تحرك ضد مقاومة مضاعفة عن مقاومة الآخر ، فيبذل قدرة ا] القدرة = القوة × السرعة وهذه المعادلة تشير غلى القدرة المتفجرة المبذولة . وهي (القوة) المميزة بالسرعة ، وتعرف بأنها القدرة على الانجاز بأقصى قوة في أقصر زمن ممكن ، أو بأقصى قوة في اقصر زمن ممكن ، أو بأقصى سرعة ممكنة . وهذا المصطلح. القدرة . يستخدمم أكثر عند الرياضيين والفسيولوجين عن مصطلح الشغل (3: 68 )

23. أهمية القدرة Significance of Power إن القدرة (القوة المميزة بالسرعة) لها أهميتها في الأداء الرياضي الذي يتطلب القدرة على دفع الجسم مسافة معينة أو القدرة على رمي أو قذف أداة بسرعة لمسافة أو ارتفاع معين. الضاربة أثناء حدوث الاتصال: ومن ثم فإن القدرة لها تطبيقات عديدة في مختلف المسابقات الرياضية .فعند قذغ أو ركل أو ضرب شيء ما ، فإنه يمكن تحديد القدرة بواسطة مجموع القوة مع السرعة. فعلى سبيل المثال إا اضاف لاعب البيسبول مزيد من القوة للمضرب أثناء الضرب عوامل زيادة القدرة :Increasing power رغم أن القدرة تتكون من مكون القوة ومكون السرعة ، فهي يمكن أن تزيد بزيادة مكون القوة أو زيادة مكون السرعة الانقباض العضلي ، أو زيادة كلا المكونين . وعادة يكون أفضل وسيلة لزيادة القدرة وهو زيادة مكون القوة .

24. مكون القوة: هناك العديد من البحوث والدراسات قدمت الدليل على أن زيادة قوة العضلات المادة للرجلين من خلال برنامج تدريبي بالأثقال كان له تاثير مستمر وايجابي في القدرة على الوثب العمودي ، والذي يعتبر اختبارا للقدرة. مكون السرعة: ان مفتاح مكون السرعة كعامل القوة هو زيادة سرعة انقباض العضلات التي تسبب الحركة (المشاركة في الأداء) ويمكن تحقيق ذلك على أكمل وجه بواسطة زيادة القوة كما تم توضيحه من قبل مكون السرعة: ان مفتاح مكون السرعة كعامل القوة هو زيادة سرعة انقباض العضلات التي تسبب الحركة (المشاركة في الأداء) ويمكن تحقيق ذلك على أكمل وجه بواسطة زيادة القوة كما تم توضيحه من قبل.

25. مثال المبادئ الميكانيكية لحركات الرمي: وللمزيد من الفهم عن كيفية محاولة تحليل أي نمط حركي أساسي ، سوف يتناول النط الذي يتم فيه الرمي من أعلى ، حيث يوضح شكل 133 الشكل الذي تتخذه أجزاء الجسم خلال أداء هذا النمط فمع الخطوة الأولى للامام فإن اللاعب يبدا في الاعداد ومرجحة الجزع أما الطرف البعيد الذي يتمثل في حزام الكتف والذراع فيبقى في الوضع خلفا حتى يستكمل الجزع مرجحته ولفه لمواجهة الحركة في اتجاه الرمي وبالنظر غلى القاعدة التي تحكم حركة الوصلات في هذه الحالة سوف نجد ان الحركة تنتقل من القاعدة

26. إلى النهاية الحرة أو بمعنى من الأقرب إلى الابعد بالنسبة للمحور الأساسي للجسم ومن الأكثر كتلة إلى الاقل كتلة (تلك هي محددات حركة الوصلات). وبناء على ذلك أن هناك 6 أجزاء أو وصلات تشارك في عملية الرمي وهذه الوصلات (الحوض – الجزع – حزام الكتف – الذراع – الساعد – اليد) ولكل منها حركته الخاصة به وفقا لما تفصله للمحور الأصلي للجسم وهذا التفصيل ياتي على النحو التالي (مفصل الفخذ – العمود الفقري – القصي الترقوي – الكتف – المرفق- المفصل الزندي الكعبري – رسغ اليد) وهي بنفس الترتيب السابق الإشارة إليه بالنسبة للوصلات.

27. المراجع: 1-طلحة حسين حسام الدين : الميكانيكا الحيوية الأسس النظرية والتطبيقية ، دار الفكر العربي ، 1993. 2-طلحة حسام الدين ، سيد عبد الرشيد ، مصطفى كامل أحمد ، وفاء صلاح الدين ، علم الحركة التطبيقيى ـ مركز الكتاب للنشر. 3-عصام محمد أمين حلمي ، محمد جابر أحمد : الترديب الرياضي (اسس ، مفاهيم ، اتجاهات) 1997. 4-كمال عبد الحميد ، سليمان علي حسن : الميكانيكا الحيوية وطرق البحث العلمي للحركات الرياضية . 5-عادل عبد البصيرعلي : الميكانيكا الحيوية والتكامل بين النظرية والتطبيق في المجال الرياضي ، مركز الكتاب للنشر . 6-محمد إبراهيم شحاتة ،: التحليل الحركي لرياضة الجمباز ، المكتبة المصرية .

28. تم بحمد الله تعالى مع خالص التمنيات بالتوفيق طلاب شعبة ( 4 ) قـــســـم المناهج وتدريس التربية الرياضية العام الجامعى 2008 /2009