بیومکانیک ورزشی مرکز ثقل

1. بیومکانیک ورزشیمرکز ثقل استاد راهنما :دکتر جوادیان صراف تهیه :سید علی اسماعیلی بهار85

2. Center of Gravity مرکز ثقل • نقطه ای که توده بدن دراطراف آن بطور مساوی توزیع می شود. • ازلحاظ تئوری مرکز ثقل بدن یا جسم محلی است که اگرآنرابی توجه به وضعیتش ازآن نقطه آویزان کنیم، درهرحالتی که باشد باقی می ماند، وتمام وزن بدن یا جسم حول این نقطه آویزان می شود. • بنابراین مرکز ثقل نقطه ای است که وزن بدن یاجسم برآن عمل می کند.

3. مرکز ثقل بدن • نقطه ای که بدن حول آن درهمه جهات به طور آزادانه دوران می کند. • نقطه ای که وزن بدن حول آن درهمه جهات برابراست. • محل تقاطع سه صفحه اصلی بدن-سهمی، عرضی وافقی

4. مرکزثقل • موقعی که اجسام تحت نیروی جاذبه قرارمی گیرندکلیه ذرات آنهانیروی جاذبه رابه طرف مرکززمین تجربه می کنندبرآیند این نیروهای مختلف کششی وزن جسم راتشکیل می دهدوجهت این برآیندموازی خط یا خطوط عملکردنیروهای کششی می باشد. • خط عملکردبرآیند نیروهاازمرکز ثقل می گذرد.

5. مرکزثقل(گرانش) • مرکز ثقل (مرکز جرم) موقعیت متوسط وزن یاجرم بدن ،بخشهای بدن یا شی ء است. • مرکز تعادل آن شی ء CG 1/2 mass 1/2 mass

6. مرکز ثقل • درتجزیه وتحلیل های تکنیک های ورزشی این نقطه رابا(G)نشان می دهند. • این نقطه نشان دهنده مرکزسنگینی یا ثقل بدن ورزشکار است. مرکز ثقل # نقطه تعادل

7. محل مرکز ثقل • مرکز گرانش بدن درنقطه ای درامتدادخط وسط وحدود55درصدقدفرد قراردارد. • محل دقیق آن ازفردی به فرددیگر باتوجه به نسبتهای بدنی تغییرمی کند. • بنظر بنجامین دوگرحتی بادقیق ترین روشهای اندازه گیری مرکزثقل بدن ضریب خطایی برابربایک سوم سانتیمتر وجوددارد.

8. محل مرکز ثقل • مرکز ثقل بدن درحالت تشریحی (ایستاده)،تقریباروی خط عمودی واقع می شود،که از ناحیه ناف وچند سانتیمترجلوترازسومین مهره کمری اومی گذرد. • مرکز ثقل بدن انسان به طور طبیعی، باتغییروضعیت بدن جابجا می شود.(بالا آوردن دست یا پا)

9. عوامل موثر برمرکز ثقل • مقدارتوده (جرم) • موقعیت توده (جرم) وبخشهای بدن • جرم خارجی اضافی

10. تعیین مرکز ثقل • آچار ازدونقطه مختلف آویزان می شود. • تقاطع دو خط مرکز ثقل آن رانشان می دهد. • شیءجامدمیتواند توسط یکنیرویمفردبهبزرگی وزنشمتعادلشودمادامی که نیرویی که به سمت بالا عمل می کندازوسط مرکز ثقل آن بگذرد.

11. مرکز ثقل اشیاء • مرکز جرم یک شیء نقطه میانی توزیع جرم جسم است. • مرکز جرم دراشیاء متقارن در مرکزهندسی آن قراردارد..(مخروط،خط کش) • دراشیاء نامتقارن مرکز ثقل می تواند خارج ازجسم باشد.

12. مرکز ثقل (جرم) • مرکز ثقل یک جسم می توانددرمحدوده فیزیکی آن قرارنگیرد. • درپرش کنندگان ارتفاع وبانیزه اگر مرکز ثقل درزیر یادرخط مانع قرارگیردبدون برخوردبامانع ازآن عبور می کنند. CG CG

13. محل مرکز ثقل • انعطاف پذیری وپیچیدگی بدن انسان اجازه می دهدکه مرکز ثقل اودربعضی مواقع خارج ازبدن اوقراربگیرد.

14. مرکزثقل بخش های بدن • به عنوان یک قانون، مرکز ثقل بخشها واعضاء بدن تقریبا در45% طول نزدیک به تنه آنهاست. SH 28 cm 12.6 cm ELB

15. تغییرات مرکز ثقل • باحرکت هر عضوبدن مرکز ثقل کل بدن درجهت حرکت آن عضوکمی تغییرمی کند. • مقدارحرکتها به وزن عضو حرکت داده شده ومقدار حرکت آن بستگی دارد.

16. تغییرات مرکز ثقل • مهم شکل ص165کماسی • درحالت ایستاده مرکزثقل شخص درفاصله 100سانتیمتری ازسطح زمین است. • بابالا آمدن یک دست مرکز ثقل 4سانتیمتربالا می آید. • بابالا آمدن هردو دست مرکز ثقل 8سانتیمتربالا می آید.

17. تغییرات مرکز ثقل • شکل ص146لاتین • حرکت مرکزثقل یک حرکت نسبی است. مثلابالاآوردن دستهاروی سرباعث می شودکه مرکزثقل درارتباط باقسمتهای دیگربدن به سمت بالاحرکت کند، مثلادر ارتباط باسر. • وقتی هردودست به بالای بیایدمرکز ثقل به سرنزدیکترمیشود.

18. وقتی شما به هوا پریده اید تنها نیروی اثرگذاربرشما نیروی گرانش (وزن شما)است.این نیرو باعث می شود که مرکزثقل شما بایک شتاب ثابت به سمت پایین حرکت کند. • حرکت اندامهای شما وقتی شمادرفضاهستیدنمی تواندحرکت مرکز ثقل شماراتغییردهد.زیراآنهابایک نیروی خارجی هل داده یاکشیده نمی شوند. • مسیری که مرکز ثقل شماپیروی میکندبوسیله حرکت اندامهای شماتغییرنمی کندامااین حرکات باعث می شودکه حرکت اندامهاوبدن شماتغییرکند.ص145شکل ص146

19. بالاآوردن دستها باعث می شودکه اندامهای دیگربه سمت پایین حرکت کنندتامرکزثقل مسیرسهمی وارخودراطی کند. • وقتی شمادستها وپاهای خودرابالامی آوریدسروتنه شمابه سمت پایین حرکت می کنندتا این حرکات راجبران کند ومرکزثقل مسیر خودراطی کند.شکل ص146

20. تغییرات مرکز ثقل • تفسیر دیگر:وقتی مرکز ثقل حداکثر ارتفاع خودرا پذیرفته است،بنابراین بابالاآوردن یک دست فرد می خواهد فاصله رسیدن دستش را بالانسبت به ارتفاع مرکز ثقل به حداکثر برساند. • بابالاآوردن هردو دست یابالاآوردن هردودست وهردوپا مرکز ثقل به سرنزدیکترمی شودبنابراین ارتفاع دسترسی دست به مرکز ثقل نزدیکتراست.

21. تغییرات مرکز ثقل • .شکل ص147لاتین • مسیر مرکز ثقل یک پرش کننده بالاوپایین می رودویک مسیرسهمی وارراطی می کند. • سر وتنه پرش کننده درمرحله میانی ارتفاع یکسانی رامی پذیرند.درطول این مدت دستها وپاهای پرش کننده بالاوسپس پایین می آیند. • چنین حرکاتی برای بالاوپایین آوردن مرکز ثقل استفاده می شوند وسر وتنه بالانمی آیند.

22. ارتباط مرکز جرم با تعادل مرکز جرم با تعادل در ارتباط دارد. • عوامل موثر برتعادل • سطح اتکا • ارتفاع مرکز جرم روی سطح اتکا • مقدار جرم

23. مرکز ثقل وپایداری • مرکز ثقل یک جسم دربالای سطح اتکاءآن قراردارد. • دربرابرچرخشی که توسط نیروی گرانش ایجادمی شود، استواراست.

24. مرکز ثقل وپایداری • اگر سطح اتکابدن ثابت باقی بماندهمین که مرکزگرانش پایین برده شودبه پایداری بدن افزوده می شود.

25. تجزیه وتحلیل مرکز ثقل واثراتش روی اجراهای ورزشی • به علت اختلاف ساختاری بین زنان ومردان معمولا مرکز گرانش به نسبت درزنان پایین ترازمردان است، که باعث پایداری بیشتردرزنان می شوداماوقتی که نیاز دارندمرکز گرانش خودرادرپرش ارتفاع بلندکنند این مزیت به سود آنهانیست. • به طورمتوسط مرکز گرانش دربچه ها نسبتا بالاتر ازبزرگسالان است. • قطع عضو یاهرگونه تغییر ساختاری برمرکز ثقل موثر است. • افزودن وزن یاباراضافی مانند کوله پشتی، مرکز گرانش راازجای خودمنحرف می کند. • محل قطعی مرکز گرانش دراثر ضربان قلب، نفس کشیدن ،گوارش غذا ویاتغییرات مایعات بدن عوض می شود.

26. مرکز ثقل زنان معمولاازمردان پایین تراست. • مرکز ثقل می تواند باحرکت دستها وپاها تغییر کند. • دربعضی ورزشها نگهداری مرکز ثقل دریک سطح مهم است. • برای مثال دوندگان دو بامانع ، بالا تنه خود راوقتی پای راهنمای آنها ازروی مانع می گذرد پایین می آورند.

27. منابع: • بیومکانیک فنون ورزشی تالیف پروفسورجیمزهی ترجمه دکترنمازی زاده • بیومکانیک کاربردی درورزش تالیف:پرویزکماسی باکوشش:زهراحسینی • حرکت شناسی وبیومکانیک کاربردی درورزش (جلددوم) تالیف: جنسون، شولتز، بنگرتر ترجمه:دکتررضاعلیجانیان • Biomechanics of Sport and Exercise PeterM.MeGinnis

31. حداکثرارتفاعی که مرکز ثقل بدن بازیکن بسکتبال می تواندبه آن دست یابدبه وسیله شتاب وارتفاع پرش اوتعیین می شود(قوانین اجسام معلق درفضا)

32. Calculating the Center of Gravity • The object is divided up into a large number of very small particles of weight (mig) • Each particle will have a set of coordinates indicating its location (x,y)

33. Calculating the Center of Gravity, cont. • The center of gravity is the location where the body acts as if all its mass were located at that point. • The coordinates of the center of gravity can be found from the sum of the torques acting on the individual particles being set equal to the torque produced by the weight of the object

34. Find your center of gravity (Example 8.5) Consider a person with L = 173 cm and weight w = 715 N. Laying on a board with weight wb = 49 N, a scale has a force reading of F = 350 N. Find the person’s center of gravity.