هنگام تماشای مسابقات فوتبال جام جهانی از تلویزیون، می بینید که یک بازیکن با موفقیت یک ضربه برگردان را به زیبایی تمام به ثمر می رساند و در پی آن فریاد شادی هزاران تماشاگر به آسمان بلند می شود. ظاهرا تکنیک مورد استفاده او بسیار پیچیده است. او بالا تنه خود را به عقب باز کرده، دست خود را روی زمین می گذارد و با پرتاب ناگهانی پای خود به سوی توپ، آن را با روی پا به قعر دروازه حریف می فرستد. سپس در حالی که خودش چگونگی به ثمر رسیدن گل را به چشم ندیده، و تنها با احساسی که از گیرنده های درونی مفاصلش دریافت می کند، در یک لحظه، با نگاهی به سوی دروازه و در حالی که از روی زمین بلند می شود ، به بازیکنان داخل زمین نگاه می کند. او با شنیدن فریاد شادی تماشاگران از به ثمر رسیدن ضربه اش مطمئن می شود. با خود می اندیشید او چگونه می تواند با این روش عجیب به توپ ضربه بزند و خودش کم ترین آسیبی نبیند؟!

   بیومکانیک حرکات ورزشی علمی است که می تواند اطلاعاتی را در پاسخ به این گونه سوالات درباره حرکات انسان در اختیارتان قرار دهد. اما بیومکانیک چیست؟ واژه بیومکانیک را می توان به دو بخش تقسیم کرد: پیشوند بیو و ریشه کلمه مکانیک. پیشوند بیو نمایانگر این است که بیو مکانیک در ارتباط با سیستم های زنده یا بیولوژیکی ( زیست شناختی) است. ریشه مکانیک نیز نشاندهنده این است که بیومکانیک با تجزیه نیروها و اثرات آن ها ارتباط دارد. بنابراین می توان بیومکانیک را به عنوان مطالعه ساختار و عملکرد سیستم های بیولوژیکی با استفاده از روش های مکانیکی تعریف کرد؛ و بالاخره بیومکانیک ورزشی را با عنوان مطالعه نیروها و اثرات آن ها بر انسان در ورزش و تمرین تعریف می کنیم.

  هدف اصلی بیومکانیک ورزش و تمرین، بهبود اجرا در تمرینات یا در مسابقات ورزشی است. هدف دوم آن جلوگیری از آسیب دیدگی و توانبخشی است که می تواند جزئی از هدف اصلی بیومکانیک نیز در نظر گرفته شود:

الف - بهبود اجرا در تمرینات یا در مسابقات ورزشی

1-      بهبود اجرا

 متداول ترین روش برای بهبود اجرا در بسیاری از ورزش ها، اصلاح تکنیک ورزشکار است. این عمل به دو روش امکان پذیر است. در روش اول مربیان ورزشی روش های کیفی تجزیه و تحلیل بیومکانیکی را در امر آموزش و مربیگری روزانه خود به کار می بندند تا موجب اصلاح تکنیک ورزشکاران شوند. در روش دوم یک محقق بیومکانیک ورزشی، روش های کمّی تجزیه و تحلیل بیومکانیکی را برای یافتن تکنیک های جدید به کار می برد، که این روش ها بعدا به معلمان و مربیان انتقال می یابد تا از آن ها استفاده کنند.

  برای مثال فرض کنید به عنوان یک مربی می بینید که یکی از ورزشکاران شما در رشته فوتبال، هنگام تکمیل اجرای ضربه کرنر و ارسال توپ به روی دروازه، و در صورت امکان وارد کردن آن به داخل دروازه، مشکل دارد. ممکن است برای کمک به تکمیل موفقیت آمیز این تکلیف،4 پیشنهاد به او بدهید:

1-      پای ضربه خود را بیشتر به عقب ببرد.

2-      با قدرت و سرعت تمام پای ضربه خود را به جلو پرتاب کند.

3-      به کنار توپ ضربه بزند.

4-      پس از اجرای ضربه، پای خود را به سمت مخالف ادامه حرکت دهد.

 

  این پیشنهادات منجر به اجرای بهتر ورزشکار می شوند، زیرا منطبق بر اصول بیومکانیکی هستند. موارد 1 و 2 موجب می شوند تا پای ورزشکار بدون آسیب دیدگی بتواند قدرت و سرعت لازم را برای ارسال توپی به فاصله حدود 25- 20 متری اعمال کند. مورد سوم کمک می کند تا یک ضربه کات دار به توپ وارد کند و موجب بروز اثر مگنوس بر توپ شود؛ و مورد چهارم باعث می شود توپ به سمت دروازه پرواز کند و در صورتی که به درستی نواخته شود، به طور مستقیم وارد آن شود. به درستی که یکی از زیباترین و نادر ترین ضربه های ارسال از روی نقطه کرنر همین نوع است.

 

  این رایج ترین حالتی است که در آن بیومکانیک به نتیجه یک مهارت تاثیر می گذارد. مربیان ورزشی بدین ترتیب از دانش بیومکانیک خود برای تعیین اینکه چه کارهایی می تواند برای بهبود اجرا کمک کند، بهره می برند.

 

2-      اصلاح تکنیک ها

دومین حالت کلی که بیومکانیک در بهبود اجرا مشارکت می کند، زمانی رخ می دهد که محققان بیومکانیک تکنیک های جدید تر و موثر تر را توسعه می دهند. آنان با یافتن اصلاحات کوچک در نحوه اجرای آن ها تغییرات کوچکی را پیشنهاد می کنند که گاهی نتایج بزرگ و جالبی را به بار می آورد.

 برای مثال فکر می کنید اگر فاصله یک ضربه آزاد مستقیم با دروازه 30 متر باشد، بازیکن با چه زاویه ای باید به توپ ضربه بزند که علی رغم پرش یک متری بازیکنان صف دفاع تیم مقابل، توپ از بالای سر آنان به شکلی موجی پرواز کرده و بالاخره دور از دسترس دروازه بان به طرزی باور نکردنی وارد دروازه شود. بازیکن چگونه باید سرعت و جهت وزش باد را محاسبه کند؟ یک بازیکن با تجربه بارها این موقعیت را در زمان تمرین بدست آورده اما چند بازیکن حرفه ای در سطح جهان هستند که می توانند در شرایط واقعی بازی این ضربه را به گل تبدیل کنند؟ مسلما محققان بیومکانیک با طراحی نرم افزارهای کامپیوتری و با فرض وجود و عدم وجود جریان باد موافق و مخالف و با سرعت های گوناگون باد، قادرند پیشنهادات مناسبی را به بازیکنان و مربیان در شرایط مختلف بازی بدهند. همچنین در فواصل مختلف فاصله توپ با دروازه شرایط به گونه ای تغییر می کند که زاویه حمله به توپ نیز متفاوت خواهد بود. در این خصوص آزمایش در تونل باد یکی از مهم ترین ابزار ها در دست محققان است.

  در رشته های مختلف ورزشی همچون پرتاب نیزه، پرش ارتفاع، اسکی صحرا نوردی، شنا و ژیمناستیک نیز می توان مثال های متعددی را در همین خصوص ارایه کرد.

 

3-      اصلاح وسایل ورزشی

به جز موارد فوق، بیومکانیک از چه راه های دیگری می تواند به بهبود اجرا کمک کند؟ نقش بیومکانیک ورزشی در طرح های اصلاحی تجهیزات و وسایل رشته های مختلف ورزشی چیست؟

  تقریبا در هر ورزشی، کفش و لباس جزو لوازم مورد استفاده ورزشکاران به حساب می آیند. همچنین لباس ها و لوازم پوشیدنی می توانند به طور مستقیم یا از طریق جلوگیری از بروز صدمه بر اجرا تاثیر بگذارند. در بسیاری از رشته های ورزشی افزون بر کفش و لباس، سایر عوامل محیطی نیز روی اجرای ورزشکاران موثر است.

  چگونه شرکت های معروف تولید کننده وسایل ورزشی ادعا می کنند که کفش تولیدی انان در مسابقات فوتبال موجب بروز کم ترین آسیب دیدگی و خستگی در ورزشکاران می شود؟ و یا به دلیل انطباق کاملی که توپ تولیدی شرکت بخصوصی با استانداردهای قوانین فدراسیون جهانی فوتبال دارد به زیبا تر شدن هر چه بیشتر بازی کمک خواهد کرد؟ در مورد تولید وسایل سایر رشته های ورزشی نیز مانند گلف، تنیس و تنیس روی میز، دو و میدانی ، ژیمناستیک و دهها رشته ورزشی دیگر می توان مثال های متعددی از مشارکت محققان بیومکانیک ارایه کرد.

 

4-      بهبود آموزش

آیا بیومکانیک در مورد بهبود شیوه های آموزش نیز می تواند در بهبود سطح اجرای ورزشکاران و فعالیت های جسمانی آنان سهیم باشد؟ تجزیه و تحلیل ضعف های تکنیکی یک ورزشکار می تواند به مربی در شناخت نوع تمرینی که او برای پیشرفت به آن نیاز دارد، کمک کند. حتی ممکن است به واسطه محدودیت قدرت و استقامت گروه های عضلانی خاصی از بدن ورزشکار، همچنین به دلیل نقص در اجرای محدوده خاصی از یک  تکنیک و یا اجرای آن با سرعتی به غیر از آن چه که باید باشد، سطح اجرای تکنیک یک ورزشکار در محدوده خاصی باقی بماند، که در این جا نیز تجزیه و تحلیل بیومکانیکی حرکات ورزشکار راهنمای مناسبی برای مربیان در ارائه راهکارهای پیشنهادی به ورزشکار خواهد بود.

  برای مثال همان ضربه برگردان را در فوتبال در نظر بگیرید. بسیاری از بازیکنان این تکنیک را فرا می گیرند و اغلب آن ها به زودی در پیشرفت سطح اجرای خود به حد یکنواختی می رسند. لیکن یک نقص تکنیکی رایج در شروع کار آنان وجود دارد و آن لحظه پرتاب سریع پا و باز کردن سر و بالا تنه به عقب به طور هم زمان است. بازیکن در لحظه نواختن ضربه باید بتواند بالاتنه خود را به عقب متمایل کند تا در پی آن پاهایش به جلو و بالا پرتاب شوند و در صورتی که او و مربی اش از دخالت این اصل آگاه نباشند، به طور حتم بازیکن در اجرای ضربه ناموفق و در صورت اجرای ناقص نیز نه تنها نتیجه ای نخواهد گرفت، بلکه آسیب نیز خواهد دید.

  اما در صورتی که مربی این نقص را بخوبی ببیند و راه رفع آن را نیز بداند، ممکن است با توضیحات مکرر هم نتواند بازیکن را در مورد اصلاح اشتباهاتش راهنمایی کند. زیرا از سوی دیگر این ضعف عضلات باز کننده تنه و عضلات خم کننده لگن و ران بازیکن است که او را در اصلاح این نقص ناتوان می سازد. تحلیل بیومکانیکی این ضعف در تکنیک بازیکن، روشن خواهد کرد که در کدام عضلات نیاز به تمرینات تقویتی و در کدامیک نیازمند تمرینات کششی هستیم تا او بتواند به خوبی از عهده اجرای این بخش از مهارت نیز برآید.

 مثال های متعدد دیگری در حرکت سه بطر اسکیت نمایشی یا حرکت صلیب در دارحلقه ی ژیمناستیک و... را می توان ارائه کرد که از حوصله این بخش خارج است.

 

ب - جلوگیری از بروز آسیب دیدگی و توانبخشی ورزشکاران:

داشتن اطلاعاتی از علم بیومکانیک برای متخصصان طب ورزشی می تواند در تشخیص این که چه نیروهایی ممکن است موجب بروز یک آسیب شوند، چه طور مانع بروز آسیب دیدگی مجدد ( یا آسیب دیدگی در اولین مرتبه) گشته و ارائه چه تمریناتی می تواند در بازپروری ورزشکاران پس از بروز آسیب کمک کند، مفید باشد.

 

روش های کاهش وقوع آسیب دیدگی

  هنگامی که دروازه بان برای مهار توپی که زوزه کنان به سوی دروازه اش شلیک شده، شیرجه می رود، نفس ها را در سینه حبس می کند ولی او به خوبی می داند که پس از دریافت توپ چه اعمالی را انجام دهد که بدون کم ترین آسیب دیدگی دوباره در جریان بازی قرار گیرد. او با یک افت مناسب تمامی نیروهای برخورد را تا حد صفر کاهش می دهد.

  داوران ژیمناستیک نیز امتیازات بالا را به ورزشکارانی می دهند که با پاهایی کاملا صاف و مستقیم از وسایل ورزشی فرود آیند. اما این نوع فرود ها نیرو های بزرگ و خطرناکی را فراهم می آورد که موجب بروز آسیب های ناشی از استفاده بیش از حد از مفاصل شوند. احتمالا این نیروها در فرودی که در آن ژیمناست ها زانو ها، لگن و مچ پاها را خم می کنند، کم می شوند. یکی از نتایج تحقیقات محققان بیومکانیک می تواند کمک به تدوین قوانین جدیدی باشد که به فرد اجازه می دهد بدون این که امتیازی از اجرایش کم شود، برای کاهش نیروهای برخورد فرود را به طرز صحیحی انجام دهد.

 

طراحی لوازم ورزشی برای کاهش وقوع آسیب دیدگی

در اوایل دهه 1970 کفش هایی تولید می شد که آسیب هایی مانند آسیب ساق پا و شکستگی تحت فشار را در ساق پا موجب می شدند. برخی از تولید کنندگان مشهور و معتبر کفش های فوتبال، متخصصان بیومکانیک را به عنوان مشاور استخدام و هزینه های گزاف تحقیقاتی را می پردازند تا موفق به طراحی و ساخت کفش هایی با حداکثر کارایی و راحتی و با کم ترین احتمال بروز آسیب دیدگی گردند.

  همچنین امروزه با تحلیل زوایای استخوان های ران و لگن بازیکنان فوتبال هنگام دویدن در چمن ورزشگاه محققان بیومکانیک پیشنهاداتی در حداکثر شیب مجاز برای زمین ارائه می دهند.- برای زه کشی مناسب زمین و تخلیه مناسب آب باران وارد شده به روی چمن زمین، وسط زمین را کمی بلند تر از کناره ها و لبه اطراف آن در نظر می گیرند؛ که این به نوبه خود زاویه ای ناخواسته را در لگن بازیکنان ایجاد کرده و در دراز مدت می تواند موجب فرسودگی مفاصل در این ناحیه و بروز آسیب در مفاصل لگن، زانو ها و نیز مچ پاهای بازیکنان می شود.- همچنین ارتفاع مجاز چمن طبیعی و مصنوعی نیز مقوله ای است که محققان بیومکانیک پیشنهاداتی برایش دارند.

 

   در قسمت های قبل در باره چگونگی نقش بیومکانیک در اصلاح و بهبود تکنیک ها و نیز جلوگیری از احتمال بروز آسیب دیدگی و چگونگی طراحی وسایل و تجهیزات ورزشی بحث کردیم؛ ولی واقعیت این است که علی رغم پتانسیل فراوانی که در این حوزه و به کمک محققان بیومکانیک وجود دارد، اکثر تغییرات بنیادی و اصلاح در تکنیک ها، بدون کمک مشهود محققان بیومکانیک رخ داده اند. چرا که افرادی که می توانند بیشترین تاثیر را روی تکنیک های ورزشکاران بگذارند، مربیان و معلمان هستند؛ که عمدتا اطلاعات کافی از بیومکانیک ندارند و اصرار آن ها در آزمایش و خطا، نیرویی است که به آن ها این امکان را می دهد تا به طور تصادفی به تکنیک های صحیح دست یابند. لیکن در مقوله طراحی وسایل ورزشی و در بحث جلوگیری از آسیب های ورزشی، نظر خواهی از محققان بیومکانیک بسیار شایع است