۷/۲ - حرکت با انرژی

انرژی مکانیکی به صورت ظرفیت یه بدن برای انجام کار، تعریف میشه. واحد انرژی ژول ه. تو بایومکانیک، دو نوع انرژی مکانیکی، جلب توجه میکنن:

انرژی کینه تیکی: که توی یه بدن در حال حرکت وجود داره. اگه یه توپ بولینگ بیوفته روی پاتون، انرژی جرم در حال حرکت، تاثیرش رو روی پاتون میگذاره (کارش رو هنگام فرود روی پای شما میگذاره).

انرژی پتانسیل: که به خطه موقعیت یا تغییر شکل یه بدن، توش وجود داره. یه توپ بولینگ در حال استراحت روی پا، تاثیر زیادی نداره، اما وقتی در یه ارتفاعی نگه داشته میشه، اون موقع پتانسیل اینو داره که اگه رها بشه، حرکت کنه. نگه داشتن یه کش بین دو دست و رها کردنش، سبب درد نمیشه، اما اگه کشیده بشه و رها بشه، بر میگرده و انگشت ها رو اذیت میکنه.

تو این بخش انرژی کینه تیک و دو شکل از انرژی پتانسیل رو توضیح میدم. 

۷/۱ - کار با نیرو

وقتی یه نیروی خارجی روی یه بدن اعمال میشه و بدن حرکت میکنه، کار مکانیکی انجام میشه. کار به صورت حاصلضرب یه نیروی خارجی و جابجایی بدن، تعریف میشه. ریاضی وار، کار مساوی نیرو (F) در جابجایی (p) هست، یا کار مساوی Fp. واحد کار، نیوتون-متره (Nm) که نشون دهنده واحد نیرو یا نیوتون (N) ضرب در واحد جابجایی یا متر (m)ه. اما چون واحد Nm، واحد تورک (تاثیر چرخشی یه نیرو، فصل ۸ رو ببینید) هم هست، واحدی که برای توصیف کار استفاده میشه، ژول نام داره: ۱ ژول مساوی یک Nm کار.  

۷/۰ - نگاه به نیرو و حرکت به صورت دیگر: کار، انرژی، و توان

یه نیرو، یه کشش یا یه فشاره که توسط یه بدن روی بدن دیگری اعمال میشه. قوانین حرکت نیوتون (که تو فصل ۶ توضیح داده شدن)، یه راه برای توضیح تاثیر یه نیرو روی یه بدن ارایه میدن. راه دیگر نگاه به نیروی عمل کننده روی یه بدن، ایده کار، انرژی و توانه. این سه عبارت رو تو زندگی روزمره به شکل حال مختلف استفاده میکنن: "کلی کار دارم که باید انجام بدم" یا "کار بیشتر وقتمو میگیره" یا "حسابی کار کرد تا سر وقت تموم کنه" یا "این پارتی از اون رخداد های با انرژی ه" یا "خونه من زیاد انرژی مصرف میکنه" یا "کلی انرژی مصرف کردم تا روی مشکل فکر کنم" و "توان افراد"، "توان عشق" یا "با تمام توان میرونه". با این که معنی این عبارت ها در زندگی روزانه چندان دور از معنیشون تو مکانیک نیستن، فهم معنی مکانیک هر عبارت، ضروریه. تو این فصل، با تعریف مکانیکی کار شروع میکنم. عبارت انرژی رو به صورت ظرفیت یه بدن برای کار، و توان رو به صورت میزانی که کار توش انجام شده میگم. همچنین انرژی مکانیکی و رابطه کار-انرژی رو برای توضیح حرکت بدن ها میگم.

۶/۶ - اعمال رابطه ضربه-مومنتوم برای آنالیز حرکت

همه اجرا رو میشه بر اساس رابطه ضربه-مومنتوم آنالیز کرد. همه نیروهای خارجی روی یه بدن، برای یه بازه زمانی اعمال میشن. حرکت بدن، هرچقدر تند و در هر جهتی که بعد از اعمال نیروی خارجی میره، همون چیزیه که یه مربی میبینه و ارزیابی میکنه. موقع شوت کردن توپ بسکتبال، بازیکن ضربه رو به بال اعمال میکنه و سعی میکنه که توپ به اندازه کافی تند و در جهت مناسب بره. ضربه از طرف زمین، ضربه رو به بالای بازیکن رو موقع پریدن به هوا، زیاد میکنه و ضربه زمین، ضربه رو به پایین بازیکن در حال فرود و کم میکنه. وقتی یه گلف باز به توپ ضربه میزنه، ضربه اعمال شده به توپ توسط کلاب، ضربه توپ رو تغییر میده تا با سرعت مناسب حرکت کنه. 

۶/۵ - مشتق شدن رابطه ضربه-حرکت از قانون شتاب

قانون دوم نیوتون برای توضیح شتاب یه بدن در کسری از زمان، مفیده. اما اجرا، فقط در مورد "کسری" از زمان ها نیست، و در مورد شتاب هم نیست. وقتی بدنا با هم تعامل میکنن، مثل یه توپ بیس بال که به راکت میخوره، یا بازیکنی که فرود میاد و دوباره میپره هوا، نیروهای مساوی و خلاف جهت، در کل زمان، دارن اعمال میشن، و سرعت هر بدن، در همه این زمان ها، تحت تاثیر نیرو هاست، و ممکنه وقتی نیرو دیگه اعمال نشه، سرعت متفاوتی داشته باشه. میتونم قانون دوم نیوتون، ΣF = ma رو دوباره بنویسم تا نشون بدم که چجوری، هنگام اعمال یه نیروی نامتعادل در یه بازه زمانی، سرعت بدن تحت تاثیر قرار میگیره. من فرمول شتاب، a مساوی(Vf منهای Vi) تقسیم بر  Δt رو توی ΣF = ma میگذارم.  فرمول میشه ΣF مساوی m ضرب در ((Vf منهای Vi) تقسیم بر  Δt).