۳/۱۱ -کار با انرژی و توان

یه راه دیگه برای نگاه کردن به حرکت، استفاده از عبارات کار مکانیکی، انرژی مکانیکی، و توان مکانیکی هست (فصل ۷ رو ببینید).

کار مکانیکی

رو میشه به عنوان حاصل توان وجابجایی تعریف کرد. وقتی یه نیرو به یه بدن وارد میشه و بدن رو حرکت میده، کار مکانیکی انجام میشه. تو این بلاگ، من به کار، به عنوان کار مکانیکی ارجاع میدم. دو نوع کار مکانیکی وجود داره:

کار مثبت زمانی انجام میشه که بدن در جهتی که نیرو اعمال میشه، حرکت کنه.

کار منفی زمانی انجام میشه که بدن در خلاف جهتی که نیرو اعمال میشه، حرکت کنه.

اگه بدن با اعمال نیرو حرکت نکنه، هیچ کار مکانیکی انجام نمیشه. 

۳/۱۱ - استفاده از رابطه ضربه-مومنتوم

مومنتوم، محصول جرم بدن و سرعت اونه (مومنتوم = جرم ضرب در سرعت). مومنتوم یه مقداره که اینرسی بدن (یا مقاومت در برابر تغییر حرکت (جرم)) رو با تندی حرکت توی یه جهت، ترکیب میکنه. هر بدن در حال حرکت، مومنتوم داره.

همه حرکات رو میشه بر اساس مومنتوم دلخواه در نظر گرفت. توی اجرا، ما یه بدن داریم که جرم داره و میخواد تو یه سرعت خاص حرکت کنه. پس این بدن، یه مومنتوم خاص برای اجرای موفقیت آمیز داره. هر چی بدن، سریعتر حرکت کنه، سرعتش بیشتر و در نتیجه مومنتومش هم بیشتره. بدن در حال استراحت، مومنتوم نداره چون سرعتش صفره.

بیشتر وقتا تو بیومکانیک، جرم بدن حین اجرا، ثابت میمونه. مومنتوم بدن به خاطر تغییر در سرعت، تغییر میکنه. شروع حرکت از صفر یا زیاد کردن سرعتش، مومنتومش رو زیاد میکنه. برعکسش هم صادقه.

شتاب به این اشاره میکنه که سرعت، کم یا زیاد میشه که توست یه نیروی نامتعادل ایجاد میشه. تو فصل ۶، بهتون میگم که چجوری فرمول محاسبه شتاب (تغییر در سرعت در یه زمان خاص) رو تو قانون دوم نیوتون بگذارید که بهتون رابطه ضربه-مومنتوم رو میده (Ft = m(vf – vi

Ft یه مقداره که به ضربه مشهوره. نشون دهنده یه نیرو هست که در یه بازه زمانی اعمال شده. تو فصل ۱۶، بهتون میگم که چجوری هدف مکانیکی اجرا اینه که ضربه به بدن سبب دادن مومنتوم لازم برای موفقیت میشه. نیروی اعمالی در یه بازه زمانی همون چیزیه که اجرا کننده میتونه کنترل کنه یا از رابطه ضربه-مومنتوم به عنوان یه راه عینی برای ارزیابی اجرا استفاده کرد.

۳/۱۰ - خودتونو ملزم به درک قوانین حرکت نیوتون کنید

سر ایساک نیوتون برای سه قانونش که تاثیر نیرو روی یک بدن رو توضیح میده، مشهوره. این قوانین مهمن چون به طور کامل، رابطه علت و معلولی بین نیرو و حرکت رو توضیح میده: نیرو سبب حرکت میشه. سه قانون نیوتون، ستون فقرات بیومکانیک هستن. اونا پایه آنالیز حرکت رو ارایه میدن. 

۳/۹ - فشار و کشش به کینه تیک

کینه تیک یه شاخه از مکانیکه که روی نیروهای اعمالی روی بدن متمرکزه. یه نیرو، یه کشش یا فشاره که توسط تعامل دو بدن ایجاد میشن. نیرو، یه کمیت برداریه و با ویژگی های قدر (magnitude) یا اندازه نیرو و جهت نیرو مشخص میشه. دو ویژگی مهم دیگه نیرو، نقطه تاثیر (جایی از بدن که بردار، اعمال میشه) و خط تاثیر (یه امتداد فرضی بردار نیرو در هر دو جهت، که برای مشخص کردن تورک، یا تاثیر چرخشی نیرو) هستن. 

۳/۸ - تغییر سرعت: شتاب

شتاب، تغییرات سرعت یه بدن رو در طول بازه زمانی اندازه میگیره. محاسبه شتاب، تغییرات سرعت بدن رو در مقایسه با طول دوره زمانی که توش سرعت تغییر کرده اندازه میگیره. شتاب رو میشه هم برای حرکت خطی (که خیلی ساده بهش میگن شتاب و نمادش هم a است) و هم برای حرکت زاویه ای (شتاب زاویه ای و نمادش هم حرف یونانی آلفا α ست).

حروف کوچیک f و i نشون دهنده پایان (final) و آغاز (initial) هستن. برای سرعت، این یعنی سرعت در آخر دوره و سرعت در ابتدای دوره. برای زمان هم همینطور. تفاوت بین آغاز و پایان، تغییر نام داره که با نماد یونانی دلتا Δ نشون داده میشه، همونطور که در محاسبه تغییرات زمان در شتاب زاویه ای نشون داده شده.

واحد های شتاب خطی m/s/s (متر بر ثانیه بر ثانیه)، شتاب زاویه ای º/s/s (درجه بر ثانیه بر ثانیه). متر بر ثانیه و درجه بر ثانیه، واحد های سرعت خطی و زاویه ای هستن و "بر ثانیه" آخر، از تقسیم تغییرات سرعت بر دوره زمانی میاد.

شتاب، عبارت مهمی توی بیومکانیکه چون این مقدار رابط بین کینه ماتیک (حرکتی که میبینیم) و کینه تیک (نیروهایی که سبب حرکتی که میبینیم) هستن. این رابطه در مورد حرکت خطی تو فصل ۵ و در مورد حرکت زاویه ای تو فصل ۹ توضیح داده شده.

بعضی وقتا از شتاب برای زمانی استفاد امیشه که بدن سرعت میگیره و کاهش شتاب برای زمانی استفاده میشه که سرعتش کم میشه. ولی تعریف مکانیکی شتاب، تغییرات سرعت بدن هست و محاسبه اش همیشه همینجوریه. تحلیل یه شتاب مثبت یا منفی، بسته به جهت حرکت بدنه. شتاب خطی رو تو فصل ۵ و شتاب زاویه ای رو تو فصل ۹ تحلیل میکنیم.