۳/۱۴ - استفاده از سیستم عصبی ماهیچه ای اسکلتی برای حرکت

قسمت "بیو" در بیومکانیک اشاره به بدن زنده داره. بدن انسان، نقطه تمرکز بیومکانیک تو این بلاگه، و سیستم اصلی بدن که حرکت تو تحت تاثیر قرار میده، سیستم عصبی ماهیچه ای اسکلتی (NMS) هست که در واقع از سه قسمت تشکیل شده. سیستم های عصبی (نورو)، ماهیچه ای (ماسکولو)، و اسکلتی در بخش های مختلف گنجانده شدن. 

۳/۱۳ - سر و کار با واحد های اندازه گیری

چیز ها رو با واحد های مناسب اندازه میگیرن. آسون ترین واحد ها از سیستم استاندارد واحد ها (SI) که یه سری واحد استاندارد شده بر اساس سیستم متریک هستن، میان. به این خاطر آسونه چون سیستم متریک بر اساس مضرب ۱۰ هست. SI تو بیشتر جاهای دنیا استفاده میشه و بالاخص در علومی مثل بیومکانیک.

واحد های اصلی برای طول، زمان، و جرم استفاده میشن. بقیه واحد ها، ترکیبینی از اینها و بر اساس چیزی هستن که اندازه گرفته میشن. وقتی واحد های مختلف ترکیب میشن، واحد های جدید تقریبا تهدید آمیز میشن. مثلا، نیرو، ترکیبی از جرم، طول، و زمانه و واحدش هم kg.m/s/s هست. برای ساده شدن گزارش دادن و به افتخار سر ایساک، واحد نیرو، نیوتون نام داره (1N = 1kg.m/s/s). جدول ۱-۳ واحد های اولیه در سیستم SI رو برای طول، زمان، و جرم نشون میده. همچننین، واحد های مشتق برای مقادیری که تو بیومکانیک زیاد استفاده میشن رو هم نشون میده.

نشانه	واحد	مقیاس
M	متر	طول
S	ثانیه	زمان
Kg	کیلوگرم	جرم
N	نیوتون	نیرو
° یا rad	درجه یا رادیان	زاویه
m/s	متر بر ثانیه	اسپید و سرعت خطی
°/s	درجه بر ثانیه	اسپید و سرعت زاویه ای
m/s/s یا m/s2	متر بر ثانیه بر ثانیه	شتاب خطی
°/s/s یا  rad/s/s	درجه بر ثانیه بر ثانیه یا رادیان بر ثانیه بر ثانیه	شتاب زاویه ای
kg · m/s	کیلوگرم متر بر ثانیه	مومنتوم
N · s	نیوتون ثانیه	ضربه
J	ژول (نیوتون متر)	کار و انرژی
W	وات (نیوتون متر بر ثانیه)	توان
Nm	نیوتون متر	تورک و لحظه نیرو
kg · m2	کیلوگرم متر۲	لحظه اینرسی (l)
σ	نیوتون بر متر۲	استرس نرمال
τ	نیوتون بر متر۲	استرس برشی

جدول ۱-۳: واحد های اصلی در بیومکانیک 

۳/۱۲ - تبدیل نیرو به تورک

اثر چرخشی یه نیرو و تمایلش برای چرخوندن یه بدن، تورک نامیده میشه. تورک وقتی ایجاد میشه که یه نیروی خارجی به یه بدن اعمال میشه و خط اثر نیرو از محوری که بدن رو میچرخونه، نمیگذره.

مقدار اثرچرخشی بسته به قدر و جهت نیرو بازوی لحظه (moment arm; MA) داره. فرمولش هم تورک مساوی نیرو ضرب در بازوی لحظه است، T = F × MA. بازوی لحظه، فاصله عمودی از خط اثرنیرو تا محور چرخش رو اندازه میگیره. یه MA درازتر، اثر چرخشی نیرو رو افزایش میده. تورک و بازوی لحظه رو تو فصل ۸ توضیح میدم.

به مقاومت در برابر چرخش بدن، مومان اینرسی (moment of inertia; l) میگن. لحظه اینرسی نه تنها بستگی به جرم بدن داره، بلکه بستگی به چگونگی توزیع ماده اطراف محور چرخش هم بستگی داره. در واقع، پراکندگی ماده اثرش بیشتر از خود جرم ماده ست. همون طور که تو فرمول لحظه اینرسی هم معلومه، I = mr². تو فصل ۱۰، بهتون نشون میدم که چجوری یه اجرا کننده میتونه لحظه اینرسی بدن رو دستکاری کنه تا چرخشش رو تحت تاثیر قرار بده.

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. 

۳/۱۰ - 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.