۷/۵ - رابطه کار-انرژی

همونطور که تعریفش میگه، کار و انرژی به هم ربط دارن. کار به صورت Fp (نیرو ضرب در جابجایی) تعریف میشه و انرژی به صورت ظرفیت یه بدن برای انجام کار، تعریف میشه. رابطه کار-انرژی، همونطور که از اسمش پیداست، به مقدار آر انجام شده روی یه بدن بر تغییر انرژی مکانیکی کل، بستگی داره. انرژی مکانیکی، فرمی از انرژی ه و همه سه شکل انرژی مکانیکی در بیومکانیک، مهم هستن: کینتیک (KE)، انرژی پتانسیل جاذبه ای (GPE)، و انرژی کششی (SE). رابطه کار-انرژی تایید میکنه که انرژی مکانیکی در یه بدن زمانی تغییر میکنه که کار اعمال شده بر بدن، توسط نیروی خارجی غیر از جاذبه انجام بشه. 

۷/۴ - توان بخشی به اجرای بهتر

توان مکانیکی به صورت نرخ انجام کار، تعریف میشه. اجرا نه تنها به توان ایجاد کلی کار (Fp) بستگی داره، بلکه همچنین به توانایی سریع کار هم وابسته ست. توان، مقدار مهمی در بایومکانیک و اجراست. ریاضی وار، توان مساوی کار تقسیم بر Δt که توش Δt، بازه زمانیه که توش کار تولید میشه. بازه زمانی Δt به صورت tf-ti حساب میشه (به صورت زمان نهایی منهای زمان شروع، بخونید) که tf زمان انتهایی بازه ست و ti زمان آغاز بازه. تقسیم کار بر بازه زمانی، نرخ انجام کار رو اندازه میگیره که همون تعریف توانه. واحد توان، ژول بر ثانیه (J/s) ست، که بیان گر واحد نیرو، ژول ، تقسیم بر واحد زمان، ثانیه ست. اما چون گفتن ژول بر ثانیه، دهن پر کنه، واحد استفاده شده برای توان، وات ه: وات مساوی ۱ ژول بر ثانیه از توانه. غالبا، بازه زمانی اجرای کار گفته میشه، مثلا، کار در ۰/۲۵ ثانیه انجام شد. در این مثال، بازه زمانی گفته شده، Δt ه و میشه تو فرمول محاسبه توان استفاده بشه. 

۷/۳ - حفظ انرژی مکانیکی

یه اصل برجسته کهکشان، اینه که انرژی جدیدی تولید نمیشه. به عبارت دیگر، انرژی حفظ میشه، و فقط میتونه از ی شکل، به شکل دیگه در بیاد.  انرژی میتونه به انرژی های مکانیکی، شیمیایی، گرمایی، صدا، و پتانسیل تبدیل بشه، اما جمع همه شکل های انرژی، یکی باقی میمونه. در بایومکانیک، حفظ انرژی مکانیکی کل (کل انرژی مکانیکی مساوی TME مساوی KE + GPE) مورد نظره. از مثال ژیمناست ۴۰ کیلوئی که صاف به بالا پرید و صاف میاد پایین، برای توضیح حفظ انرژی مکانیکی استفاده میکنم. 

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.