Transcript الميكانيكا الحيوية في التربية البدنية والرياضة

‫بسم هللا الرحمن الرحيم‬
‫والصالة والسالم على سيدنا‬
‫محمد وآل بيته الطاهرين‬
‫وأصحابه الغر الميامين ومن‬
‫تبعهم بإحسان الى يوم الدين‬
‫الميكانيكا الحيوية في‬
‫التربية البدنية‬
‫والرياضة‬
‫االستاذ الدكتور وديع ياسين التكريتي‬
‫االستاذ المساعد الدكتور ثائر مال علو‬
‫ما هي الميكانيكا الحيوية‬
‫‪what is biomechanics‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫االساسيات الميكانيكية لعلم االحياء وخاصة ما يتعلق بالنشاط‬
‫العضلي ودراسة المبادئ ذات العالقة‬
‫تطبيقات القوانين الميكانيكية على تركيب االحياء وخاصة ما‬
‫يتعلق بالجهاز الحركي لجسم االنسان‬
‫دراسة تركيب ووظيفة االجهزة الحية بوساطة الطرائق‬
‫الميكانيكية‬
‫هي ذلك العلم المعني بالقوى الداخلية والخارجية الفاعلة على‬
‫جسم االنسان وما تحدثه هذه القوى من تأثير‬
‫ما هي وظيفة الميكانيكا الحيوية‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫?‪What is The Function Of Biomechanics‬‬
‫تحديد القوى الداخلية والخارجية الفاعلة على جسم االنسان وكيفية‬
‫تحرك اطراف ذلك الحسم خالل اداء مهارة حركية‬
‫محاولة تحسين االداء عن طريق تطوير اساليب اداء جديدة‬
‫الكشف عن مصدر او اصل الخطأ في االداء‬
‫يوفر اساسا منطقيا ومقبوال لتقويم مختلف اساليب االداء و تقويم‬
‫التعلم كميا ونوعيا على وفق اسس موضوعية وربط مظاهر االداء‬
‫بمسبباته الضمنية‬
‫بناء النماذج الحركية النظرية والتطبيقية للفعاليات الرياضية‬
‫تزويد المعرفة بالتعلم الحركي للمعلمين بالقدرة على اصدار احكام‬
‫مقبولة ومنطقية فيما يتعلق بطرائق التدريس‪,‬المدة‪,‬التكرار‪,‬وطبيعة‬
‫التطبيق‬
‫اختيار االسلوب المناسب لألداء‬
‫ما اهمية معرفة الميكانيكا الحيوية‬
‫?‪How Important is a knowledge of Biomechanics‬‬
‫• المعلم‪:‬ان النجاح الذي يحققه معلمو التربية البدنية والرياضة‬
‫مرتبط بمعرفتهم بأسلوب االداء والتعليم وطرائق التدريب ذات‬
‫العالقة والعلوم التي بنيت عليها ومن اهمها البايوميكانيك والتعلم‬
‫الحركي وفسيولوجيا الجهد البدني كي ال يستخدم التخمين في‬
‫االحكام النقدية وتعليم المبتدأين مبادئ الميكانيكا الحيوية‬
‫• المدرب‪:‬يعمل على مستويات متقدمة اكثر ولهذا ال يتوقف اهتمامه‬
‫على المبادئ االساسية بل يتعداها الى المعرفة التفصيلية‬
‫• الالعب‪:‬مع ارتقاء المتعلم او زيادة عمره وتحسن خبرته يمكن‬
‫لإلشارات اللفظية وتحليل الحركة المساعدة اكثر في زيادة فهم‬
‫هدف ومعنى المهارة وإعطاء ابعاد جديدة لها‬
‫اشكال الحركة‬
‫االنتقال‬
‫‪Forms of motion‬‬
‫‪Translation‬‬
‫يحدث االنتقال (او الحركة الخطية)عندما يتحرك الجسم بحيث يقطع‬
‫جميع اجزاءه المسافة نفسها وفي االتجاه نفسه وفي الوقت نفسه‬
‫• انواعه‪:‬‬
‫• االنتقال في خط مستقيم‬
‫• االنتقال في شكل منحني او خط منحني‬
‫• حركات غير خطية‬
‫االنتقال الخطي او المستقيم‬
‫االنتقال في شكل منحني او خط منحني‬
‫الحركة غير الخطية‬
‫الدوران‬
‫‪Rotation‬‬
‫يحدث الدوران(او الحركة الزاوية) عندما يتحرك‬
‫الجسم على طول مسار دائري حول خط ما في‬
‫الفضاء بحيث تقطع جميع اجزاءه الزاوية في‬
‫االتجاه نفسه وفي الوقت نفسه‪,‬هذا الخط ‪,‬والذي‬
‫ربما يمر او ال يمر خالل الجسم نفسه ‪,‬ويعرف‬
‫بمحور الدوران ‪,‬ويكون في وضع عمودي مع‬
‫مستوى حركة الجسم‬
‫الحركة الدورانية‬
‫حول محور داخلي‬
‫حول محور خارجي‬
‫االنتقال والدوران مدموجان‬
‫حركة عامة معقدة‬
‫حركة عامة او متداخلة‬
‫الكينماتيكا الخطية‬
‫‪LINEAR KINEMATICS‬‬
‫الكينماتيكا الخطية ‪LINEAR KINEMATICS‬‬
‫• هو احد فروع الميكانيكا الحيوية الذي يهتم بوصف‬
‫حركة االجسام‪,‬لهذا تتعامل الكينماتيكا مع اشياء مثل كم‬
‫المسافة التي قطعها الجسم؟ ما هي سرعة حركته؟‬
‫وكيفية تناسق حركته؟‬
‫• ليس للكينماتيكا أي اهتمام او عالقة على االطالق‬
‫باألسباب وراء حركته بالصورة التي هو عليها‬
‫• تتعلق الكينماتيكا الخطية بكينماتيكا االنتقال او الحركة‬
‫الخطية ‪,‬في حين تتعلق الكينماتيكا الزاوية بكينماتيكا‬
‫الدوران او الحركة الزاوية‬
‫المسافة واإلزاحة ‪Distance and Displacement‬‬
‫• المسافة واإلزاحة كميتان عادة ما تستخدم لوصف‬
‫مدى حركة الجسم‬
‫• المسافة‪:‬هي طول المسار الحقيقي الذي يقطعه‬
‫الجسم‬
‫• االزاحة‪:‬هي الخط المستقيم الموصل بين نقطتي‬
‫بداية ونهاية الحركة مع مالحظة االتجاه الذي‬
‫يتخذه ذلك الخط‬
‫المسافة واإلزاحة‬
‫السرعة والسرعة المتجهة‬
‫‪Speed and Velocity‬‬
‫السرعة‪:‬يتم الحصول على متوسط سرعة الجسم بقسمة‬
‫المسافة المقطوعة على الزمن المستغرق‬
‫‪ S=L/t‬السرعة ‪speed‬‬
‫أي المسافة الحقيقية مقسومة على الزمن‬
‫‪V=D/t‬السرعة المتجهة ‪velocity‬‬
‫أي االزاحة مقسومة على الزمن‬
‫السرعة والسرعة المتجهة‬
‫التسارع (التعجيل) ‪Acceleration‬‬
‫التعجيل‪:‬هو المعدل الذي تتغير عليه السرعة‬
‫المتجهة نسبة الى الزمن ‪ ,‬وتحوي على مقدار‬
‫واتجاه‬
‫‪a=vf –vi /t‬‬
‫‪A‬التعجيل‪vf ,‬السرعة النهائية ‪,‬‬
‫‪vi‬السرعة االبتدائية ‪t ,‬الزمن‬
‫انواع‬
‫التعجيل‪:‬‬
‫‪Kinds of Acceleration‬‬
‫• التعجيل الموجب‪ :‬هو استمرار الرياضي او االداة‬
‫بزيادة السرعة‬
‫• التعجيل السالب‪ :‬هو استمرار الرياضي او االداة‬
‫بتقليل السرعة حتى تصبح صفرا‬
‫• الالتعجيل‪ :‬هو وصول الرياضي الى السرعة‬
‫المستقرة أي عدم وجود تعجيل سالب او موجب‬
‫التعجيل الموجب والتعجيل السالب‬
‫التعجيل الموجب والتعجيل السالب‬
‫تسارع(تعجيل ) الجاذبية االرضية‬
‫‪Acceleration of Gravity‬‬
‫• وهو التسارع الى االسفل باتجاه االرض الذي يتعرض‬
‫له الجسم وهو في الهواء ناتج عن تأثير االرض في‬
‫جميع االجسام القريبة من سطحا‪,‬وهذا التأثير يعرف‬
‫بالجاذبية‪,‬وهو يتغير من مكان الى اخر على سطح‬
‫االرض‬
‫• يرمز له بحرف مستقل ‪ g‬ويساوي تقريبا ‪9,81‬م‪/‬ثا‪2‬‬
‫• يزداد التعجيل ‪9,81‬م‪/‬ثا‪ 2‬في كل ثانية‬
‫المتجهات وغير المتجهات‬
‫‪Vectors and Scalars‬‬
‫المتجهات‪:‬وتشمل االزاحة‪ ,‬السرعة المتجهة ‪,‬التسارع‬
‫وهي التي تحتاج الى تحديد كال االتجاه والمقدار‬
‫غير المتجهات ‪:‬وتشمل المسافة ‪,‬والسرعة والتي يمكن‬
‫وصفها بمقدارها‬
‫مالحظة‪:‬ليس كل الكميات التي يمكن وصفها بعبارة‬
‫مقدار واتجاه هي في الحقيقة كميات متجهه‪ ,‬البعض‬
‫مثل االزاحة الدورانية لها مقدار واتجاه ولكنه ال‬
‫يؤهلها لتكون كمية متجهه‬
‫سرعة االنطالق ممثلة بمتجهات‬
‫تمثل المتجهات باسهم‪,‬وطول كل سهم يمثل مقدار السرعة المتجهة‬
‫لمقياس رسم مختار‬
Resultant Vector ‫محصلة المتجهات‬
‫الحركة المنتظمة التسارع‬
‫‪Uniformly Acceleration Motion‬‬
‫• عندما يتعرض جسم للتسارع نفسه(في كال‬
‫المقدار واالتجاه)خالل فتره من الزمن‪ ,‬يقال عن‬
‫تسارعه بأنه ثابت(او منتظم)‬
‫• أي تزداد سرعته بمقدار ثابت في وحدات الزمن‬
‫المتساوية‬
‫زمن استجابة القبضة – حركة منتظمة التسريع‬
‫المقذوفات ‪Projectiles‬‬
‫الجامدة‪ :‬مثل الكرات وأدوات الرمي واألثقال‬
‫• االجسام‬
‫• االجسام الحية ‪ :‬مثل االنسان والحيوان‬
‫• المقذوف‪ :‬كل جسم يفقد اتصاله باالرتكاز ويكون في حالة‬
‫الطيران يعد مقذوفا‬
‫• يمكن ألغراض التحليل الحركي الفصل بين الحركة االفقية‬
‫والعمودية مثال ‪:‬عندما تركل كرة قدم من الثبات عبر الملعب من‬
‫ضربة مرمى فان السرعة المتجهة المنقولة الى الكرة عموما تؤثر‬
‫في اتجاه بزاوية؟ الى المستوى االفقي ‪ .‬في حال تحليل هذه‬
‫السرعة المتجهة الى مركباتها االفقية والعمودية فان تأثير الركلة‬
‫يمكن دراسته كل بمفرده‪.‬‬
‫الحركة االفقية‬
‫‪Horizontal Motion‬‬
‫• السرعة المتجهة االفقية للكرة في الشكل (‪ )3,13‬عند لحظة‬
‫اطالقها او قذفها في الهواء هي ‪ vcos‬ايضا‪ ,‬ألنه ال يوجد‬
‫شئ يميل على تغيير المعدل الذي تتحرك به الكرة افقيا‬
‫(بتجاهل مقاومة الهواء) فإنها تحافظ على سرعتها االفقية‬
‫نفسها خالل الطيران ‪.‬هذا يعني ان تسارعها االفقي يساوي‬
‫صفرا خالل هذه الفترة‪.‬‬
‫• المسافة االفقية التي تتحركها الكرة وهي في الهواء ‪,‬مسافة‬
‫تسمى بمدى المقذوف‬
‫•‬
‫المحصلة ‪ ,‬االفقية ‪ ,‬العمودية لسرعة كرة قدم لحظة االطالق‬
‫الحركة العمودية ‪Vertical Motion‬‬
‫• تؤثر السرعة المتجهة االفقية لكرة القدم في الشكل السابق‬
‫بشكل موازي لألرض ولذلك ليس لها نزعة لرفع الكرة في‬
‫الهواء‬
‫• رفع الكرة ناتج كلية من السرعة المتجهه العمودية المعطاة‬
‫لها قبل االطالق‪ .‬ايضا السرعة المتجهة العمودية عند‬
‫االطالق تحدد بصورة كبيرة زمن طيران الكرة‪.‬‬
‫• زمن الطيران يساوي الومن الذي يأخذه المقذوف لكي يصل‬
‫الى قمة ارتفاعه ‪ +‬الزمن الذي يستغرقه لكي يعود من‬
‫قمته الى نقطة الهبوط‬
‫‪Trajectory‬‬
‫مسار المقذوفات‬
‫المسار الذي يتخذه او يتبعه المقذوف خالل مروره في‬
‫الهواء(مسار المقذوف)‬
‫• للمسار ازاحات افقية وعمودية وزمن وسرعه‬
‫• المسار المنحني ينتمي الى طائفة منحنيات خاصة‬
‫تعرف في الهندسة بالمنحنى المكافئ أي ان مسار‬
‫طيران المقذوف يكون متماثل او متكافئ الشكل‬
‫• يتأثر مسار المقذوف بزاوية وسرعة وارتفاع االنطالق‬
‫• تؤثر الجاذبية االرضية على سرعة ومسافة المقذوف‬
‫مسارات منحنية متنوعة لمقذوفات اطلقت بسرعات‬
‫وزوايا مختلفة‬
‫الكينماتيكا الدورانية‬
‫‪Angular Kinematics‬‬
‫المسافة الدورانية واإلزاحة الدورانية‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪Angular Distance and Angular Displacement‬‬
‫عندما يتحرك جسم بحركة دورا نية او قوسيه من موضع الى اخر‪,‬‬
‫فان المسافة الدورانية التي يتحرك خاللها تكون مساوية لطول‬
‫المسار الدوراني الذي يتبعه الجسم‪ -‬أي مجموع الزوايا التي‬
‫يتحركها خالل انتقاله من الوضعيه االبتدائية الى النهائية‬
‫مثال الطفل الذي يتأرجح من وضعية زاوية ‪ 40‬درجة خلف‬
‫المحور العمودي ‪,‬بعد ذلك تتأرجح اماما وخلفا قبل وصولها الى‬
‫السكون ‪,‬فان المسافة الدورانية التي تحرك بها الطفل هي‪:‬‬
‫(‪ 160=)70+50+30+10‬درجة‬
‫االزاحة الدورانية هي الفرق بين الوضعين االبتدائي والنهائي‬
‫=‪40+=0-40+‬درجة‬
‫المسافة الدورانية التي يتحرك خاللها الطفل قبل وصوله الى السكون‬
‫يكون اكبر من مقدار االزاحة الدورانية التي تتعرض لها‬
‫السرعة الدورانية القياسية والسرعة الدورانية المتجهة‬
‫‪Angular speed and Angular Velocity‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫نحصل على متوسط السرعة الدورانية المتجهة عن طريق قسمة‬
‫االزاحة الدورانية على الزمن المستغرق‬
‫س د ق = المسافة الدورانية‪/‬الزمن‬
‫نحصل على متوسط السرعة الدورانية القياسية عن طريق قسمة‬
‫المسافة الدورانية التي يتحرك خاللها الجسم على الزمن المستغرق‬
‫س د م = االزاحة الدورانية ‪/‬الزمن‬
‫متوسط التعجيل الدوراني هو المعدل الذي تتغير به السرعة‬
‫الدورانية المتجهة نسبة الى الزمن‬
‫م ت د =السرعة الزاوية النهائية –السرعة الزاوية‬
‫االبتدائية‪/‬الزمن‬
‫المسافة الزاوية واإلزاحة الزاوية‬
‫السرعة المتجهة والسرعة الدورانية المتجهة‬
‫‪Velocity and Angular Velocity‬‬
‫• للحصول على سرعة اطالق محددة البد من فهم العالقة بين‬
‫السرعة المتجهة والسرعة الدورانية بوضوح‬
‫• يستخدم الرياضي في العديد من الرياضات الحركة الدورانية لزيادة‬
‫السرعة المتجهة لألداة‪,‬من خالل زيادة عدد وسرعة الدورات‬
‫للحصول على اقصى سرعة محيطية تتحول الى سرعة مماسية‬
‫عالية تنعكس ايجابيا على االداة‪,‬كما يستخدم المرجحة السريعة‬
‫لألداة للحصول على اقصى سرعة لحظة التماس مع الكرة مثل‬
‫التنس الكولف‬
‫• يستخدم الرياضي المرجحة السريعة للذراع في االرسال والضرب‬
‫الساحق إلكساب الكرة السعة الالزمة‪,‬كذلك يمرجح رجله بسرعة‬
‫لتحقيق اصطدام قوي مع الكرة‬
‫السرعة المتجهة والسرعة الدورانية المتجهة‬
‫تسارع جسم يتحرك في مسار منحني‬
‫‪Acceleration of Body Moving on Curved Line‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يمكن النظر الى تسارع الجسم الذي يتحرك في مسار منحني على‬
‫شكل صيغة مركبتين تؤثر االولى منهما في طول المسار الذي‬
‫يتبعه الجسم‪,‬واألخرى عمودية عليه – المركبة المماسية والمركبة‬
‫القطرية على التوالي‬
‫مثال كرة البولنك‪:‬‬
‫تتحرك الكرة في اثناء مرحلة االطالق عموديا الى االسفل عند‬
‫نقطة قريبة من بداية مرحلة االطالق‪ ,‬وبعد ذلك وقبل االطالق‬
‫بقليل تتحرك افقيا الى االمام‪.‬‬
‫تتحرك الكرة في ما بين هاتين النقطتين في سلسلة من االتجاهات‬
‫بين االسفل واألمام‪.‬‬
‫• تسارع جسم يتحرك في مسار منحني‬
‫الكيناتيكا الخطية‬
‫‪Linear Kinetics‬‬
‫القصور الذاتي‬
‫‪Inertia‬‬
‫• يستمر أي جسم على حالته من السكون او الحركة في‬
‫خط مستقيم مالم يجبر على تغيير تلك الحالة بقوى‬
‫خارجية تقع او تؤثر عليه (القانون االول لنيوتن)‬
‫• تعرف مقاومة الجسم لحركته بالقصور عندما يكون‬
‫جسم في وضع سكون فانه يقاوم فعل أي شئ عدا‬
‫البقاء ساكنا‬
‫الكتلة‬
‫‪Mass‬‬
‫يسمى مقدار المادة التي يتألف منها جسم ما بكتلته وهي مقياس‬
‫مباشر للقصور الذاتي الذي يملكه الجسم‬
‫• لهذا رفع قضيب االثقال المحمل بأوزان خفيفة يكون اسهل من رفع‬
‫االوزان الثقيلة‬
‫• من السهل دفع أي جسم خفيف الكتلة مقارنة بالجسم الثقيل الكتلة‬
‫الذي يحتاج الى قوة اكبر لدفعه‬
‫• وحدة قياس الكتلة هي الكيلو غرام‬
‫القوة ‪Force‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يمكن تغيير الحالة التي عليها جسم متوقف او متحرك بوساطة فعل‬
‫الدفع او السحب للجسم االخر والذي يحدث التغيير يعبر عنه‬
‫بالقوة‬
‫لهذا يمكن جعل جسم متوقف يتحرك عندما يوقع عليه جسما اخر‬
‫قوة عليه‬
‫يمن ان نبطئ تسريع او تعديل اتجاه حركة جسم متحرك اذا اوقع‬
‫جسم اخر قوة عليه‬
‫اذن القوة هي التي تغير او تميل الى تغيير حالة الجسم الساكنة او‬
‫المنتظمة الحركة في اتجاه مستقيم‬
‫القوى الداخلية والقوى الخارجية‬
‫‪Internal and External Force‬‬
‫• ان تصنيف القوى الى خارجية وداخلية امر تحكمه فقط المالئمة او‬
‫مناسبة الشئ‬
‫• يعد على العموم في الميكانيكا الحيوية مالئما ان نعد االعضاء‬
‫المكونة لجسم االنسان كنظام وأي قوة تبذل من جزء على اخر‬
‫كقوى داخلية مثل متى ما تسبب انقباض عضلة في قوى تبذل على‬
‫العظام التي ترتبط بها او تتصل بها او على رباط محيط بمفصل‬
‫فان هذه القوى تعد قوى داخلية‬
‫• تعد القوى الناتجة من الهواء ‪,‬والجاذبية االرضية‪,‬واالتصال‬
‫بالسطح او أي جسم اخر قوى خارجية‬
‫قوانين نيوتن للحركة‬
Newton's
Laws
of Motion
‫قانون الحركة االول لنيوتن‬
‫‪Newton's First Law of Motion‬‬
‫يستمر أي جسم على حالته من السكون او الحركة في خط مستقيم ما‬
‫لم يجبر على تغيير تلك الحالة بقوى خارجية تقع او تؤثر فيه‬
‫ترتبط جميع الحركات الرياضية بقانون نيوتن للقصور الذاتي سواء‬
‫التحرك من السكون او تغيير الحركة الى السكون‬
‫قانون الجاذبية لنيوتن‬
‫‪Newton's Law of Gravitation‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يتجاذب أي جزيئين من المادة بقوة تتناسب طرديا مع حاصل‬
‫ضرب كتلتيهما وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما‬
‫في الرياضة جميع القوى الجاذبة التي تبذلها جزيئات جسم على‬
‫جزيئات جسم اخر تكون على العموم صغيرة جدا بالقدر الذي يجعل‬
‫تأثيرها غير مدرك ‪,‬‬
‫الجسم الوحيد الذي ال يمكن تجاهل تأثيره في االجسام االخرى‬
‫والذي يجعل لقانون الجاذبية لنيوتن قيمة معتبرة في تحليل اسلوب‬
‫االداء الرياضي هو االرض‬
‫يعرف جذب االرض لكل االجسام بالجاذبية االرضية‬
‫الزخم (كمية التحرك)‬
‫‪Momentum‬‬
‫• أي جسم متحرك‪ -‬عداء او سباح او كرة متدحرجة‬
‫على مسارها‪ -‬لها كتلة محددة وسرعة متجهة محددة ‪.‬‬
‫• يعرف حاصل ضرب هاتين االثنتين بكمية التحرك‬
‫(الزخم) التي يمتلكها الجسم‬
‫• الزخم = (الكتلة × السرعة)‬
‫قانون الحركة الثاني لنيوتن‬
‫‪Newton's Second Law of Motion‬‬
‫• يتناسب معدل تغيير كمية تحرك جسم مع القوة المسببة‬
‫له ويحدث التغيير في اتجاه تأثير القوة‬
‫• عندما يكون الجسم الذي اثرت عليه القوة اصال هو‬
‫جسم متحرك ‪ ,‬فان الحركة تستمر ‪,‬إال ان الجسم‬
‫يتحرك باتجاه تأثير القوة‪,‬‬
‫• التغيير في سرعته في ذلك االتجاه له عالقة بحجم تلك‬
‫القوة‬
‫تغيير مسار االداة باتجاه تأثير القوة‬
‫وحدات القياس في الكيناتيكا الخطية‬
‫‪Units in linear kinetics‬‬
‫• الكتلة (‪:)Mass‬وحدة قياس الكتلة الكيلوغرام‬
‫• القوة (‪:)Force‬وحدة قياس القوة هي النيوتن‬
‫• الوزن (‪:)Weight‬القوة الجاذبة (الجاذبية‬
‫االرضية)التي تبذلها االرض على جسم تسمى‬
‫وزن الجسم ويقاس الوزن بالنيوتن‬
‫• وزن الجسم يتغير حسب موقعه‪,‬اما الكتلة فتبقى‬
‫ثابتة بغض النظر عن موقعها‬
‫قانون نيوتن الثالث‬
‫‪Newton's Third Law‬‬
‫• لكل فعل رد فعل مساو له بالمقدار ومضاد له في‬
‫االتجاه‬
‫• الخاصية الفعلية لجسمين يبذالن قوتين على‬
‫بعضهما تشكل اساس قانون الحركة الثالث لنيوتن‬
‫الفعل ورد الفعل‬
‫االحتكاك ‪Friction‬‬
‫• االحتكاك أالنزالقي ( ‪)Sliding Friction‬‬
‫• يؤثر االحتكاك فقط عندما يكون الجسم في حركة او ينيل الى البدء‬
‫بالحركة عبر سطح جسم اخر‬
‫• يؤثر على قضيب االثقال الملقى على االرض قوتان‪:‬واحدة‬
‫الوزن‪ W‬واألخرى ‪R‬قوة داعمة الى االعلى تبذل من االرض‬
‫‪,‬تحت تأثير هاتين القوتين‪ ,‬يميل القرص الى عدم االنزالق عبر‬
‫االرض او السطح ولهذا ال يوجد احتكاك يقاوم هذا الميل‪.‬‬
‫• لو اعطى رافع االثقال القرص دفعة بقدمه فان القرص سوف يميل‬
‫الى االنزالق ‪,‬في هذه الحالة فقط سوف يحدث االحتكاك ‪F‬على‬
‫مقاومة هذا الميل‬
‫االحتكاك أالنزالقي‬
‫الدفع‬
‫الدفع = القوة× الزمن‬
‫‪Impulse‬‬
‫• عند استخدام منصة قياس قوة رد فعل االرض في اثناء‬
‫االداء يحصل تفاعل بين الالعب واألداة واألرض(منصة‬
‫قياس قوة رد فعل االرض) هذا التفاعل يسجل بشكل دالة‬
‫القوة‪-‬الزمن ‪,‬ويؤشر هذا المنحنى قيم القوة المسجلة من بداية‬
‫الحركة حتى نهايتها سواء للقوة االفقية او العمودية او‬
‫محصلة القوة حسب برمجة المنصة‬
‫القوى االفقية المبذولة على االرض‬
‫بقاء كمية الحركة(حفظ الزخم)‬
‫‪Conservation of Momentum‬‬
‫• في أي نظام اجسام توقع قوى على بعضها فان كمية التحرك‬
‫الكلية في أي اتجاه تبقى ثابتة مالم تؤثر قوة خارجية في النظام في‬
‫ذلك االتجاه‬
‫• عندما يصطدم جسم بجسم اخر فان القوة الواقعة من الجسم االول‬
‫على الجسم الثاني مساوية بالضبط ومعاكسة لتلك المبذولة من‬
‫الجسم الثاني على الجسم االول (قانون نيوتن الثالث)‬
‫• يتساوى تماما الزمن الذي تؤثر خالله هذه القوى – سواء اكان‬
‫الجسمين في اتصال اوال‪,‬وان كل واحد سوف يبذل قوة على االخر‬
‫فقط عندما يكونان على اتصال‪(.‬قوة التجاذب التي يوقعها كل جسم‬
‫على االخر عند عدم االتصال تكون صغيرة جدا ويمكن تجاهلها‬
‫بأمان‪ ,‬الن الدفع هو حاصل ضرب القوة ×الزمن‪,‬فالدفع الذي‬
‫يستقبله كل جسم مساوي تماما في المقدار ومضاد في االتجاه لما‬
‫يتعرض له الجسم االخر‬
‫المرونة(المطاطية) ‪Elasticity‬‬
‫• عندما ترتطم كرة بسطح ثابت فان الكرة والسطح‬
‫كليهما ينضغط ‪,‬بعد ذلك الن معظم االجسام تميل الى‬
‫العودة الى شكلها الطبيعي بعد تشوهها البسيط‪ ,‬فان‬
‫الكرة ترتد من السطح‪ ,‬في حين يناضل الجسمان‬
‫إلعادة نفسيهما الى شكليهما السابقين‬
‫• يحدث النسق نفسه من االنضغاط عندما يصطدم‬
‫جسمان متحركان مع بعضهما(مثال مضرب‬
‫وكرة)‪.‬خاصية الجسم التي تسبب في سعيه الستعادة‬
‫شكله االصلي متى ما تشوه تسنى مرونته وهي خاصية‬
‫تمتلكها معظم االجسام المشتركة في االصطدام في‬
‫الرياضة‬
‫معامل االرتداد‬
‫‪Coefficient of Restitution‬‬
‫• يختلف االرتداد من جسم ألخر‪.‬بعضها يعود لشكله‬
‫االصلي سريعا في حين االخرى تفعل ذلك بسرعة اقل‬
‫بكثير‬
‫• قانون االرتطام لنيوتن‪:‬عندما تزداد سرعة االرتطام‬
‫فان قيمة االرتداد لجسمين معلومين تتغير بمقدار معين‬
‫• يتأثر ارتفاع ارتداد الكرة بارتفاع سقوطها‪,‬ونوع‬
‫االرضية التي اسقطت عليها‪ ,‬وضغط الكرة‬
‫ارتداد الكرات باختالف االرضيات‬
‫‪Wood floor‬‬
‫‪Concrete‬‬
‫معامل االرتداد‬
‫التصادم(االرتطام) المباشر والمائل‬
‫‪Direct and Oblique Impact‬‬
‫التصادم المباشر ‪Direct Impact‬‬
‫*وهو ان يرتطم جسمان بطريقة مباشرة‪.‬‬
‫* أي انهما اما يتحركان على طول الخط المستقيم‬
‫نفسه قبل االرتطام مباشرة او احدهما ثابت واألخر‬
‫متحرك على طول خط يمثل زاوية قائمة على‬
‫السطح حيث يحدث االتصال‬
‫اصطدام مائل مع سطح ثابت‬
‫‪Oblique Impact With a Fixed Surface‬‬
‫• عندما تضرب الكرة(او أي جسم)االرض(او أي سطح ثابت) فإنها‬
‫توقع قوة عليها ‪ .‬يمكن تفكيك هذه القوى لمركباتها التي تؤثر في‬
‫طول السطح ومركباتها التي تؤثر بزاوية قائمة في السطح‪.‬‬
‫• يمكن تحديد محصلة السرعة المتجهة بعد االرتطام ومقارنة‬
‫اتجاهها مع اتجاه محصلة السرعة المتجهه قبل االرتطام بضم‬
‫السرعة المتجهه العمودية واألفقية‬
‫• تسمى زاوية اتجاه السرعة قبل االصطدام التي تشكل مع هذا الخط‬
‫المتعامد بزاوية السقوط ‪,‬وزاوية اتجاه السرعة بعد االصطدام‬
‫بزاوية االنعكاس‬
‫زوايا السقوط واالرتداد في االرتطام المائل‬
‫الضغط‬
‫‪Pressure‬‬
‫• الضغط= القوة ‪ /‬المساحة =نيوتن‪/‬متر‪ 2‬او(باسكال)‪Pa‬‬
‫• يزداد الضغط بقلة المساحة المسلطة عليها القوة(الوزن) والعكس‬
‫صحيح‬
‫• يختلف الضغط المسلط عندما يكون الشخص واقفا عما هو مستلقيا‬
‫الن مساحة االستلقاء اكبر بكثير من مساحة الوقوف‬
‫اختالف الضغط حسب وضع الجسم‬
‫الشغل ‪Work‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫الشغل=القوة×المسافة ( نيوتن*م ( او جول‬
‫يساوي الشغل المبذول على الجسم بوساطة قوة حاصل‬
‫ضرب مقدارها ×المسافة التي يتحركها الجسم في اتجاه القوة‬
‫في اثناء تطبيق القوة عليه‬
‫اذا كانت القوة تؤثر في اتجاه حركة الجسم نفسه فان الشغل‬
‫المعمول عن طريق القوة يقال عنه شغال موجبا‬
‫اذا كانت القوة تؤثر في االتجاه المعاكس لحركة الجسم فان‬
‫الشغل المعمول عن طريق القوة يكون شغال سالبا‬
‫القدرة ‪Power‬‬
‫• القدرة =الشغل ‪ /‬الزمن (جول‪/‬ثانية) =واط‬
‫• الشغل ال يأخذ في الحسبان الزمن المستغرق في االداء‬
‫لذا فان القدرة تعالج هذا الخلل الن جميع االنشطة‬
‫الرياضيه يلعب فيها الزمن دورا مؤثرا في السرعة‬
‫والمباغتة‬
‫•للشغل المنجز في وحدة الزمن اهمية كبيرة في المجال الرياضي‬
‫الطاقة الكيناتيكية او الحركية‬
‫‪Energy Kinetic‬‬
‫• الطاقة الحركية =‪1/2‬الكتلة×مربع السرعة‬
‫(كغم*م‪/‬ثا‪ )2‬جول‬
‫• الطاقة الحركية‪:‬هي القابلية لعمل شغل وهذه‬
‫الكمية تقاس بالجول‬
‫• حيثما يتم حساب الطاقة الحركية لجسم ويعبر‬
‫عن الكتلة بالكيلوغرام والسرعة المتجهة بالمتر‬
‫في الثانية يمكن اخذ االجابة بالجول‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫طاقة الوضع او الطاقة الكامنة‬
‫‪Energy Potential‬‬
‫طاقة الوضع =وزن الجسم×ارتفاعه عن االرض‬
‫في حركات االرتقاء تزداد الطاقة الكامنة وتقل الطاقة‬
‫الحركية والعكس من ذلك في حالة الهبوط‬
‫مجموع الطاقة الحركية والكامنة له قيمة ثابتة في‬
‫اثناء كل فترة من فترات الطيران‬
‫عند الهبوط على الترامبولين او بساط العالي او‬
‫الزانة يحتفظ الالعب بشئ من الطاقة الكامنة كونه‬
‫مرتفعا قليال عن االرض‬
‫التغيرات في الطاقة الحركية على الترامبولين‬
‫عالقة الشغل بالطاقة‬
‫‪Work-Energy Relation‬‬
‫• هناك عالقة مهمة بين الشغل والطاقة الحركية والطاقة الكامنة‬
‫والتي لها تطبيقات في تحليل اساليب االداء الرياضي‬
‫• تأمل سهم على وشك اطالقه افقيا من قوس وافترض ان قوة‬
‫ثابتة تبذل على السهم من لحظة اطالقه من قبل رامي السهم‬
‫حتى فقده االتصال بالوتر‪.‬‬
‫• مباشرة قبل اطالق وترالقوس‪,‬السهم في سكون او ثبات وليس‬
‫له أي طاقة كيناتيكية(حركية)بعد ذلك عندما يطلق الرامي وتر‬
‫القوس فان شغال يعمل على السهم حتى فقدانه االتصال‬
‫عالقة الشغل بالطاقة‬
‫طاقة االجهاد او االنفعال ‪Strain Energy‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫عندما يمتلك جسم القابلية لعمل شغل ‪,‬بسبب تعرضه لتغير في‬
‫شكله وله نزعة الى العودة الى شكله وله نزعة الى العودة الى‬
‫شكله االعتيادي فيقال انه يمتلك طاقة اجهاد‪.‬‬
‫قوس الوتر المشدود كليا له القابلية واضحة جدا عندما يحرر‬
‫قوس الوتر ويعمل شغال على السهم‪.‬‬
‫الى هذه النقطة‪,‬طاقة االجهاد(او على االقل جزء منها) التي يمتلكها‬
‫القوس تستخدم لكي تعطي السهم طاقة حركية‪.‬‬
‫كذلك عندما ينضغط بساط الترامبولين‪,‬بسبب هبوط العب‬
‫الجمناستك عليه فانه يمتلك مقدارا معينا من طاقة االجهاد نتيجة‬
‫لتغير الشكل الذي خضع له‪.‬بعد ذلك حين يعود الى حالته االعتيادية‬
‫فانه يعمل شغال على العب الجمباز مما يتسبب في اكسابه طاقة‬
‫حركية وكامنة‪.‬‬
‫العب الزانة الذي يستخدم الفايبركالس يحقق طاقة كامنة ثم حركية‬
‫من انطواء وامتداد العصا‬
‫الطاقة الكامنة والحركية في عصا الزانة‬
‫الكينماتيكا الدورانية‬
‫‪Angular Kinetics‬‬
‫القوة الالمركزية ‪Eccentric‬‬
‫‪Force‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يعتمد تغيير حالة او موقع أي اداة على خط تأثير القوة التي اثر فيها الالعب‬
‫–أي على طول خط اتجاه القوة المستقيم‪.‬‬
‫اذا كان خط التأثير يمر خالل مركز ثقل االداة فان االداة تنتقل بعض المسافة‬
‫في اتجاه تأثير القوة‪.‬‬
‫اذا كانت القوة لم تمر بمركز ثقل االداة فان االداة تنتقل وتدور على جهة‬
‫مرور خط التأثير من المركز ما لم تكن االداة مثبتة في احد النقاط فان أي‬
‫دوران يعطى لها سوف يحدث حول محور مركز الجسم بالتحديد‪,‬خالل مركز‬
‫ثقل كتلة الجسم‬
‫تسمى القوة التي ال يمر خط تأثيرها خالل مركز ثقل كتلة الجسم (او خالل‬
‫نقطة تثبيت الجسم) بقوة المركزية‬
‫القوة غير المركزية التي تسبب االنتقال والدوران‬
‫المزدوج‬
‫‪Couple‬‬
‫افترض ان العبي جمباز يحاوالن تدوير حصان قفز الى زاوية قائمة‬
‫نسبة الى وضعه الحالي‪.‬‬
‫• الالعبان يبذالن قوى معاكسة ومتساوية ومتوازية ‪F1,F2‬ضد‬
‫الجهاز‪,‬بالنظر الى كل واحدة منها كقوة المركزية منفصلة‪ ,‬يمكن‬
‫رؤية ان ‪ F1‬تميل الى تحريك الجهاز في اتجاه موجب وتدويره في‬
‫اتجاه عقرب الساعة‪,‬في حين تميل ‪ F2‬الى تحريك الجهاز في‬
‫اتجاه سالب وتدويره مع عقارب الساعة‪.‬الن القوتين متساويتين‬
‫في المقدار وأيضا متساويتين في الميل الى تحريك الجهاز في‬
‫اتجاه مضاد‪,‬لذا فعليا تلغي الواحدة االخرى‪.‬‬
‫• الميل المتبقي لكل قوة‪ ,‬لتدوير الجهاز مع عقارب الساعة‪ ,‬ال يوجد‬
‫ما يعيقه بأي حال (وفي الحقيقة انه يتحسن)بوجود القوة االخرى‬
‫وبذلك يدور الجهاز بسهولة في مكانه‪.‬هذا الترتيب لقوتين‬
‫متساويتين ومتضادتين ومتوازيتين يسمى بالمزدوج‬
‫قوة متساوية ومتضادة ومتوازية تؤلف المزدوج‬
‫عزم القوة ‪Momentum‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫عندما يبذل مزدوج على جسم فانه يميل الى جعل الجسم يدور‬
‫يعتمد حجم هذا الميل الى عاملين مرتبطين بطبيعة المزدوج‪:‬‬
‫االول‪:‬هو مقدار القوى المشتركة‪ -‬وكلما زادت القوى زاد ميلها‬
‫نحو انتاج الدوران‪.‬اي كلما زاد الدفع زاد احتمال تدويرهم‬
‫للحصان‪.‬‬
‫الثاني‪:‬هي المسافة بين خطي تأثير القوتين المؤلفة للمزدوج‪ -‬كلما‬
‫زادت المسافة زاد الميل إلحداث الدوران‪,‬اذ يدفع العبا الجمباز ضد‬
‫الحصان على طول خط يمر قريب من مركز الحصان فان ميل هذا‬
‫الدفع للتسبب في دوران الحصان يكون اقل مما لو انهما بذال‬
‫القوى نفسها ولكن اقرب الى نهايتي الجهاز‪.‬‬
‫حاصل ضرب هذين العاملين هو مقياس ألثر التدوير الذي يملكه‬
‫المزدوج ويسمى بعزم قوة المزدوج او عزم التدوير(‪)Torque‬‬
‫عزم مزدوج منتج لدوران حول نقطة خاسئة‬
‫محصلة العزوم ‪Resultant Momentum‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫عندما تؤثر مجموعة من القوى في جسم وتميل كل واحدة منها‬
‫للتسبب في تدويره حول نقطة ما‪ ,‬فان مجموع تأثير هذه القوى‬
‫المختلفة يمكن الحصول عليه بجمع العزوم حول النقطه قيد السؤال‬
‫ينتج الولد على اليسار عزما يساوي وزنه‪WL‬مضروبا في‬
‫المسافة‪X‬ويميل الى تدوير االرجوحة في اتجاه مضاد لحركة عقرب‬
‫الساعة‪.‬‬
‫بشكل مائل ينتج الولد على اليمين عزما مساويا لحاصل ضرب‬
‫وزنه‪WR‬والمسافة ‪Y‬ويميل الى تدوير االرجوحة في اتجاه عقرب‬
‫الساعة‬
‫في حالة تساوي ‪X,Y‬وهما كذلك تقريبا في غالب االحوال فان أي‬
‫عزم يكون اكبر من االخر يعتمد فقط على وزن الولدين‬
‫محصلة العزوم‬
‫يؤثر في الغاطسة عزما مساويا لحاصل ضرب وزنها‬
‫×المسافة االفقية من خط مركز ثقلها الى المحور العرضي‬
‫الذي تدور حوله‬
‫التوازن ‪Equilibrium‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫عندما تكون جميع اجزاء الجسم ثابتة او تتحرك بالسرعة نفسها فيقال ان‬
‫الجسم في حال اتزان‪.‬‬
‫يوفر العب الجمباز المؤدي لحركة التعلق على جهاز الحلق مثاال مناسبا‬
‫إلبراز بعض من خصائص الجسم المتزن‪.‬‬
‫يؤثر في جسم العب الجمباز ثالث قوى خارجية‪(FR,FL‬القوى المبذولة‬
‫على يديه اليمنى واليسرى بوساطة الحلق وتؤثر بزاوية ‪ ø‬الى المستوى‬
‫االفقي) و‪(W‬وزنه)‬
‫يمكن من الشكل ‪ 6,7‬حساب محصلة القوة في أي اتجاه‬
‫محصلة القوة العمودية=ً‪W-FL sin ø +FR sin ø‬‬
‫تستخدم عادة شروط قانونية متعلقة بصناعة االجهزة ترتبط بعامل االتزان‬
‫من خالل حساب مقدار القوة الالزمة لإلخالل باتزان االداة مثل الحاجز(كما‬
‫يحددها القانون الدولي أللعاب الساحة والميدان –يجب ان يصمم الحاجز‬
‫بحيث انه بحاجة الى قوة تساوي ‪3,6‬كغم تقع على الحافة العليا للحاجز‬
‫العلوي لكي ينقلب)‬
‫التوازن تحت تأثير قوى مختلفة‬
‫محصلة العزوم سوف تسبب في قلب الحاجز عندما تقع‬
‫عليه قوة معينة‬
‫الروافع ‪Levers‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫الرافعة‪:‬هي قضيب او بنية صلبة يرتكز عند نقطة واحدة ويقع‬
‫عليه قوى عند نقطتين اخريين‪.‬‬
‫تعرف احدى القوى المؤثرة في الرافعة بالوزن (او المقاومة)‬
‫التي تضاد الحركة ‪,‬واألخرى بالقوة التي تسبب في تحريك او ميل‬
‫الرافعة الى التحرك‬
‫المجاديف‪ ,‬عصا الزانة‪,‬عصا البيسبول‪ ,‬عصا التزلج جميعها امثلة‬
‫على الروافع‬
‫اهم الروافع في أي تحليل حركي للبشر هي التي داخل الجسم‬
‫نفسه‪ -‬العظام‬
‫أي تأثير يحدثه الجسم في الروافع الخارجية ناتج في االخير من‬
‫فعل هذه الروافع الداخلية‬
‫نماذج ألنواع العتالت الثالثة‬
‫الروافع –تصنيف وظيفي وهندسي‬
‫مركز الثقل‬
‫‪Center of Gravity‬‬
‫• عندما يتعرض جسم الى تأثير الجاذبية االرضية فان كل جزيء‬
‫مركب منه يتعرض الى جذب تجاه االرض‬
‫• محصلة جميع هذه القوى الجاذبة هو وزن الجسم واتجاه المحصلة‬
‫موازي لخطوط تأثير القوى المفردة تلك‬
‫• يمكن معرفة مركز ثقل كتلة الجسم بتجريب توازن عصا البريد‬
‫بوضعها على حافة حادة‪,‬عند توازنها يجب ان يكون عزم الوزن‬
‫حول المحور= صفرا‪ ,‬وهذا يمكن حدوثه فقط اذا كان طول ذراع‬
‫العزم = صفرا‪,‬لهذا فان خط تأثير الوزن بكون قد تم تحديده‬
‫• وهو خط عمودي (بعض االحيان يشار اليه بخط الجاذبية) مارا‬
‫خالل نقطة المحور التي تتوازن عليها العصا‬
‫تحديد خط الجاذبية‬
‫ال يشترط في مركز ثقل كتلة الجسم انه يقع داخل الجسم‬
‫طرائق استخراج مركز ثقل كتلة الجسم‬
‫• هناك عدة طرائق لحساب مركز ثقل كتلة الجسم منها‪,‬طريقة لوحة‬
‫رد الفعل‪,‬وطريقة الدمية‪,‬وطريقة التجزئة التي تعد من اكثر‬
‫الطرائق استخداما في المجال الرياضي‬
‫• تعتمد طريقة التجزئة على تحديد نقاط مفاصل الجسم‪,‬ثم تحديد‬
‫مراكز ثقل كل جزء من اجزاء الجسم‪,‬ثم حساب البعد االفقي‬
‫والعمودي لكل مركز ثقل لألجزاء‪,‬ثم ضرب كل من البعد االفقي‬
‫والعمودي في نسبة الجزء من كتلة الجسم‪,‬ثم جمع القيم االفقية‬
‫والقيم العمودية وقسمة كل منها على كتلة الجسم‪,‬ثم تحديد البعدين‬
‫االفقي والعمودي‪,‬ويمثل تقاطعهما مركز ثقل كتلة الجسم‬
‫الثبات‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪Stability‬‬
‫يعتمد ثبات جسم متزن(والذي يطلق عليه مستقر‪ ,‬غير مستقر‬
‫‪,‬ومحايد)على عدة عوامل هي‪:‬‬
‫‪-1‬موقع خط الجاذبية (الثقل) نسبة الى قاعدة االرتكاز‪ -2,‬وزن‬
‫الجسم‪ -3,‬وارتفاع مركز الجاذبية(الثقل)نسبة الى قاعدة االرتكاز‬
‫يكون الجسم في حالة اتزان محايد او طبيعي عند تساوي وتضاد‬
‫الوزن وقوى رد الفعل‬
‫الجسم الذي يميل الى التحرك بعيدا عن وضع اتزانه حالما تتم‬
‫ازاحته يقال عنه انه في حالة اتزان غير مستقر‬
‫االتزان الثابت يتم عندما يقع الجسم تحت فعل قوتين (وزنها‪w‬‬
‫وقوة مساوية ومضادة‪ )R‬مبذولة‬
‫االتزان المستقر هو عودة الجسم الى وضعية االتزان بعد ازاحته‬
‫االتزان الثابت‬
‫اتزان غير ثابت‬
‫االتزان الطبيعي او معتدل‬
‫عالقة ارتفاع مركز ثقل كتلة الجسم باالتزان‬
‫عزم القصور الذاتي ‪Momentum Of Inertia‬‬
‫• في حالة الحركة الخطية‪ ,‬يقاس قصور الجسم بكتلته‪-‬كلما‬
‫زادت كتلة الجسم زاد قصوره وأصبح تغيير حركته الخطية‬
‫اكثر صعوبة‬
‫• ينطبق الشئ نفسه على الحركة الدورانية مضافا اليها توزيع‬
‫كتل الجسم نسبة الى المحور الذي يدور حوله الجسم او يميل‬
‫الى الدوران حوله‪,‬فإذا كانت الكتلة متركزة قريب من‬
‫المحور فانه من السهل جدا تغيير الحركة الدورانية لجسم‬
‫مقارنة بكون الكتلة بعيدة عن المحور‬
‫•‬
‫عزم القصور الذاتي في وضعيات مختلفة‬
‫المحاور الرئيسة ‪Principal‬‬
‫‪Axes‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫المحور الطولي‪ :‬ويمر من قمة الرأس الى القدمين‬
‫المحور العرضي‪ :‬ويمر من اليمين الى اليسار‬
‫المحور االمامي‪ :‬ويمر من االمام الى الخلف‬
‫تتعامد هذه المحاور الثالثة مكونة مركز ثقل كتلة‬
‫الجسم‬
‫الحركة حول هذه المحاور يجعل عزم القصور الذاتي‬
‫للجسم حول واحد منها اكبر (وحول االخر اصغر)منه‬
‫حول أي محور اخر يمر خالل مركز ثقل كتلة الجسم‬
‫المحاور والمسطحات‬
‫كمية الحركة الدورانية(الزخم الدوراني)‬
‫‪Angular Momentum‬‬
‫• كمية الحركة الدورانية ‪H‬التي يمتلكها جسم يدور تساوي‬
‫حاصل ضرب‬
‫• عزم قصوره الذاتي ‪X‬سرعة دورانه الزاوية‬
‫حساب كمية الحركة الدورانية لمحور عرضي خالل‬
‫مركز ثقل الجسم‬
‫قوانين نيوتن الحركية المناظرة‬
‫‪Analogues of Newton's Laws of Motion‬‬
‫• مثلما هناك قيم في الكينماتيكا الخطية والكينتيكا الخطية فان‬
‫هناك مناظرات لها في الحركة الدورانية ‪,‬لذلك فان لها‬
‫قوانين الحركة لنيوتن ايضا‬
‫القانون االول لنيوتن‬
‫‪The First Law of‬‬
‫‪Newton's‬‬
‫يمكن ألغراض الحركة الدورانية صياغة قانون نيوتن االول‬
‫كما يأتي‪:‬‬
‫سوف يستمر الجسم في دورانه حول محور دورانه بكمية تحرك‬
‫دورا نية ثابتة إال اذا بذلت عليه قوة غير مركزية خارجية او‬
‫مزدوج خارجي‬
‫• هذا المبدأ معروف اكثر بمبدأ بقاء كمية الحركة الدورانية – تعني‬
‫انه سوف يستمر الجسم بالدوران الى ما ال نهاية(وبكمية الحركة‬
‫الدورانية نفسها)ال اذا وقع جسم اخر مزدوج او قوة غير مركزية‬
‫عليه وادى ذلك الى تغيير حركته الدورانية‬
‫التبادل بين كمية التحرك الدورانية وعزم القصور الذاتي والسرعة‬
‫الدورانية‬
‫القانون الثاني لنيوتن‬
‫‪The Second Law of Newton's‬‬
‫• يمكن التعبير عن القانون الثني لنيوتن ألغراض الحركة الدورانية‬
‫كما يأتي‪:‬‬
‫• يتناسب معدل التغيير في كمية التحرك (الزخم) الدورانية لجسم مع‬
‫العزم المسبب له تناسبا طرديا و يحدث التغيير في اتجاه تأثير‬
‫العزم‬
‫• ز د= الزخم الدوراني النهائي – الزخم الدوراني االبتدائي‪/‬الزمن‬
‫القانون الثالث لنيوتن‬
‫‪The Third Law of Newton's‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يمكن التعبير عن القانون الدوراني الممثل لقانون نيوتن الثالث كما‬
‫يأتي‪:‬‬
‫لكل عزم تدوير مبذول من جسم على جسم اخر‪,‬هناك عزم مساوي‬
‫ومضاد مبذول من الجسم الثاني على االول‬
‫مثال‪:‬عندما يمرجح العب الوثب الطويل رجليه اماما استعدادا‬
‫للهبوط فان عزما مساويا ومضادا لذلك الجهد المبذول على رجليه‬
‫يوقع على بقية جسمه‬
‫محصلة هذا التأثير هو انه حين يمرجح الواثب رجليه اماما‬
‫وعاليا‪,‬عكس اتجاه عقارب الساعة ‪,‬فان بقية جسمه يتحرك اماما‬
‫اسفل في اتجاه ضد عقارب الساعة‬
‫الفعل ورد الفعل الدوراني في هبوط الوثب الطويل‬
‫انتقال كمية الحركة(انتقال الزخم)‬
‫‪Transfer of Momentum‬‬
‫• عندما يكون جسم في الهواء ويتم تقليل كمية الحركة الدورانية‬
‫لجزء منه‪ ,‬فانه يجب ان يتعرض جزء او كامل الجسم لزيادة في‬
‫كمية الحركة الدورانية الكلية دون تغيير (او ابقائها ثابتة)‬
‫• عندما يتخذ وضع الزاوية فان كمية الحركة الدورانية لرجليه‬
‫تنخفض الى الصفر – تبدو انها ثابتة في الهواء – وتزداد كمية‬
‫الحركة الدورانية لذراعيه وجذعه ‪,‬وبعد ذلك عندما يتخذ وضع‬
‫الدخول في الماء فان االمر ينعكس ‪.‬يتم تقليل كمية الحركة‬
‫الدورانية للذراعين والجذع ‪ -‬تبدو انها ثابتة في الهواء – في‬
‫حين تمرجح الرجالن الى االعلى وتجاه خط واحد مع بقية الجسم‪.‬‬
‫• هذه العملية التي يتم فيها اعادة توزيع كمية الحركة الدورانية‬
‫ضمن الجسم تسمى عادة بنقل كمية الحركة الدورانية‬
‫كمية التحرك الدورانية لغطاس يودي غطسه امامية بوضع زاوية تكون‬
‫في االول متوطنة في الجزء العلوي وبعد ذلك في الرجلين‬
‫قوة الجذب والطرد المركزية‬
‫‪Centripetal and Centrifuge Force‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫عندما يبذل جسم قوة على جسم اخر ‪,‬هناك قوة مساوية‬
‫ومضادة مبذولة من الجسم االخر على الجسم االول (قانون‬
‫نيوتن الثالث)‬
‫ان قوة الجذب والطرد المركزيتان ال يؤثر كليهما في الجسم‬
‫نفسه‪.‬‬
‫ان االفعال تؤثر على جسم وردود االفعال على جسم اخر‬
‫ان محصلة قوتين متساويتين ومتضادتين تؤثران في جسم‬
‫تكون صفر وان ايقاع صفر القوة لن يغير من االتجاه الذي‬
‫يتحرك فيه جسم‬
‫• الفعل ورد الفعل يحدثان متزامنين‬
‫• القوة الطاردة الالمركزية وقوة الجذب المركزي‬
‫عند رامي المطرقة‬
‫قوة الجذب والطرد المركزي‬
‫ميكانيكا الموائع‬
‫‪Fluid‬‬
‫‪Mechanics‬‬
‫تأثير الموائع ‪Effect of Fluid‬‬
‫• تتأثر جميع الحركات الرياضية ببيئة المائع التي‬
‫تحدث فيها‬
‫• يكون التأثير الناتج عن بيئة المائع في العديد من‬
‫الحاالت صغير جدا بحيث يمكن تجاهله إال في حاالت‬
‫التحليل الحركي الدقيق جدا‬
‫• هناك فعاليات ال يمكن تجاهل تأثير المائع فيها الن‬
‫تأثيرها ظاهر وجلي مثل التجديف والسباحة واليخوت‬
‫والتزلج في الماء والركض والقفز والرمي في الرياح‬
‫العالية والقفز في المضالت ورياضة الدراجات‬
‫والسيارات‬
‫الطفوية‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪Flotation‬‬
‫لقدرة الجسم على الطفو(أي محافظته على وضع ثابت على سح‬
‫الماء) بعض االهمية في معظم الرياضات المائية‬
‫يمكن لقدرة الفرد على الطفو ان تؤثر في النجاح عند كل من‬
‫المستوى المبتدئ والبطولة‬
‫منطقيا الشخص القادر على الطفو يمكن ان يتعلم السباحة بسهولة‬
‫مقرنة بآخر يطفو بصعوبة او ال يطفو اطالقا‬
‫السباح البطل الذي يطفو عاليا في الماء من المحتمل ان يواجه‬
‫مقاومة اقل للحركة االمامية من اخر ال يستطيع الطفو بجودة‬
‫مماثلة‬
‫يجب ان ال تعطى الطفوية اكثر من حجمها ‪,‬الن العديد من الناس‬
‫الذين واجهو صعوبة في الطفو في البداية تعلموا السباحة دون‬
‫عناء كبير ومنهم من اصبح بطال وفاز بألقاب اولمبية‬
‫قوة الطفو ‪Buoyant‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تطفو السباحة في الشكل االتي افقيا على سطح الماء‪ ,‬ألنها في‬
‫حالة اتزان في هذى الوضع ‪ ,‬وان مجموع القوى المؤثرة فيها في‬
‫أي اتجاه يجب ان يساوي صفر‬
‫القوى الوحيدة المؤثرة فيها في االتجاه العمودي هي وزنها ‪,‬وأي‬
‫قوة عمودية يوقع الماء عليها ‪,‬لذا يتضح ان محصلة هذه القوى‬
‫العمودية الصاعدة(ما يسمى بقوة الطفو)التي يبذلها الماء يجب ان‬
‫تكون مساوية في مقدارها لوزنها‬
‫اذا كان وزن الجسم اكبر من قوة الطفو القصوى التي يستطيع‬
‫الماء توفيرها فان الجسم سوف يغوص في الماء‬
‫يطفو الجسم فقط اذا كان‪ :‬وزن الجسم< او= قوة الطفو القصوى‬
‫تتعرض السباحة الى قوة طفوية مساوية في المقدار لوزن الماء‬
‫الذي ازاحته‬
‫قوة الطفو = وزن الماء المزاح‬
‫الوزن النوعي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪Specific Gravity‬‬
‫الشرط االساسي المحدد لطفو الجسم يمكن اعادة صياغته كما‬
‫يأتي‪:‬سوف يطفو الجسم فقط اذا كان‪:‬‬
‫وزن الجسم< او=وزن حجم مساوي من الماء‬
‫يمكننا التوصل من المعادلتين السابقتين الى النص االتي‪:‬‬
‫سوف يطفو الجسم فقط اذا كان‪:‬‬
‫وزن الجسم‪/‬وزن حجم مساوي من الماء=< او =‪1‬‬
‫يرتبط الوزن النوعي للجسم بتركيب او تكوين الجسم‪,‬ولكون جسم‬
‫االنسان مركب من انسجة مختلفة(عظم‪ ,‬عضلة‪,‬دهن‪,‬الخ) والن‬
‫هذه المواد لها وزن نوعي مختلف فان مقدار ما يحتويه جسم‬
‫الفرد من كل واحد منها له عالقة كبيرة بإمكانية الطفو‬
‫كلما زادت نسبة الدهون في الجسم قلت كثافة الجسم وهذا يساعد‬
‫على الطفو‬
‫مركز الطفو‬
‫‪Center of Buoyancy‬‬
‫• يكون الماء الذي ازيح بسبب السباح متزنا تحت تأثير فعل قوتين‬
‫عموديتين – وزنه وقوة الطفو ‪.‬تعني حقيقة اتزان هذا الماء ان‬
‫هاتين القوتين يجب ان تكونا فقط متساويتين في المقدار بل يجب‬
‫ايضا ان تؤثرا في طول الخط المستقيم نفسه‪.‬لهذا قوة الطفو_ مثل‬
‫الوزن‪ -‬يجب ان تؤثر خالل مركز ثقل الماء (مركز الطفو)الذي‬
‫على وشك االزاحة‬
‫• لموقع مركز الطفو اهمية بالغة عند تحديد ما يحدث لجسم سباح‬
‫لحظة اتخاذه وضع االستلقاء على سطح الماء‪.‬‬
‫• اذا تطابق مركز ثقل كتلة السباح ومركز الطفو‪ ,‬او جاءت عمودية‬
‫واحدا على االخر‪ ,‬فان الجسم سوف يحافظ على وضعه االفقي‬
‫تتحدد زاوية الطفو للجسم بالوضعية النسبية لخطوط‬
‫تأثير الوزن وقوة الطفو‬
‫مقاومة الموائع‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪Fluid Resistance‬‬
‫عندما يوضع قرص في نفق هوائي ويجعل الهواء يمر به فانه ينتج هناك‬
‫تأثيران متزامنان‪:‬‬
‫االول‪:‬يتغير اتجاه الهواء االقرب الى القرص لكي يستطيع ان يمر حول‬
‫العوائق التي في مساره‪.‬‬
‫الثاني‪:‬يبطئ الهواء القريب من سطح القرص نتيجة لمالمسته للقرص‪.‬‬
‫هذه التغيرات في سرعة واتجاه مجرى الهواء تحصل الن القرص يبذل قوى‬
‫على الهواء‪.‬كرد فعل‪,‬يبذل الهواء قوى مضادة ومساوية على القرص‬
‫تعرف مركبة تلك القوى التي تؤثر في االتجاه االصلي لمجرى الهواء(أي في‬
‫اتجاه تحرك الهواء قبل عمله انعطاف حول القرص) بالمقاومة عندما يتحرك‬
‫جسم خالل مائع فان هذه المقاومة‪-‬مركبة القوة هذه التي تبذل من المائع‬
‫على الجسم‪-‬التي تبطئ سرعة الجسم على طول مساره‬
‫عندما يندفع سباح عند نهاية دوران فإنها هذه القوى التي تبطئ الحركة‬
‫االمامية االنسيابية وتجعل من الضروري للسباح ان يعاود ضربات القدمين‬
‫واليدين‪.‬‬
‫انها المقاومة التي تقلل بشكل قوي سرعة الريشة الطائرة بعد ضربها وهذا‬
‫يتسبب في اتباعها مسارا ال يقارب اطالقا مسر منحنى القطع المكافئ‬
‫قوى الرفع والمقاومة المؤثرة في قرص مركب في نفق‬
‫هوائي‬
‫مقاومة السطح‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪Surface Drag‬‬
‫عندما يندفع الهواء مارا بالقرص فان الطبقه المالمسة للقرص‬
‫تبطئ نتيجة للقوى التي يبذلها القرص عليها‪ .‬تميل هذه الطبقه‬
‫إلبطاء الطبقة التي تليها وهكذا‪ .‬ان طبقة الهواء المتأثرة هذه كما‬
‫يسمونها بالطبقة المتاخمة تصبح غير مستقرة ‪.‬بعد ذلك ‪,‬بدال من‬
‫تحرك االجزاء المجاورة للتيار عبر مسارات موازية كما فعلت عند‬
‫البداية فإنها تصبح فجأة مختلطة بشدة‬
‫هذا االنتقال من جريان في طبقات متوازية(يسمى انسياب‬
‫طبقي)الى جريان مع اختالط شديد للهواء (جريان مضطرب)ينتج‬
‫عنه طبقات متاخمة اكثر سماكة‬
‫عملية االبطاء واختالط الهواء القريب من يطح القرص يتطلب ان‬
‫يبذل القرص قوة عليه وكرد فعل ان يبذل الهواء قوة على القرص‬
‫تعرف هذه القوة بمقاومة السطح‬
‫العوامل التي تؤثر في قوة مقاومة السطح التي يتعرض‬
‫لها الجسم‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪-1‬سرعة الجريان نسبة الى سرعة الجسم‬
‫‪-2‬مساحة سطح الجسم‬
‫‪-3‬مالمسة هذا السطح‬
‫‪-4‬المائع نفسه‬
‫مالحظة‪:‬العامالن ‪ 3-2‬يتجسدان في عاملي الحجم والشكل‬
‫البد للمدرب ان يحاول التقليل من اثر عامل او اكثر من هذه‬
‫العوامل‬
‫قوة مقاومة الشكل التي يتعرض لها القرص‬
‫مقاومة الشكل‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪Form Drag‬‬
‫بسبب وضعية القرص في الشكل (أ) يكون هناك تأثير قليل على تيار الهواء‬
‫الذي يمر به‪,‬لكن اذا ادير القرص الى (‪)90‬درجة فان تأثيره على مجرى‬
‫الهواء يزداد بشكل ملموس كما في الشكل (ب)‬
‫عندما يرتطم الهواء القادم بوجه القرص االمامي في لشكل(ب)فانه ينحرف‬
‫من الوسط الى الخارج‪.‬‬
‫عندما يصل الى الحافه فانه يكون غير قادر على عمل تغيير حاد في االتجاه‬
‫المطلوب ليسمح له باالستمرار الى الداخل على طول السطح الخلفي للقرص‬
‫ينفصل الجريان (التيار) من الطبقات المتاخمة المتشكلة من قبل القرص‪,‬هنا‬
‫يجبر ضغط الهواء المجاور الجزأين المتفرقين للجريان الى بعضهما مرة‬
‫اخرى‬
‫في خالل انفصال الجريان عن الطبقات المتاخمة واتحاد الجزأين المنفصلين‬
‫الحقا بشكل(جيب)خلف القرص ثم في االخير تتفكك هذه التيارات‬
‫الجيب المضطرب يملك خاصية الضغط المنخفض الذي يسود داخله‬
‫العوامل التي تؤثر في قوة مقاومة الشكل التي يتعرض‬
‫لها الجسم‬
‫• ‪-1‬المقطع العرضي من الجسم المتعامد مع التيار‬
‫• ‪-2‬شكل الجسم‬
‫• ‪-3‬مالمسة سطحه بالضبط‬
‫• في كثير من الفعاليات الرياضية يتحكم الرياضي في اوضاع جسمه‬
‫محاوال تقليل الزاوية االسقاطية للجسم وتقليل المساحة العمودية‬
‫المواجهه للريح في اثناء التزلج والدراجات والقفز من المرتفعات‬
‫على الجليد‬
‫مقاومة الموج‬
‫‪Wave Drug‬‬
‫يواجه السباح في الماء عددا من المقومات مثل مقاومة الشكل‬
‫ومقاومة السطح كذلك مقاومة الموج التي تعد االهم في المقاومات‬
‫في السباحة‬
‫• بسبب الضربات السريعة والمتتالية وحركة الجسم في الماء تقع‬
‫قوى تحدث بدورها موجات ‪ .‬رد الفعل لهذه القوى تسمى مقاومة‬
‫الموج‪ ,‬وهذا يكون قوة معيقة اللسباح تضاف الى المقاومات‬
‫االخرى التي ذكرناها‬
‫• يلجا السباحون الى السباحة تحت الماء فترة اطول معرضين‬
‫انفسهم لمقومة الشكل ومقاومة السطح هروبا من مقاومة الموج‬
‫• عالج القانون الدولي للسباحة طول المسافة تحت الماء‬
‫الرفع ‪Lift‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يهتم الرياضيون بتحسين ادائهم عن طريق التحكم في قوة المقاومة‬
‫المؤثرة في الجسم‬
‫كذلك بذل الجهد للتحكم في قوة الرفع(مركبة مقاومة الهواء المتعامدة مع‬
‫قوة المقاومة)‬
‫يحاول رماة القرص والرمح ان تكون مواجهة االداة بمقدار ضئيل من‬
‫المقاومة(ولذلك تبطئ سرعتها بأقل قدر ممكن)وفي الوقت نفسه تتعرض الى‬
‫اقصى قدر من الرفع(لكي تتمكن من البقاء في الهواء ويزيد زمن طيرانها)‬
‫يعتمد مقدار الرفع والمقاومة عند أي سرعة جريان جزئيا على وضعية‬
‫الجسم‬
‫في حال كون الجسم في وضع متعامد مع اتجاه قدوم الجريان فانه سوف‬
‫يكون له قوة مقاومة عالية وقليل او دونما قوة رفع‬
‫اذا كان الجسم موازي للجريان فسوف يكون له اقل قوة مقاومة ممكنة دونما‬
‫قوة رفع او قليل منها‬
‫تأثير ماكنوس‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪The Magnus Effect‬‬
‫يمكن حني مسار طيران الكرة اذا تم احداث دوران كاف لها قبل‬
‫اطالقها في الهواء‬
‫المسار المنحني لطيران الكرة ينجم عن ضبها بطريقة القطع‬
‫‪Sliced‬هذا التأثير معروف بتأثير ماكنوس‬
‫يحدث عندما تضرب في غير مركزها بحيث تحصل على دوران‬
‫حول محور عمودي فان الضغط الناتج يمكن ان ينتج عنه انحراف‬
‫كاف للكرة من مسارها المستقيم بحيث يمكن ان ينتج تسجيل هدف‬
‫في كرة القدم من ضربة ركنية مباشرة‬
‫تأثير ماكنوس يستخدم كثيرا في التنس والمنضدة الكولف‬
‫لتحديد اتجاه قوس الكرة يجب ضربها الى الجهة المعاكسة الى‬
‫جانب مركز ثقل كتلة الكرة‬
‫استخدام تأثير ماكنوس في تنفيذ الضربات الركنية بكرة‬
‫القدم‬
‫استخدام مبدأ ماكنوس في العاب المضرب‬