طاقة الوضع

طاقة الوضع :Potential Energy

هي تلك الطاقةالتي يمتلكها لاعب الجمباز حسب موقعه أو ارتفاعه . كلما زاد اللاعب من ارتفاع مركز الجاذبية لجسمه كلما زادت قيمة طاقة الوضع المختزنة في جسمه . يمكن تمثيل هذه الطاقة بالنسبة لمعظم مهارات الأجهزة مثل الأموال التي تودع في البنوك؛ حيث أن الطاقة المختزنة يمكن استعمالها فيما بعد لتسهيل القيام بالمهارة. وتقاس طاقة الوضع للاعب كنتيجة للقوة (mg)

ووحدتها نيوتن . وارتفاع مركز جاذبية الجسم( h ) فوق منسوب معين أو مركز التوازن وتقاس بالأمتار ( عادة : هو الارتفاع فوق سطح الأرض والارتفاع عن الجهاز) .             ( 6: 135)

طاقة الوضع = كتلة الجسم × التسارع الأرضي × ارتفاع الجسم = mgh

ووحدة الطاقة هنا هي نيوتن متر (Nm) أوجول Joule (J) ولذلك فإن مقدار الطاقة يتناسب طرديا مع الارتفاع ، بحيث إذا ضاعفنا الارتفاع (h) فنحن نرفع جاذبية الجسم وبذلك نضاعف أيضا مقدار الطاقة المخزونة في ذلك الجسم.                                             ( 6: 135)

بالرجوع إلي مهارة الدورة الخلفية المشروحة سابقا نجد أن مركز جاذبية لاعب الجمباز كان قد ارتفع  رأسيا مسافة 52, 1 م خلال  أداء المهارة ، فإذا افترضنا جسما كتلته 60 كجم فإن مقدار الشغل المبذول من قبل لاعب الجمباز لارتفاع مركز الثقل بمقدار 1025 م هو :

الشغل المبذول = الكتلة × تسارع الأرض × الارتفاع =mgh

      = 60 ×        10           ×  75, 1  = 750 جول ) J) أو 750( Nm)

في أقصي ارتفاع تصل إليه مهارة الدورة الخلفية فأن مقدار طاقة الوضع المكتسبة هي 750 جول وتمثل مقدار الطاقة المخزونة في جسم اللاعب بسبب الارتفاع .

يتضح مما سبق أ ن طاقة اللوضع تتغير خلال أداء مهارة الدورة الخلفية من صفر خلال البدء بالارتقاء ، وعند الهبوط عندما تكون السرعة المتجهة الرأسية في أقصاها ويكون الارتفاع = صفر وحتي أقصي قيمة تبلغ 750 جول في أقصي ارتفاع 25, 1 م.            ( 6: 136).

القدرة:

في المجال الرياضي ، اصطلح ان يستخد مصطلح القدرة في التعبير عن القوة المميز بالسرعة والمعنى الصحيح للقدرة ، هو ناتج ضرب القوة في السرعة التي سببتها هذه القوة ، فالانقباض العضلي الأقوى والأسرع له قدرة أعلى عنه في حالة أداء نفس الانقباضة ولكن بسرعة أقل .

ومن ناحية أخرى فإن القدرة عبارة عن معدل بذل الشغل لذا فإن كلا المصطلحين يعبر عنهما بنفس المعادلة:

P =    F.d             = F     d   

            t                       t

وفي مجال الميكانيكا الحيوية لا ينظر إلى القدرة باعتبارها معدلاً لبذل الشغل بقدر استخدامها كقوة مرتبطة بالسرعة ، فعلى سبيل المثال ، فإن قوة مقدارها 100 نيوتن تبذل بسرعة مقدراها 2 متر / ث يكون ناتجها (نيوتن متر/ ثانية) وهي القدرة الناتجة عن بذل هذا المقدار بهذا المقدار من السرعة .

ونظراً إلى أن القدرة ناتج عن كل من القوة والسرعة ، فمحاولة الوصول على مقدار أعلى من القدرة في أداء معين لا تعني الوصول إلى الحد الأقصى في أي من المتغيرين على حساب الآخر ، كأن نصل بالقوة غلى أقصاها على حساب السرعة أو العكس ولكن حقيقة ما يحدث هي الموائمة بين كلا المتغيرين للارتفاع بمستوى القدرة ، وتمثل الموائمة شكلا أساسيا في الكثير من الأداءات التي تتطلب مقادير عالية من القدرة ، وسوف نتناول ذلك بالتفصيل في فصل لاحق. (1: 41) .

لا يدخل حساب الزمن عند حساب الشغل المبذول ، فعندما يرفع شخص 200 كيلوجرام لمسافة 3 متر فإن ذلك يعني انه بذل شغل مقداره 6 كيلوجرام .متر ، بغض النظر عن الزمن المستغرق في ذلك ، والقدرة حسابها ، وبالتالي فإن معادلة حساب القدرة تتخذ الشكل       P = W

                                                    T  

حيث (P) هي القدرة ، (W) هي الشعل ، (t) هو الزمن ، وبما أن مسافة الشغل على الزمن تعني السرعة ، فإن المعادلة تتخذ الشكل (P= FV) وكلا شكلي المعادلات التي تستخدم لحساب القدرة ، يوضحان أن الآلة التي يمكن أن تبذل شغلاً أكثر في زمن محدد أو التي تستغرق زمناً أقل في بذل مقدار محدد من الشغل تكون أكثر قدرة.

ويستخدم نظام الوحدات الانجليزية وحدة الحصان وهي (550 رطل/ قدم/ ث) أما في النظام المتري فتستخدم (الوات Watt) والتي تساوي (جول / ثانية). (2: 228) .

هي معدل الشغل المبذول ، لذلك تحتوي على عنصر الزمن.

والقدرة القصوى (Maximal Power) وأحياناً يطلق عليها القدرة المتفجرة (Explosive Power) هي انتاج اتحاد أو امتزاج القوة والسرعة Strength and speed  ، فإذا كان هناك شخصان كل منهما يرفع ثقل قدره 200 رطل لمسافة 3 أقدام ، ولكن أحدهما قادر على رفع هذا الثقل بسرعة مضاعفة لسرعة الآخر ، فعليه تكون قدرته ضعف الآخر ، علماً بأن كمية الشغل تكون واحدة للإثنين . (3: 167)

وبالمثل ايضاً إذا تحرك شخصان بنفس السرعة ، ولكن أحدهما تحرك ضد مقاومة مضاعفة عن مقاومة الآخر ، فيبذل قدرة ا]

القدرة = القوة × السرعة

  وهذه المعادلة تشير غلى القدرة المتفجرة المبذولة . وهي (القوة) المميزة بالسرعة ، وتعرف بأنها القدرة على الانجاز بأقصى قوة في أقصر زمن ممكن ، أو بأقصى قوة في اقصر زمن ممكن ، أو بأقصى سرعة ممكنة . وهذا المصطلح. القدرة . يستخدمم أكثر عند الرياضيين والفسيولوجين عن مصطلح الشغل  (3: 68 ) 

إن القدرة (القوة المميزة بالسرعة) لها أهميتها في الأداء الرياضي الذي يتطلب القدرة على دفع الجسم مسافة معينة أو القدرة على رمي أو قذف أداة بسرعة لمسافة أو ارتفاع معين.

الضاربة أثناء حدوث الاتصال:

ومن ثم فإن القدرة لها تطبيقات عديدة في مختلف المسابقات الرياضية  .فعند قذغ أو ركل أو ضرب شيء ما ، فإنه يمكن تحديد القدرة بواسطة مجموع القوة مع السرعة.

فعلى سبيل المثال إا اضاف لاعب البيسبول مزيد من القوة للمضرب أثناء الضرب 

عوامل زيادة القدرة :Increasing power

رغم أن القدرة تتكون من مكون القوة ومكون السرعة ، فهي يمكن أن تزيد بزيادة مكون القوة أو زيادة مكون السرعة الانقباض العضلي ، أو زيادة كلا المكونين . وعادة يكون أفضل وسيلة لزيادة القدرة وهو زيادة مكون القوة .

أهمية القدرة Significance of Power

مكون القوة:

هناك العديد من البحوث والدراسات قدمت الدليل على أن زيادة قوة العضلات المادة للرجلين من خلال برنامج تدريبي بالأثقال كان له تاثير مستمر وايجابي في القدرة على الوثب العمودي ، والذي يعتبر اختبارا للقدرة.

مكون السرعة:

ان مفتاح مكون السرعة كعامل القوة هو زيادة سرعة انقباض العضلات التي تسبب الحركة (المشاركة في الأداء)

ويمكن تحقيق ذلك على أكمل وجه بواسطة زيادة القوة كما تم توضيحه من قبل 

مكون السرعة: 

ان مفتاح مكون السرعة كعامل القوة هو زيادة سرعة انقباض العضلات التي تسبب الحركة (المشاركة في الأداء)

ويمكن تحقيق ذلك على أكمل وجه بواسطة زيادة القوة كما تم توضيحه من قبل.

مثال

المبادئ الميكانيكية لحركات الرمي:

    

وللمزيد من الفهم عن كيفية محاولة تحليل أي نمط حركي أساسي ، سوف يتناول النط الذي يتم فيه الرمي من أعلى ، حيث يوضح شكل 133 الشكل الذي تتخذه أجزاء الجسم خلال أداء هذا النمط فمع الخطوة الأولى للامام فإن اللاعب يبدا في الاعداد ومرجحة الجزع أما الطرف البعيد الذي يتمثل في حزام الكتف والذراع فيبقى في الوضع خلفا حتى يستكمل الجزع مرجحته ولفه لمواجهة الحركة في اتجاه الرمي وبالنظر غلى القاعدة التي تحكم حركة الوصلات في هذه الحالة سوف نجد ان الحركة تنتقل من القاعدة

إلى النهاية الحرة أو بمعنى من الأقرب إلى الابعد بالنسبة للمحور الأساسي للجسم ومن الأكثر كتلة إلى الاقل كتلة (تلك هي محددات حركة الوصلات).

وبناء على ذلك أن هناك 6 أجزاء أو وصلات تشارك في عملية الرمي وهذه الوصلات (الحوض – الجزع – حزام الكتف – الذراع – الساعد – اليد) ولكل منها حركته الخاصة به وفقا لما تفصله للمحور الأصلي  للجسم وهذا التفصيل ياتي على النحو التالي (مفصل الفخذ – العمود الفقري – القصي الترقوي – الكتف – المرفق- المفصل الزندي الكعبري – رسغ اليد) وهي بنفس الترتيب السابق الإشارة إليه بالنسبة للوصلات.

المراجع:

1-طلحة حسين حسام الدين :  الميكانيكا الحيوية الأسس النظرية والتطبيقية ، دار الفكر العربي ، 1993.

2-طلحة حسام الدين ، سيد عبد الرشيد ، مصطفى كامل أحمد ، وفاء صلاح الدين ، علم الحركة التطبيقيى ـ مركز الكتاب للنشر.

3-عصام محمد أمين حلمي ، محمد جابر أحمد : الترديب الرياضي (اسس ، مفاهيم ، اتجاهات) 1997.

4-كمال عبد الحميد ، سليمان علي حسن : الميكانيكا الحيوية وطرق البحث العلمي للحركات الرياضية .

5-عادل عبد البصيرعلي : الميكانيكا الحيوية والتكامل بين النظرية والتطبيق في المجال الرياضي ، مركز الكتاب للنشر .

6-محمد إبراهيم شحاتة ،: التحليل الحركي لرياضة الجمباز ، المكتبة المصرية . 

تم بحمد الله تعالى 

مع خالص التمنيات بالتوفيق 

طلاب شعبة  ( 4 )

قـــســـم

المناهج وتدريس التربية الرياضية

العام الجامعى 2008 /2009