ميكانيكية وفسيولوجيا الطاقة الحركية

[الدكتور وليد احمد عواد الكبيسي]

ميكانيكية وفسيولوجيا الطاقة الحركية

الطاقة” تعني قدرة الجسم على إنجاز شغل ما” ومن مميزاتها الطاقة لا تخلق من العدم ولاتفنى، ويمكن تحويل الطاقة من شكل إلى آخر وللطاقة أشكال متعددة، إذ يهمنا في هذا المجال الطاقة الميكانيكية، فالرياضي عند أداء حركة معينة فإنه يمتلك طاقة ميكانيكية تدعى بالطاقة الحركية، وتختلف تلك الطاقة باختلاف وضعيته في أثناء الحركة، فضلاً عن كتلته وسرعته في أثناء الإداء، إذ أن مفهوم الطاقة الحركية بشكل عام يعني حاصل ضرب نصف الكتلة في مربع سرعته.
الطاقة الحركية= 1/2الكتلة×( السرعة)2. أو الطاقة الحركية= الكتلة ×(السرعة)2/2.
وتقاس الطاقة بوحدات الكتلة(كغم)، وحدات السرعة( متر/ ثانية) وتعني بـــ(الجول) أي وحدات قياس الشغل.
وتختلف الطاقة في حركات الجسم الخطية، عن الطاقة في أثناء الحركات الدورانية، إذ إن درجة الاختلاف في مقدار الطاقة التي يمتلكها الجسم في الحركات الخطية عنها في الحركة الدورانية تعتمد على سرعة كل جزء من أجزاء جسمه نسبة لأجزاء الجسم الآخرى، واذا ما رمزنا لكل جسم برقم ما، فإن الطاقة الحركية لكل جزء هي ط1 ،ط2،ط3 … وهكذا فالطاقة الحركية الكلية للجسم تساوي مجموع الطاقة الحركية لأجزائه.
الطاقة الحركية الكلية= ط1+ط2+ط3… وهكذا. وقد عرف المختصون الطاقة الحركية” بأنها مقدرة جسم الانسان على الحركة لمسافات بعيدة إلى أن يتوقف تحت تأثير القوة الخارجية المعيقة.أو بأنها الطاقة التي يكتسبها الجسم أو الاداءة نتيجة لحركتها، حيث ان مقدار هذه الطاقة يختلف تبعاً لاختلاف كتلة الجسم أو اجزائه وسرعته في أثناء الاداء. وتعرف بأنها الطاقة التي يكتسبها الجسم نتيجة لحركته، وبما أن الطاقة ضرورية للإنسان فإنها تساعد الرياضي على التغلب على المقاومة الداخلية ليصل إلى قمة السرعة من خلال التوافق العصبي العضلي. وهذا يعني، بأن الطاقة الحركية قدرة الرياضي على التغلب على المقاومة لإداء حركته وبسرعة، ويعتمد مدى الحركة وسرعتها على مقدار الشغل المنجز من قبل العضلات، والذي يتوقف على طبيعية توافق للجهازين العصبي العضلي. لذا فإن للشغل دوراً اساسياً وضرورياً لاكتساب الجسم للطاقة سوى كانت تلك طاقة. طاقة حركية( وكما وضح أعلاه) أو طاقة كامنة (طاقة الوضع)والتي تعرف بأنها تلك الطاقة التي يمتلكها الجسم والناتجة عن تغير في ارتفاع الجسم للوضع معين من الثبات. فعندما يكون الجسم في مكان مرتفع عن الارض يكون مكتسباً طاقة بحكم الوضع في أثناء الثبات وعندما تقفز في مكانك فإن الطاقة تلك تسمى( طاقة الوضع)، إذ أن الجسم المتحرك يحتوي بحكم حركته على طاقة للحركة والتي تزداد بزيادة كتلة الجسم وسرعته( أي يتوقف على مقدار الشغل المنجز المسبب الحقيقي لاكتساب الجسم الطاقة). وهذا يعتمد على قوة وزن الجسم عند القفز(طاقة الوضع)والتي تعادل حاصل ضرب الوزن في فرق الارتفاع بين وضعيه الابتدائي والنهائي. وفقاً للقانون التالي.
شغل القوة العمودي= الوزن ×فرق الارتفاع.
وبما أن الوزن= ك×ج.
إذن الشغل القوة العمودي= ك×ج×ع لذلك فإن الطاقة الكامنة= ك×ج×ع وهي نفس معادلة الشغل، وبذلك فإن الشغل= الطاقة الكامنة، سواء كان ذلك الشغل عمودياً أو أفقيا. ومن خلال ذلك يتبن بأن الطاقة الحركية هي كمية ميكانيكية تتناسب طردياً مع سرعة الرياضي أي كلما زادت السرعة زادت الطاقة الحركية، بينما الطاقة الكامنة تدخل في تحديد الارتفاع(العمودي) أو المسافة( الأفقية) والذي يحققه الرياضي عندما يكون في الهواء، أو عندما يتغير ارتفاع مركز ثقل الجسم لحظات الارتكاز ولحظات مس الارض وتركها خلال خطوات الركض بالاعتماد على مقدار السرعة التي يمتلكها العداء. وبذلك فإن الطاقة الكامنة= الطاقة الحركية ويعتمد ذلك على تحولات أشكال الطاقة إلى آخرى وهذا يعتمد على الناحية الفسولوجية، أذ أن تفاعل القوى الميكانيكية الاساسية خلال حركة الجسم البشري مع السيطرة والتحكم الكامل هذا الأداء من خلال الجهاز العصبي و وردود الأفعال والإدراك الحسي وفقاً لهدف من الإداء أو الحركة لغرض تنفيذها هذا الإداء وتحقيق الإنجاز بالاعتماد على توضيح العلاقة بين السبب والنتيجة، فالانخفاض التدريجي في الطاقة الحركية من الناحية الميكانيكية يعتمد على الانخفاض التدريجي المتوقع لمعدل السرعة لانخفاض في مستوى العمليات الفسيولوجية وبشكل تدريجي لإحساس الرياضي بالتعب الناتج
عن مخلفات الأيض، ولعل من أهمها بدء ترسب حامض اللاكتيك لبدء خروجه من العضلات إلى مجرى الدم بسبب الدين الاوكسجيني وظهور العتبة الفارقة اللأكتيكية، لذلك نلجأ على سبيل المثال إلى تدريبات التحمل الخاص في فعاليات الأركاض (400م و800م) ، وبالشدة القصوى أو القريبة من القصوى لأحداث تغيرات كيميائية في العضلة، ولعل من أهمها زيادة السعة اللاهوائية ،أذ أن تدريبات السرعة والقوة المنتظمة تؤدي إلى زيادة سعة القدرات اللاهوائية، من خلال زيادة مخزون الطاقة من العضلات(ATP-PC) وارتفاع معدل فاعلية الإنزيمات اللاأوكسجينة ATPase وانزيم CPK( فوسفوكيناز) والتي تسهم في انشطار مصادر الطاقة اللاأوكسجينية(ATP-PC)، فضلاً عن الزيادة في أيونات الشوارد(Na+،K+ ،Ca++،Mg++) والتي تساهم في إحداث فرق الجهد للخلية العصبية، مما يسب سريان الفعل الكامن ومن ثم تحسين سرعة تردد الاشارات العصبية وتجميعها في أثناء العمل العضلي مما يؤدي إلى زيادة عدد الوحدات الحركية المشاركة وتحسين تزامن عملها.وهذا ما ينعكس على متغير الطاقة الحركية ميكانيكاً، إذا ما علمنا بأن الطاقة الحركية= 1/2 الكتلة×( السرعة)2. وهذا يعني الثبات المطلق لمتغير كتلة الجسم على حساب زيادة القوة للمجاميع العضلية القائمة بالعمل، وتتبلور هذه العلاقة من خلال القانون أعلاه، إذ إن أعلى مقدار للسرعة يحب أن ينسجم مع مطابقة مقادير هذه السرعة مع الحركة المطلوبة وإلى زمن الاداء والذي يجب أن يكون مناسباً مع سرعة الحركة المطلوبة، ( أي بمعنى أن التغير في الطاقة الحركية إيجابيا أو سلبياً يعتمد على السرعة التي يحققها الرياضي)، لذلك نلاحظ العداء (400 م) في ثلث الربع الأول يميل إلى زيادة مسافة التعجيل(التعجيل التزايدي) نتيجة تطور الشعور العضلي وقدرة إحساس العداء بالحركة، إذ كلما طالت مسافة التعجيل ، كلما حصل العداء على إنجاز أفضل، ويتوقف ذلك على كمية القوة المبذولة من قبل العداء لحين بلوغه السرعة القصوى، إذ إن العداء يقوم بقطع مسافات متساوية بأزمنة غير متساوية، وهذا يتم عن طريق التناسق الجيد لطول الخطوة وترددها كمحددات لمعدل السرعة، لذا يبذل العداء قوة ذاتية من أجل تغيير حالته الحركية دائماً وهذه القوة تكون ضد القوة الخارجية ويتفق ذلك مع قانون نيوتن الاول والثاني للحركة، فيما يكون وضع العداء في الثلث الأخير يميل للمحافظة على متغير الطاقة الحركية ، من خلال المحافظة على معدل السرعة التي بدأت بالإنخفاض التدريجي نتيجة للتعب الحاصل في العضلات خلال الاجزاء الاخيرة من مراحل السباق، إذ إن هناك علاقة بين سرعة الركض والتعب العضلي وخطوة العداء عند أداء جهد قصوي طويل الأمد نسبياً والذي تبلور من خلال مقدار الدفع الذي يبذله العداء في كل خطوة على الرغم من ظهور التعب الذي يقع على كاهل العداء في هذه الفعالية ، والذي قد ضمن شروط وارتباطات خاصة بنوع الفعالية مما حسن من الكفاءة العضلية على تحمل التعب المصاحب والمرتبط مع الجهد القصوى للعضلات العاملة ، من خلال إثارة الاجهزة الوظيفية لزيادة كفاءتها للإنتاج الطاقة اللاهوائية،) وهنا تبرز أهمية التدريبات اللاهوائية وبشدة العالية على تحسين زيادة نظام إنتاج الطاقة اللاكتيكيي ، والذي يسمح بمستويات عالية من الكفاءة العضلية ومستويات أفضل من حامض اللاكتيك، نتيجة لنقل الأوكسجين الكترونياً مما يقلل التعب، وينعكس ذلك على مقدار الطاقة حركية ومن ثم على أختزال الزمن ، من خلال الحصول على أعلى مقدار للسرعة والتي يجب أن تنسجم مع مطابقة مستويات هذه السرعة مع الحركة المطلوبة وإلى زمن الاداء إذ إن متغير السرعة يعد احد المقاييس الاساسية في حساب مقدار الطاقة الحركية.

[الكاتب]

المشاركات