Jawatan kuasa Olimpik A.S. Menggalakkan perkembangan biomekaniks untuk peningkatan prestasi athlet elit Pusat Latihan Olimpik menyediakan perawatan da

Transcription

1 Asas Biomekaniks dalam Pendidikan Jasmani dan Sukan Mengapa biomekaniks penting dalam pendidikan jasmani, sains senam dan sukan? Terangkan prinsip dan konsep mekaniks yang berkaitan dengan pergerakan, imbangan, tuas dan daya. Bagaimanakah prinsip dan konsep digunakan dalam teknik sukan dan kemahiran fizikal? Kinesiologi Pengajian saintifik terhadap pergerakan manusia Elemen anatomi dan fisiologi yang menghasilkan pergerakan Tujuan kinesiologi - Bergerak dengan selamat - Bergerak dengan berkesan - Bergerak dengan cekap Biomekaniks Memahami pergerakan dan aksi manusia dan peralatan sukan melalui aplikasi prinsip mekaniks dalam fiziks Kinesiologi berhubungkait rapat dengan biomekaniks Prinsip dari kedua bidang boleh diaplikasikan ke bidang biologi, fisiologi, kejuruteraan, terapi fizikal dan kerja dan perubatan juga. Perkembangan Sejarah Biomekaniks wujud daripada pendidikan jasmani sebagai bidang kajian khusus pada pertengahan 1960an dan 1970an. Era kinesiologi lewat 1800an-awal awal 1990an) - aplikasi mekaniks pada kajian pergerakan - Nils Posse: Kinesiologi Khas dalam Jimnastik Pendidikan Perkembangan Ikhtisas 1963: AAHPERD tubuhkan Bahagian Kinesiologi dan pada 1993 dikenali sebagai Akedemi Biomekaniks 1973: International Society of Biomechanics 1982: International Society for Biomechanics in Sport (ISBS) Journals : Journal of Biomechanics : Journal of Applied Biomechanics : Sports Biomechanics (ISBS) 1

2 Jawatan kuasa Olimpik A.S. Menggalakkan perkembangan biomekaniks untuk peningkatan prestasi athlet elit Pusat Latihan Olimpik menyediakan perawatan dan teknologi untuk menguji dan menganalisiskan prestasi Kepentingan Biomekaniks Lebih memahami tubuh badan manusia serta pelbagai daya dalaman dan luaran yang mempengaruhi pergerakan Memberikan pengetahuan saintifik yang boleh meningkatkan prestasi Untuk meningkatkan teknik, peraltan dan keselamatan dalam sukan Untuk reka bentuk dan menjalankan program bagi meningkatkan kemahiran pregerakan individu (PJ Suaian) Bidang Pengkhususan Biomekaniks Perkembangan (Developmental Bioechanics) - mengkaji pola pergerakan dan bagaimana pola pergerakan berubah sepanjang hayat dan pelbagai kekurangan keupayaan Biomekaniks senam - untuk mencapai kelebihan bersenam dengan sepenuhnya dan mengurangkan risiko kecederaan Bidang Pengkhususan Mekaniks Pemulihan - kajian tentang pola pergerakan orang yang tercedera atau yang berkurang upaya Reka bentuk peralatan Meningkatkan prestasi melalui perubahan peralatan Bidang Pengkajian Utama Aspek biologi dalam pergerakan manusia Mekaniks - Statiks: mengkaji faktor-faktor berkaitan sistem yang tidak bergerak atau pergerakan yang konstan - Dinamiks: mengkaji faktor-faktor mekanikal berkaitan sistem dalam pergerakan - Kinematiks - Kinetiks Sampel Persoalan Kajian Bagaimanakah pergerakan larian berubah dalam kanak-kanak? kanak? Bagaimanakah daya bergabung supaya menghasilkan kuasa yang maksimum dalam servis tenis? Bagaimana kasut sukan boleh direka bentuk supaya mengurangkan kecederaan di atas turf sintetik? Apakah posisi badan yang terbaik dalam gaya renang kupu-kupu? kupu? 2

3 Halaju (velocity) - kelajuan dan arah badan Pecutan (acceleration) - perubahan dlm halaju pada kelajuan ataupun arah Halaju bersegi - sudut dlm rotasi pada unit masa tertentu Pecutan bersegi - perubahan halaju bersgi pada satu unit masa Jisim Jumlah bahan dalam sesuatu objek Daya - Sebarang aksi yang boleh mengubahkan pergerakan sesuatu objek Tekanan - Nisbah daya pada kawasan yang dikenakan daya Tarikan Bumi (gravity) - daya semulajadi yang menarik semua objek ke pusat bumi - pusat graviti Geseran (friction) - daya yg berlaku apabila dua permukaan berkontak dan terhasil daripada pergerakan satu permukaan atas lain Kerja - daya yang diaplikasikan pada suatu badan melalui satu jarak dan dalam arah daya itu Kuasa - jumlah kerja yang tercapai dalam satu unit masa Tenaga - kapasiti badan untuk berkerja - tenaga kinetik - tenaga potensi Tork (torque) - memulas, berpusing, atau daya rotasi berkaitan dengan penghasilan pecutan bersegi Prinsip Mekanikal: Imbangan Lebih rendah pusat graviti pada bes sokongan, lebih imbangan Lebih dekatan pusat graviti pada pusat bes sokongan, lebih imbangan badan Imbangan boleh ditambah dengan meluaskan bes sokongan 3

4 Prinsip Mekanikal: Pergerakan Hukum Newton Pertama (hukum inertia) sesuatu objek akan kekal dalam keadaan asalnya, iaitu dalam keadaan pegun atau dalam keadaan halaju seragam jika tiada daya luar bertindak ke atas objek itu Prinsip Mekanikal: Pergerakan Hukum Newton Kedua (Hukum Pecutan) kadar perubahan halaju adalah berkadar terus dengan daya paduan yang bertindak ke atas objek itu pada arah yang sama dengan arah tindakan itu. Prinsip Mekanikal: Pergerakan Hukum Newton Ketiga (Hukum Aksi dan Reaksi) untuk setiap daya tindakan, terdapat satu daya tindak balas yang mempunyai magnitud sama dan bertindak pada arah yang bertentangan Pergerakan Pergerakan Linear - pergerakan dalam garisan lurus dari satu titik ke satu titik Pergerakan Rotasi - pergerakan sesuatu badan mengelilingi pusat rotasi yang dikenali sebagai axis Prinsip Mekanikal: Tuas Tuas alat mekanik yang digunakan untuk menghasilkan suatu pergerakan berpusing pada satu titik yang kukuh yang dikenali sebagai axis Komponen tuas - fulkrum pusat atau axis rotasi - tangan rintangan jarak dari fulkrum ke beban yang dikenakan daya Tuas Kelas satu - fulkrum antara beban dan daya Kelas dua beban antara fulkrum dan daya Kelas ketiga daya antara fulkrum dan beban 4

5 Leverage Lever is defined as a rigid bar which revolves around a fixed point known as an axis, with a force to move it, and a resistance to be overcome by it. Force = effort Axis = fulcrum Resistance = weight In the body a bone or a combination of bones composes a rigid bar known as a lever. The axis passes through a joint, and is the point around which the lever moves. The application of force is at the attachment of one or more muscle producing force, and the force is caused by the contractions of the muscle. 5

6 The point of resistance is the centre of gravity of the body segment being moved, plus the center of gravity of any external weight or resistance. Resistance may be either the weight of the body segment alone, weight of the segment plus external weight, or the application of an external force as in working against an opponent. Two separate arms Force arm Resistance arm Lever Arms Mechanical Ratio The ratio between the two arms of the leer determine the mechanical ratio of the lever. Mechanical ratio in human body different for every movement at every joint. Mechanical ratio might appear to be constant, it is actually a variable. In some cases the mechanical ratio can be purposely adjusted by changing the point of resistance or by shortening the lever. Force Vs Speed Example Whenever FA is longer than RA, mechanical advantage to the application of FA at the sacrifice of speed, and the lever is known as FORCE LEVER. When RA is longer than FA, mechanical advantage to speed and range of motion at the sacrifice of force, and is known as SPEED LEVER. 6

7 Important Notes on Levers First class lever may produce either kind of advantage depending on the relative position of the axis. In second class lever, the RA is always shorter than the FA. Therefore, second class lever are always FORCE LEVER In third class lever, the FA is always shorter than the RA. Therefore, it is always SPEED LEVER Important Notes on Levers Most levers in the human body are either first class or third class, with third class being the most prevalent. Most of the levers in the human body are speed levers what does that mean? Important Notes on Levers The exact mechanical ratio varies considerably among the different joint movements, and it varies in the same movement at different points through a range of motion. Achieving optimum leverage is fundamental to correct technique in a variety of performances. Sports Implements as Levers Baseball bat, badminton racquet when held in hand, becomes a lever. Separate lever Extension of a body lever Practical Application Nothing can be done in the human body to change the FA, but much can be done to change the RA the proportion length of the two. Variation occur by flexing or extending the acting joints, this increasing or decreasing the length of the lever. Lever lengthens, >speed; Lever shorten, >force Important Concepts All motor movements of the body involve the use of simple machines, with the lever being by far the most frequently used machine in the body. The are three kinds of levers: first class, second class and third class levers. Third class levers are the most prevalent in the human body. There are several first class levers and very few second class levers. 7

8 Important Concepts Each lever has a FA and RA. The ratio between the two arms is the mechanical ratio of the lever. From the practical point of view a body lever can be lengthened by adding to the body part an implement such as a golf club, badminton racquet, baseball bat. Important Concepts In the use of a lever or any other simple machine, either speed or the ability to apply force can be gained by sacrificing the other. In the wheel and axle arrangement, the ability to apply force is gained when the wheel is turned in order to apply force with the axle. Speed is gained when axle is turned. Important Concepts The pulleys that exist in the human body are simple pulleys which only change the direction of pull and do not change the mechanical ratio. The correct application of machines (mechanics) in the human body is fundamental to correct technique or motor performance. Prinsip Mekanikal: Daya Kesan sesuatu objek terhadap objek lain Penghasilan Daya - dihasilkan oleh aksi otot. Otot yang lebih kuat akan hasil lebih daya Aplikasi Daya - daya sesuatu objek paling berkesan apabila daya diaplikasikan dalam arah pergerakan objek tersebut Daya Peralatan Penyerapan Daya - impak sesuatu daya haruslah dikurangkan beransuran dan di sebarkan pada permukaan yang besar Komputer simulasi Cinematgrafi Stroboskopi videografi Anthropometri Peralatan masa Elektrogoniometri Elektromiografi Dinamografi telemetri 8

9 Analisis Analisis Kuantitatif - terhasil dari penggunaan alatan Analisis Kualitatif (cadangan pemerhatian) - Posisikan diri supaya dapt melihat komponen kemahiran yang penting. Gunakan pelbagai tempat yang sesuai. - Perhatikan prestasi beberapa kali supaya dapat mengenalpasti masalah yang kerap Analisis - Gunakan kaedah pemerhatian whole- part-whole - Pastikan fokus pada pelaku dan juga alat - menilai keberkesanan pergerakan secara keseluruhannya - Gunakan senarai semak untuk membantu pemerhatian Masa Depan Teknologi akan teruskan kemajuan pengetahuan Kegunaan kepelbagaian disiplin akan memudahkan integrasikan data dari pelbagai sumber Kefahaman lebih tentang pergerakan manusia akan membantu cari jawapan terhadap masalah keupayaan sepanjang hayat Lebihkan kajian terhadap wanita dan yang berusia? 9