هنگام تماشای مسابقات فوتبال جام جهانی از تلویزیون، می بینید که یک بازیکن با موفقیت یک ضربه برگردان را به زیبایی تمام به ثمر می رساند و در پی آن فریاد شادی هزاران تماشاگر به آسمان بلند می شود. ظاهرا تکنیک مورد استفاده او بسیار پیچیده است. او بالا تنه خود را به عقب باز کرده، دست خود را روی زمین می گذارد و با پرتاب ناگهانی پای خود به سوی توپ، آن را با روی پا به قعر دروازه حریف می فرستد. سپس در حالی که خودش چگونگی به ثمر رسیدن گل را به چشم ندیده، و تنها با احساسی که از گیرنده های درونی مفاصلش دریافت می کند، در یک لحظه، با نگاهی به سوی دروازه و در حالی که از روی زمین بلند می شود ، به بازیکنان داخل زمین نگاه می کند. او با شنیدن فریاد شادی تماشاگران از به ثمر رسیدن ضربه اش مطمئن می شود. با خود می اندیشید او چگونه می تواند با این روش عجیب به توپ ضربه بزند و خودش کم ترین آسیبی نبیند؟!
بیومکانیک حرکات ورزشی علمی است که می تواند اطلاعاتی را در پاسخ به این گونه سوالات درباره حرکات انسان در اختیارتان قرار دهد. اما بیومکانیک چیست؟ واژه بیومکانیک را می توان به دو بخش تقسیم کرد: پیشوند بیو و ریشه کلمه مکانیک. پیشوند بیو نمایانگر این است که بیو مکانیک در ارتباط با سیستم های زنده یا بیولوژیکی ( زیست شناختی) است. ریشه مکانیک نیز نشاندهنده این است که بیومکانیک با تجزیه نیروها و اثرات آن ها ارتباط دارد. بنابراین می توان بیومکانیک را به عنوان مطالعه ساختار و عملکرد سیستم های بیولوژیکی با استفاده از روش های مکانیکی تعریف کرد؛ و بالاخره بیومکانیک ورزشی را با عنوان مطالعه نیروها و اثرات آن ها بر انسان در ورزش و تمرین تعریف می کنیم.
هدف اصلی بیومکانیک ورزش و تمرین، بهبود اجرا در تمرینات یا در مسابقات ورزشی است. هدف دوم آن جلوگیری از آسیب دیدگی و توانبخشی است که می تواند جزئی از هدف اصلی بیومکانیک نیز در نظر گرفته شود:
الف - بهبود اجرا در تمرینات یا در مسابقات ورزشی
1- بهبود اجرا
متداول ترین روش برای بهبود اجرا در بسیاری از ورزش ها، اصلاح تکنیک ورزشکار است. این عمل به دو روش امکان پذیر است. در روش اول مربیان ورزشی روش های کیفی تجزیه و تحلیل بیومکانیکی را در امر آموزش و مربیگری روزانه خود به کار می بندند تا موجب اصلاح تکنیک ورزشکاران شوند. در روش دوم یک محقق بیومکانیک ورزشی، روش های کمّی تجزیه و تحلیل بیومکانیکی را برای یافتن تکنیک های جدید به کار می برد، که این روش ها بعدا به معلمان و مربیان انتقال می یابد تا از آن ها استفاده کنند.
برای مثال فرض کنید به عنوان یک مربی می بینید که یکی از ورزشکاران شما در رشته فوتبال، هنگام تکمیل اجرای ضربه کرنر و ارسال توپ به روی دروازه، و در صورت امکان وارد کردن آن به داخل دروازه، مشکل دارد. ممکن است برای کمک به تکمیل موفقیت آمیز این تکلیف،4 پیشنهاد به او بدهید:
1- پای ضربه خود را بیشتر به عقب ببرد.
2- با قدرت و سرعت تمام پای ضربه خود را به جلو پرتاب کند.
3- به کنار توپ ضربه بزند.
4- پس از اجرای ضربه، پای خود را به سمت مخالف ادامه حرکت دهد.
این پیشنهادات منجر به اجرای بهتر ورزشکار می شوند، زیرا منطبق بر اصول بیومکانیکی هستند. موارد 1 و 2 موجب می شوند تا پای ورزشکار بدون آسیب دیدگی بتواند قدرت و سرعت لازم را برای ارسال توپی به فاصله حدود 25- 20 متری اعمال کند. مورد سوم کمک می کند تا یک ضربه کات دار به توپ وارد کند و موجب بروز اثر مگنوس بر توپ شود؛ و مورد چهارم باعث می شود توپ به سمت دروازه پرواز کند و در صورتی که به درستی نواخته شود، به طور مستقیم وارد آن شود. به درستی که یکی از زیباترین و نادر ترین ضربه های ارسال از روی نقطه کرنر همین نوع است.
این رایج ترین حالتی است که در آن بیومکانیک به نتیجه یک مهارت تاثیر می گذارد. مربیان ورزشی بدین ترتیب از دانش بیومکانیک خود برای تعیین اینکه چه کارهایی می تواند برای بهبود اجرا کمک کند، بهره می برند.
2- اصلاح تکنیک ها
دومین حالت کلی که بیومکانیک در بهبود اجرا مشارکت می کند، زمانی رخ می دهد که محققان بیومکانیک تکنیک های جدید تر و موثر تر را توسعه می دهند. آنان با یافتن اصلاحات کوچک در نحوه اجرای آن ها تغییرات کوچکی را پیشنهاد می کنند که گاهی نتایج بزرگ و جالبی را به بار می آورد.
برای مثال فکر می کنید اگر فاصله یک ضربه آزاد مستقیم با دروازه 30 متر باشد، بازیکن با چه زاویه ای باید به توپ ضربه بزند که علی رغم پرش یک متری بازیکنان صف دفاع تیم مقابل، توپ از بالای سر آنان به شکلی موجی پرواز کرده و بالاخره دور از دسترس دروازه بان به طرزی باور نکردنی وارد دروازه شود. بازیکن چگونه باید سرعت و جهت وزش باد را محاسبه کند؟ یک بازیکن با تجربه بارها این موقعیت را در زمان تمرین بدست آورده اما چند بازیکن حرفه ای در سطح جهان هستند که می توانند در شرایط واقعی بازی این ضربه را به گل تبدیل کنند؟ مسلما محققان بیومکانیک با طراحی نرم افزارهای کامپیوتری و با فرض وجود و عدم وجود جریان باد موافق و مخالف و با سرعت های گوناگون باد، قادرند پیشنهادات مناسبی را به بازیکنان و مربیان در شرایط مختلف بازی بدهند. همچنین در فواصل مختلف فاصله توپ با دروازه شرایط به گونه ای تغییر می کند که زاویه حمله به توپ نیز متفاوت خواهد بود. در این خصوص آزمایش در تونل باد یکی از مهم ترین ابزار ها در دست محققان است.
در رشته های مختلف ورزشی همچون پرتاب نیزه، پرش ارتفاع، اسکی صحرا نوردی، شنا و ژیمناستیک نیز می توان مثال های متعددی را در همین خصوص ارایه کرد.
3- اصلاح وسایل ورزشی
به جز موارد فوق، بیومکانیک از چه راه های دیگری می تواند به بهبود اجرا کمک کند؟ نقش بیومکانیک ورزشی در طرح های اصلاحی تجهیزات و وسایل رشته های مختلف ورزشی چیست؟
تقریبا در هر ورزشی، کفش و لباس جزو لوازم مورد استفاده ورزشکاران به حساب می آیند. همچنین لباس ها و لوازم پوشیدنی می توانند به طور مستقیم یا از طریق جلوگیری از بروز صدمه بر اجرا تاثیر بگذارند. در بسیاری از رشته های ورزشی افزون بر کفش و لباس، سایر عوامل محیطی نیز روی اجرای ورزشکاران موثر است.
چگونه شرکت های معروف تولید کننده وسایل ورزشی ادعا می کنند که کفش تولیدی انان در مسابقات فوتبال موجب بروز کم ترین آسیب دیدگی و خستگی در ورزشکاران می شود؟ و یا به دلیل انطباق کاملی که توپ تولیدی شرکت بخصوصی با استانداردهای قوانین فدراسیون جهانی فوتبال دارد به زیبا تر شدن هر چه بیشتر بازی کمک خواهد کرد؟ در مورد تولید وسایل سایر رشته های ورزشی نیز مانند گلف، تنیس و تنیس روی میز، دو و میدانی ، ژیمناستیک و دهها رشته ورزشی دیگر می توان مثال های متعددی از مشارکت محققان بیومکانیک ارایه کرد.