Cập nhật lần cuối vào 31/05/2022
Mục lục
KHÁI NIỆM VỀ SINH CƠ HỌC VÀ CÁC CÁC LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
Sinh cơ học và Vận động học
Vận động học (kinesiology): là môn khoa học nghiên cứu vận động của con người nói chung. Vận động học bao gồm nhiều môn học, nghiên cứu về các lĩnh vực như giải phẫu, sinh lý, tâm lý, sinh cơ học… có liên quan đến vận động.
Sinh cơ học (biomechanics): là môn khoa học nghiên cứu vận động của hệ thống sinh học bằng cách áp dụng cơ học. Như vậy sinh cơ học riêng biệt hơn vận động học.
(Cơ học: là một nhánh của vật lý học mô tả vận động và tác động của các lực lên các vật thể và hệ thống cơ học).
Giải phẫu học và Giải phẫu học chức năng
- Giải phẫu học: Nghiên cứu cấu trúc của cơ thể (chú trọng đến cấu trúc)
- Ví dụ: nghiên cứu cơ nhị đầu
- Giải phẫu học chức năng: nghiên cứu các thành phần của cơ thể cần để đạt được vận động có mục đích (chú trọng vào chức năng)
- Ví dụ: phân tích động tác co của cơ nhị đầu.
Vận động thẳng (tuyến tính) và vận động góc
- Vận động thẳng (linear motion), còn được gọi là vận động tịnh tiến (translational motion): là vận động dọc theo một đường thẳng hoặc cong trong đó tất cả các điểm của cơ thể hoặc vật thể di chuyển cùng một khoảng cách trong cùng một thời gian.
Hình 1-1 Ví dụ về vận động thẳng. Các phương pháp áp dụng phân tích vận động thẳng là đánh giá vận động (hướng, đường đi, tốc độ) của trọng tâm hoặc quỹ đạo của vật.
- Vận động góc (angular motion): Là vận động quanh một điểm (trục xoay) làm cho các vùng khác nhau của cùng một phân đoạn cơ thể hay vật thể không di chuyển cùng một khoảng cách trong thời gian đã cho. Ví dụ hình 1-2.
Hình 1-2. Ví dụ về vận động góc. Vận động góc của cơ thể, vật thể hay phân đoạn xảy ra quanh một trục qua một khớp (A), qua trọng tâm (B), hay quanh một trục bên ngoài (C).
Thông thường trong sinh cơ học, ta thường đánh giá các đặc điểm vận động thẳng của một hoạt động và sau đó theo dõi bằng cách đánh giá kỹ hơn các vận động góc tạo nên và góp phần vào vận động thẳng đó.
Chuyển động học và Lực động học
Phân tích sinh cơ học có thể là phân tích về chuyển động học hoặc lực động học.
- Chuyển động học (kinematics): nghiên cứu các đặc điểm của vận động về mặt không gian và thời gian mà không chú ý đến các lực gây nên vận động. Ví dụ vật thể di chuyển nhanh hay chậm, độ cao, độ xa mà vật thể di chuyển. Vì vậy, chuyển động học quan tâm đến phân tích vị trí, vận tốc, gia tốc của vận động.
- Ví dụ nghiên cứu chuyển động học thẳng và chuyển động học góc của động tác đánh gôn (Hình 1-3). Thông qua đánh giá chuyển động học thẳng và góc của vận động, chúng ta có thể xác định các phân đoạn liên quan trong vận động đó cần phải cải tiến hoặc nhận xét về các cải tiến kỹ thuật của các vận động viên hoặc chia một kỹ thuật thành các phần nhỏ hơn. Từ đó, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về vận động của con người.
| Hình 1-3. Ví dụ về phân tích chuyển động học. Động tác đánh gôn dược phân tích về hai khía cạnh: các thành phần góc (trái) và hướng và tốc độ của đầu gậy và quả bóng (phải). |
- Lực động học (kinetics): Xem xét các lực tác động lên một hệ thống, như cơ thể người, hay bất kỳ một vật thể nào. Phân tích vận động bằng lực động học đánh giá các lực gây nên vận động. Phân tích lực động học khó hơn phân tích chuyển động học vì lực không thể thấy được; chúng ta chỉ có thể quan sát được những tác động của lực.
Hình 1-4 Ví dụ về phân tích lực động học của một vận động viên cử tạ. Sự phân tích động tác nâng có thể được thực hiện bằng cách quan sát các lực đứng dọc tác động lên đất tạo nên lực nâng (thẳng) và các lực xoay tạo ra ở ba khớp chi dưới tạo nên lực cơ cần cho động tác nâng.
Đánh giá cả các thành phần chuyển động học và lực động học là cần thiết để hiểu đầy đủ một vận động. Cũng cần nghiên cứu mối quan hệ giữa chuyển động học và lực động học bởi vì bất kỳ tăng tốc nào của một chi, một vật thể, hay cơ thể người đều là kết quả của một lực tác động lên một điểm nào đó, vào một thời điểm, với một độ lớn và thời gian nhất định.
Phân tích tĩnh và động
- Phân tích vận động ở trạng thái tĩnh là xem xét hệ thống không di chuyển hoặc di chuyển ở cùng một tốc độ.
- Ví dụ tư thế ngồi làm việc với máy tính. Ngay cả khi không có vận động, cũng có các lực giữa lưng và ghế, giữa bàn chân và nền. Ngoài ra, lực cơ tác động khắp cơ thể để kháng lại trọng lượng và giữ tư thế dầu và thân thẳng.
- Hệ thống tĩnh được xem là đang ở trạng thái thăng bằng: không tăng/giảm tốc. Sự phân tích vận động ở trạng thái tĩnh thường là phân tích về lực động học.
- Phân tích vận động ở trạng thái động là xem xét hệ thống đang tăng giảm/ tốc.
- Ví dụ phân tích dáng đi, chạy.
- Sự phân tích này có thể bao gồm cả phân tích chuyển động học thẳng của cơ thể hay vận động góc của các phân đoạn của chi, và phân tích lực động học mô tả các lực tác động lên đất, lên khớp khi đi hoặc chạy.
TẠI SAO PHẢI NGHIÊN CỨU SINH CƠ HỌC?
Nghiên cứu về sinh cơ học giúp chúng ta hiểu rõ hơn các vấn đề liên quan đến hoạt động và sức khỏe con người để từ đó có thể:
- Đánh giá, điều chỉnh, cải thiện vận động (ví dụ trong thể thao)
- Phòng ngừa và điều trị các bất thường liên quan đến vận động (trong điều trị, PHCN vận động)
Như vậy, sinh cơ học là một môn học hữu ích và không thể thiếu cho:
- các giáo viên giáo dục thể chất.
- huấn luyện viên,
- những người huấn luyện tập luyện
- các bác sĩ (vật lý trị liệu, thể thao),
- kỹ thuật viên vật lý trị liệu.
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SINH CƠ HỌC
Để nghiên cứu về vận động của cơ thể, có thể áp dụng phương pháp định tính hoặc định lượng.
Phân tích định tính
Là phương pháp phân tích thường được sử dụng nhất, nghiên cứu những đặc tính chất lượng của vận động (như tốt, xấu, dài, nặng, gập, xoay…) mà không đòi hỏi các con số chính xác.
Phân tích định tính thường dựa trên quan sát trực tiếp và không cần thiết bị đo lường phức tạp, chú ý vào thời gian và không gian.
- Ví dụ:
- Phân tích sự xoay của xương đùi trong động tác đánh gôn
- Sự khép của xương cánh tay trong động tác bơi tự do.
Hình 1-5. Mô hình 4 nhiệm vụ của phân tích định tính (Knudson & Morrison, 2002)
Phân tích định lượng
Là phân tích bằng cách thu thập các số liệu đong đo đếm được của vận động. Kết quả là các con số và thường dựa vào các trang thiết bị đo lường. Phân tích định lượng thường chú ý vào lực.
- Ví dụ:
- Lực ép lên vai trong động tác ném bóng
- Lực ép lên xương đùi trong khi nhảy xuống đất
Một số phương tiện để đo lường các số liệu về sinh cơ học
- Ghi hình ảnh video (Cinematography & Videography)
- Video chuẩn 30 khung hình/giây hoặc cao hơn và chuyển số liệu sang máy tính
- Những hệ thống theo dõi vận động khác
- Theo dõi bằng các đèn LED thời gian thực
- Các camera theo dõi mục tiêu nối với máy tính
- Các công cụ đánh giá khác
- Thước đo góc hoặc thước đo góc điện tử
- Đồng hồ, máy đo gia tốc
- Lực kế, bản đo lực…
Xem tiếp phần 2: Các thuật ngữ giải phẫu sinh cơ học