Маъруза № одам ҳаракатлари кинематикаси режа

Маъруза № 5. ОДАМ ҲАРАКАТЛАРИ КИНЕМАТИКАСИ


Режа:
1. Механик ҳаракат
2. Тезлик. Ҳаракатларни вақт бўйича тавсифлари
3. Тўғри чизиқ бўйлаб бир текис ҳаракат
4. Тезланиш. Эркин тушиш ва унинг тезланиши
5. Айланма ҳаракатларни тебранма ҳаракатлар билан алоқаси

1. 
   Механик ҳаракат
   

Кинематик ҳаракатлар тадқиқ қилинганда одам гавдасининг механик ҳолати ва ҳаракат функцияларининг ҳамда ҳаракатларнинг ўзини миқдорий жиҳатдан кўрсаткичлари ўлчанади. Яъни, умуман гавда ва унинг қисмларини (бўғинларини) биомеханик тавсифлари (катталиклари, пропорциялари, массасининг тақсимланиши, бўғинлардаги ҳаракатчанлиги ва б.) ва ҳаракатлари рўйхатга олинади. Шундай қилиб, биомеханик тавсифлар деганда, биотизим механик ҳолатининг ўлчамлари ва уларнинг ўзгаришлари (хулқ-атвори) тушунилади. Биотизимнинг механик ҳолати ва хулқ-атвори ўзгарувчан характери билан фарқланади. Биомеханик тавсифлар, одам гавдасини механик ҳаракатланувчи объект сифатида ифодалайди. Бу ерда шуни тушуниш лозимки, техник ускуналарнинг техник тавсифлари деганда унинг параметрлари назарда тутилса, биомеханикада параметрлар – бу, ўрганилаётган жараённинг энг муҳим тавсифлари ҳисобланади. Тизимли таҳлил (ҳаракатлар тизимининг таркибини аниқлаш) учун, тавсифлар турли ҳаракатларни фарқлаш имкониятини беради. Тизимли синтез (ҳаракатлар таркибий тузилмасини аниқлаш) учун, биомеханик тавсифлар бир ҳаракатни бошқасининг таъсири остида ўзгаришини аниқлаш имкониятини беради.

Миқдорий кўрсаткичлар ўлчаниши ёки ҳисобланиши мумкин, чунки улар маълум бир сон миқдорига эга ва бир ўлчамни бошқаси билан алоқасини ифодалайди (масалан, тезликни олсак, у, босиб ўтилган йўлни унга сарфланган вақт билан алоқасини кўрсатади). Миқдорий тавсифларни ўрганиш орқали аниқликлар берилади (бу нима) ва ўлчаш усули белгиланади (нима ўлчанади). Сифат тавсифлари, миқдор ўлчамларисиз, одатда сўз билан ифодаланади (масалан, таранглашган, эркин, равон, сапчиган ҳолда).
Механика фанида, механик ҳаракатларни ўрганадиган, лекин бу ҳаракатларнинг сабаби кўриб чиқилмайдиган қисми кинематика деб номланади (юнонча kinema – ҳаракат). Спортнинг ҳар хил турларида одам гавдаси (унинг қисмларини) ҳамда ҳар қандай спорт снарядларининг ҳаракатларини ифодалаш спорт биомеханикасининг ажралмас қисми ҳисобланади. Демак, одам ҳаракатларининг кинематикаси ҳаракатлар геометриясини (фазовий шаклини) ва уларнинг маълум бир вақт ичида ўзгаришларини (яъни характери, массаси ва таъсир кўрсатувчи кучларни ҳисобга олмаган ҳолда) аниқлайди. Бу, умумий ҳолда ҳаракатларнинг ташқи кўринишини беради.
Кинематик тавсифлар гавда ва унинг бўғинлари катталикларини ҳамда ҳар хил спортчиларда ҳаракатларнинг кинематик хусусиятларини таққослаш имкониятини беради. Ушбу тавсифларни ҳисоблаш орқали спортчилар техникасини индивидуаллаштириш, айнан шу спортчилар учун ҳаракатлар–нинг оптимал хусусиятларини излаб топиш мумкин.
Кўпчилик ҳолатларда, бизни қизиқтираётган жисмларнинг ўзаро жойлашиши вақт ўтиши билан ўзгаради ва ушбу ўзгаришлар амалий аҳамиятга эга. Масалан, Ерни ўз ўқи атрофида айланиши кун ва тунни ўрин алмашишини чақиради, Ерни Қуёш атрофида айланиши эса – фаслларнинг алмашишига олиб келади. Бундай ўзгаришларни ифодалаш учун физикада механик ҳаракатлар тушунчаси киритилган.
Механик ҳаракатлар – бу жисмнинг фазодаги ҳолатини бошқа жисмларга нисбатан ўзгариши ҳисобланади.
Ҳаракатнинг ўзини ифодалашдан олдин жисмнинг ҳолатини миқдор жиҳатдан ифодалаш усулини танлаш керак. Бунинг учун физикада дастлабки нуқтадан ҳисоблаш тизими, яъни саноқ боши қўлланилади.
Саноқ боши – бу, бирор жисм бўлиб, унга нисбатан бошқа жисмларнинг ҳолати кўрсатилади ва у билан боғлиқ бўлган координаторлар тизими ҳамда вақтни ҳисоблаш учун қурилма (масалан, секундомер) ёрдамида жисм ҳаракати ўрганилади. Демак, шартли равишда танланган қаттиқ жисмга нисбатан бошқа жисмларнинг ҳолати вақтнинг турли моментларида аниқланади.
Оламда абсолют ҳаракатсиз жисмлар мавжуд эмас, барча жисмлар ҳаракатланади. Лекин, уларнинг айримлари шундай ҳаракатланадики, уларнинг тезлиги (тезланишлари) ушбу масалани ечиш учун аҳамият касб этмайди ва уларни ҳисобга олмаса ҳам бўлади. Булар, саноқ тизимининг инерциал кўриниши ҳисобланади. Бундай жисмларга Ер ва у билан ҳаракатсиз боғланган жисмлар киради (югуриш йўлаги, гимнастик снаряд). Бундай тизимда, тинч ҳолатдаги жисмлар кучларнинг таъсирини сезмайди, демак ушбу тизимдаги ҳар қандай ҳаракат кучнинг таъсирисиз бошланмайди. Бошқа жисмлар эса, тезланиш билан ҳаракат қилади ва бу тезланишлар ушбу масалани ечишга сезиларли таъсир кўрсатади. Булар саноқ тизимининг ноинерциал кўриниши ҳисобланади (сирғанаётган чанғи, маятникнинг тебраниши). Бундай ҳолатларда, ҳаракатланиш хусусиятла-рини ҳисоблаш усуллари ва тушунтириш ўзгача бўлади ва уларни, албатта ҳисобга олиш керак. Саноқ нуқтаси (жисм) билан масофанинг бошланиши ва йўналишини ўлчашни боғлашади ва дастлабки ҳисоблаш бирлигини белгилашади. Спорт натижасини тўғри аниқлаш учун мусобақаларнинг қоидаларида қайси нуқтадан (ҳисоблашни бошлаш пункти) ҳисоблаш бошланиши белгиланади (чанғини қотирадиган ускунанинг баландлиги бўйича, спринтер кўкрак қафасининг олдинги нуқтаси бўйича, узунликка сакровчи спортчининг оёқлари ерга текканда унинг оёқ изларини кетинги қирраси бўйича ва ҳ.к.).
Саноқ жисмини, координатлар тизимини ва унда жойлашган нуқтанинг бошланишини танлаш ечилаётган масалага боғлиқ. Масалан, марафончи спортчининг дистанциядаги ҳолатини кўрсатиш учун координатлар тизимини Ер билан боғлаш, саноқ нуқтасини эса старт бошланган жойга жойлаштириш зарур. Агар, турникда айланма машқ бажараётган гимнаст спортчининг ҳаракатланишини ифодалаш талаб қилинса, унда координатларнинг бошланишини турникнинг кўндаланг қисми билан боғлаш керак. Координат тизимининг танланадиган типи ҳам ечилаётган масаланинг хусусиятлари билан белгиланади.
Физикада координат тизимларнинг иккита асосий типи ишлатилади: тўғрибурчакли ва қутбли. Тўғрибурчакли тизимда жисмнинг ҳолати унинг координатлари ёрдамида иккала ўқлар бўйлаб кўрсатилади. Қутбли тизимда жисмнинг ҳолатини белгилаш учун уни саноқ нуқтасидан узоқдалиги (R) ва жисмнинг радиус-вектори танланган йўналиш (Х ўқ) билан ҳосил қилган бурчак ( ) кўрсатилади. Шу нарса тушунарлики, катталиги сезиларли бўлган жисм учун бу етарли эмас.
Кўпчилик ҳолатларда жисмларнинг ҳаракатланишини ифодалаш пайтида уларнинг катталиклари сезиларли аҳамиятга эга эмас. Масалан, сайёрларни Қуёш атрофида айланишини ифодалаш пайтида улар катталикларининг аҳамияти йўқ. Бу ҳолда, жисмлар – моддий нуқталар деб аталади.
Моддий нуқта – жисм бўлиб, унинг катталиклари ва ички таркибий тузилмасини берилган шартларда ҳисобга олмаса ҳам бўлади.
Жисмни моддий нуқта сифатида ҳисоблаш мумкинми деган саволга жавоб, ечилаётган масалага боғлиқ. Югураётган спортчининг ўртача тезлигини аниқлаш пайтида ( ), унинг шахсий ўлчамларини ҳисобга олмаса ҳам бўлади. Шу вақтнинг ўзида сувга сакраётган спортчи гавдасининг ҳаракатларини ифодалаш пайтида унга моддий нуқта сифатида қараш мумкин эмас, чунки бу ҳолатда сакрашнинг тури ва уни бажаришнинг аниқлиги аҳамият касб этади.
Моддий нуқтанинг ҳаракатланишини ифодалаш учун қандай тавсифлар қўлланилишини кўриб чиқайлик. Ҳаракатланувчи нуқта фазода маълум бир узлуксиз чизиқни босиб ўтмоқда, бу чизиқ ҳаракатланиш траекторияси деб аталади.
Траектория – бу, ҳаракатланувчи нуқта саноқ нуқтасига нисбатан босиб ўтаётгандаги ҳаракатланиш йўли (чизиғи).
Жисм босиб ўтган йўл (s) траекториянинг узунлиги деб номланади. Жисмнинг силжиши (бир жойдан бошқа жойга кўчиши) деб, унинг траекториясини саноқ нуқтаси билан охирги нуқтасини бирлаштирувчи векторга айтилади (R).
Саноқ нуқтаси турлича бўлганда ҳаракатланиш траекторияси ҳар хил бўлади. Масалан, айланаётган ғилдиракнинг гардишида жойлашган А нуқтасининг траекторияси, ғилдиракнинг ўқи (О) билан боғлиқ тизимда айлана кўринишида намоён бўлади ва шу вақтнинг ўзида, ерга нисбатан у – циклоида ҳисобланади.
Одамнинг вестибуляр аппарати, ўз моҳиятига кўра инерциал тизим ҳисобланади. Бу аппарат, одамнинг ички қулоқларида жойлашган бўлиб, учта ўзаро перпендикуляр яримайлана каналлардан ва бўшлиқдан (даҳлиздан) иборат. Қулоқ даҳлизи деворларининг ички юзасида ва яримайлана каналлар қисмида, толалар шаклидаги, эркин учлари бўлган сезувчи асаб ҳужайралари гуруҳлари жойлашган.



Нуқта ҳаракат траекторияси ва силжиши.
Бошнинг фазодаги ҳаракатлари (тезланиш билан ёки суст) пайтида, инерция туфайли эндолимфа лабиринтининг суякли деворлари ҳаракатларидан орқада қолади ва оқибатда, уларга нисбатан қарама–қарши йўналишда силжийди. Эндолимфанинг силжиши асаб ҳужайралари туклари–нинг эгилишини чақиради, бунда уларда, эндолимфа силжишининг йўналиши ва тезланишининг катталиги тўғрисида марказий асаб тизимига сигнал берувчи импульслар ҳосил бўлади. Ушбу ҳодисалар, бошнинг айланма ҳаракатлари пайтида, ушбу яримайлана каналда ёрқин намоён бўлади. Тўғри чизиқ бўйлаб амалга ошириладиган ҳаракатларда анологик ҳодисалар даҳлизда ёрқин намоён бўлади, шу билан бирга, ушбу ҳолатда суюқликнинг силжиш ҳаракатлари у билан бирга отолит массанинг силжиши туфайли кучайди.
Вестибулятор аппарат, бошқа ҳар қандай биофизик тизим каби, оғирлик кучи ва инерция кучини фарқламайди, балки ушбу кучларнинг тенг таъсир қилишига реакция қилади. Агар инерция кучлари вестибулятор аппаратга вақти–вақти билан таъсир кўрсатса, масалан, қайиқнинг чайқали–ши пайтида, унда бу таъсир денгиз касаллигига олиб келиши мумкин.
Вестибуляр аппарат ҳолатига одамнинг фазода ориентирланиш қобилияти ҳамда гавда мувозанатини сақлаш қобилияти боғлиқдир. Вестибуляр аппарат функцияси бузилганда кўрсаткич бармоқни бурун учига олиб келиб теккизишда хатоликка йўл қўйилади.