Základy sportovní kineziologie
Fakulta sportovních studií Masarykovy univerzity
Mgr. Martina Bernaciková, Ph.D., Mgr. Miriam Kalichová, Ph.D., Mgr. Lenka Beránková, Ph.D.

Základy biomechaniky

Kinematika a dynamika

Kinematika se zabývá zákonitostmi pohybu. Vztahem mezi základními kinematickými veličinami, tj. časem, dráhou, rychlostí a zrychlením. Ve fyzice se pojmem pohyb rozumí změna polohy hmoty v prostoru. Pohyby při sportovních činnostech jsou tedy v tomto smyslu změny polohy sportovce nebo části jeho hmotné soustavy nebo jím způsobená změna polohy sportovního náčiní v čase.

Každý sportovní pohyb je výsledkem silového působení svalů sportovce a některých vnějších sil, např. tíhové síly, odporů prostředí, reakce oporné plochy apod. Kinematika zkoumá pohyb z hlediska jeho průběhu v prostoru a čase. (Kovařík a Langer, 1994) Bod může v prostoru zaujmout jakoukoliv polohu.

Dynamika se zabývá vztahem mezi základními veličinami dynamiky, tj. hmotou, pohybem a silami.

V trojrozměrném prostoru je poloha bodu jednoznačně určena třemi souřadnicemi. Soustavu souřadnic tvoří nejčastěji 3 osy na sebe kolmé s označením x, y, z:

Při popisu potřebujeme systém souřadnic vztahovat na tělo sportovce, které je umístěné v prostoru. Vhodné je položit počátek souřadnicového systému x, y, z do těžiště a vhodně nazvat tímto systémem vytvořené roviny (Baláž a kol., 2005)

Při pohybech ve sportovních disciplínách nás často zajímá rychlost, se kterou sportovec, například při běhu na 100 metrů, a nebo výška, kterou dosáhne gymnasta při saltu. V tom okamžiku se hodnoty rychlosti a nebo výšky vztahuje i na těžiště těla a ne na jeho libovolnou část. Proto v mechanice musíme v těchto případech chápat tělo sportovce jako hmotný bod. Kinematika k názornému popisu hmotného bodu zavádí veličiny: rychlost a zrychlení. (Baláž a kol., 2005)

Těžiště lidského těla

Těžiště je působiště tíhové síly, která působí na hmotné těleso. Při řešení úloh z oblasti pohybových aktivit pracujeme s těžištěm tehdy, jestliže pohyb těla redukujeme na pohyb hmotného bodu. V základním anatomickém postavení se nachází v malé pánvi ve výšce druhého nebo třetího křížového obratle, asi 4 – 6 cm před promotorem. Se změnou vzájemné polohy jednotlivých segmentů se mění také umístění celkového těžiště lidského těla. Pro některé polohy těla leží těžiště mimo lidské tělo. (Janura, 2003)

Některé síly působící při sportovních pohybech

Síla jako příčina pohybu má mnoho forem. Jsou síly primární, které existují bez ohledu na konaný pohyb. K nim patří např. tíhová síla (F_G). Jsou však také síly, které vznikají teprve pohybem, jako odpor hmoty proti tomuto pohybu. To jsou síly sekundární, např. tření (F_T). Těch je v oblasti sportovního pohybu převažující většina. Některé síly vznikají nebo prostě existují mimo sportovcovo tělo, jako výše obě uvedené síly. Těmto silám říkáme vnější síly. Jiné síly vznikají v těle sportovce, např. svalová síla (F_SV) nebo resistující síly pevnosti a pružnosti tělesných tkání. To jsou síly vnitřní. Všechny tyto síly mají vliv na pohyb lidského těla nebo do pohybu uvedeného náčiní. Někdy mohou být brzdou, jindy na správném průběhu pohybu spolupůsobí. (Kovařík a Langer, 1994)

Biomechanická charakteristika pohybového ústrojí

Z mechanického hlediska je lidské tělo chápáno jako hmotná soustava neboli systém, tvořený hmotnými tělesy – segmenty, vázanými k sobě kloubně. Segment tvoří dlouhá kost nebo více kostí (např. stehno – kost stehenní, noha – mnoho kostí). (Kovařík a Langer, 1994)

SEGMENTY TĚLA
Hlava
Trup
Horní končetina	paže
	předloktí
	ruka
Dolní končetina	stehno
	bérec
	noha

Kinematická dvojice

Je základní pojem, který vyjadřuje vazbu mezi dvěma sousedními segmenty. V technické praxi rozlišujeme dvojici rotační, posuvnou, valivou a obecnou. Jestliže segmenty těla tvoří mnohoúhelník, jehož vrcholy jsou biokinematické dvojice, dostáváme biokinematickou smyčku. (Janura, 2003)

Kinematický řetězec

Vzniká doplněním kinematické dvojice o další segmenty. Kinematický řetězec je pro každý pohyb specifický, mění se i v průběhu složitějšího pohybového sledu. Podle zakončení řetězce rozeznáváme pohybové řetězce otevřené (poslední článek je volný, neobsahuje smyčku) nebo zavřené (není volného konce). (Kovařík a Langer, 1994)

Postura

= zaujetí polohy těla a jeho segmentů v klidu. Z fyzikálního hlediska se jedná o klidový stav, udržování polohy těla v klidové poloze je však dynamický proces, kladoucí nároky na řídící mechanizmy. (Kračmar, 2002)

= proces udržování polohy těla a jeho částí ve stále se měnícím prostředí (Balatka, 2002)

Statická a dynamická rovnováha

Dynamická rovnováha – d‘Alembertův princip

Tento princip říká, že součet rozdílů mezi silami působícími na systém a časovými změnami hybnosti systému při virtuálním posunutí systému (při započtení vazeb) je nulový.

d'Alembertův princip bývá také formulován tak, že při pohybu mechanické soustavy jsou setrvačné síly v rovnováze s explicitními silami.