علم الميكانيكا الحيوية هو علم حركة جسم حي ، بما في ذلك كيفية عمل العضلات والعظام والأوتار والأربطة معاً لإنتاج الحركة. تعد الميكانيكا الحيوية جزءًا من مجال علم الحركة الأكبر حجماً ، مع التركيز بشكل خاص على آليات الحركة. إنه علم أساسي وتطبيقي على حد سواء ، ويشمل البحث والاستخدام العملي لنتائجها.
تتضمن الميكانيكا الحيوية ليس فقط بنية العظام والعضلات والحركة التي يمكن أن تنتجها ، ولكن أيضا آليات الدورة الدموية ، وظائف الكلى ، ووظائف الجسم الأخرى. تقول الجمعية الأمريكية للميكانيكا الحيوية أن الميكانيكا الحيوية تمثل التفاعل الواسع بين الميكانيكا والنظم البيولوجية. علم الميكانيكا الحيوية ليس فقط جسم الإنسان ولكن أيضا الحيوانات وحتى يمتد إلى النباتات والعمليات الميكانيكية داخل الخلايا.
أمثلة: تشتمل الميكانيكا الحيوية في القرفصاء على النظر في موضع و / أو حركة القدمين والوركين والركبتين والظهر والكتفين والذراعين.
عناصر الميكانيكا الحيوية
- الإحصائيات: دراسة الأنظمة المتوازنة ، إما في حالة الراحة أو الحركة بسرعة ثابتة.
- الديناميات: دراسة الأنظمة التي تعمل مع التسارع والتباطؤ.
- Kinematics: وصف تأثير القوى على نظام ، وأنماط الحركة بما في ذلك التغيرات الخطية وزاوية في السرعة مع مرور الوقت. يتم دراسة الوضع والتشريد والسرعة والتسارع.
- الحركية: دراسة أسباب الحركة والقوى واللحظات في العمل.
الميكانيكا الحيوية الرياضية
الميكانيكا الحيوية الرياضية تدرس حركة الإنسان أثناء ممارسة الرياضة والرياضة. يتم تطبيق الفيزياء وقوانين الميكانيكا على الأداء الرياضي.
- يمكن تطبيق الميكانيكا الحيوية على الأفراد ، وتحليل تحركاتهم وتدريبهم على حركة أكثر فعالية أثناء ممارسة الرياضة والحركة الرياضية. يمكن تصوير المشاة الجري أو فرد الجولف والتوصيات المقدمة لهم لتغييرها وتحسينها.
- يمكن استخدام الميكانيكا الحيوية في تصميم المعدات الرياضية والملابس والأحذية والحقول والمرافق التي يتم لعب الرياضة فيها. يمكن تصميم الحذاء للحصول على أفضل أداء لعداء المسافات المتوسطة أو مضرب للحصول على أفضل قبضة.
- يمكن للميكانيكا الحيوية دراسة التقنيات الرياضية وأنظمة التدريب وتطوير طرق لجعلها أكثر كفاءة. يمكن أن يشمل هذا البحث الأساسي في كيفية تأثير موضع اليد على الدفع في السباحة. يمكن أن يقترح ويحلل تقنيات التدريب الجديدة على أساس المتطلبات الميكانيكية لهذه الرياضة ، والتي تهدف إلى تحقيق أداء أفضل.
- يمكن تطبيق علم الميكانيكا الحيوية على دراسة الأسباب والعلاج والوقاية من الإصابات الرياضية. يحلل البحث القوى في العمل التي يمكن أن تؤدي إلى التواء في الكاحل وكيف يمكن أن يقلل تصميم الأحذية أو سطح اللعب من خطر الإصابة.
وظائف في الميكانيكا الحيوية
تشمل التخصصات داخل الميكانيكا الحيوية ما يلي:
- العلوم البيولوجية: دراسات في الميكانيكا الحيوية البشرية والحيوانية والخلية والنباتية.
- ممارسة الرياضة والرياضة: تطبيق الميكانيكا الحيوية على الأداء البشري في ألعاب القوى.
- العلوم الصحية: البحث عن الأسباب والعلاج والوقاية من الإصابة واستخدام الميكانيكا الحيوية لتصميم برامج ومعدات إعادة التأهيل.
- بيئة العمل والعوامل البشرية: تطبيق الميكانيكا الحيوية على واجهات بين الإنسان والآلة ، والتصاميم والعمليات الوظيفية والعمل.
- الهندسة والعلوم التطبيقية
يمكن للماجستير في العلوم أو الدكتوراه في علم الحركة أن يؤدي إلى مهنة في مجال الميكانيكا الحيوية ، مثل البحث والتصميم من قبل الشركات الرياضية ، والأبحاث والاختبارات الرياضية ، واختبار مكان العمل وتصميم واجهات بين البشر والمعدات.
سيقوم طالب الميكانيكا الحيوية بعمل دورات في الفيزياء وعلم الأحياء وعلم التشريح وعلم وظائف الأعضاء والرياضيات والإحصاء. تشمل المعدات المختبرية ألواح القوة ، وتصوير العضلات ، وأنظمة تحليل حركة الفيديو عالية السرعة ، ومعدات التحويل الرقمي ، ومقاييس السرعة ، وأجهزة استشعار الضغط ، ومقاييس فرق الجهد ، وبرامج تحليل الكمبيوتر وبرامج النمذجة.
الجمعيات المهنية للميكانيكا الحيوية
- الجمعية الدولية للميكانيكا الحيوية
- الجمعية الأمريكية للميكانيكا الحيوية
- الجمعية الدولية للميكانيكا الحيوية في الرياضة