Κεφάλαιο 5 – Κινησιολογία
Κινησιολογία είναι η μελέτη της ανθρώπινης κίνησης. Η Κινησιολογία χρησιμοποιεί γνώσεις από την μηχανική της φυσικής, την ανατομία και την φυσιολογία. Η κινησιολογία μπορεί να βοηθήσει όλους τους ειδικούς, που ασχολούνται με τα επαγγέλματα υγείας, να αναλύουν τις κινήσεις του ανθρώπινου σώματος, ώστε να είναι σε θέση να βοηθούν τους ασθενείς τους να εκτελούν τις κινήσεις με επάρκεια, αποτελεσματικότητα και ασφάλεια. Τα τρία αυτά στοιχεία είναι σημαντικά στα προγράμματα αποκατάστασης.
Η βαρύτητα
Η μεγαλύτερη από τις δυνάμεις με την οποία ο άνθρωπος μάχεται σε καθημερινή βάση είναι η βαρύτητα. Αυτή έλκει όλα τα σώματα προς το έδαφος. Στην Καλλισθενική γίνεται αναφορά στις κινήσεις με την βοήθεια της βαρύτητας, ενάντια στη βαρύτητα ή με εξουδετερωμένη τη βαρύτητα. Η μία κίνηση είναι τελείως διαφορετική από την άλλη. Σε όλες της φάσεις της κινητικής εξέλιξης του ανθρώπου η βαρύτητα επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό την ανάπτυξή του.
Το βάρος και το κέντρο βάρους
Βάρος ενός σώματος είναι η δύναμη με την οποία η γη έλκει το σώμα αυτό προς το κέντρο της, δηλαδή τη μάζα του σώματος επί την επιτάχυνση της βαρύτητας. Η δύναμη της βαρύτητας ενεργεί στο κέντρο βάρους ενός σώματος (έλκοντάς το) προς το κέντρο της γης. Σε αντικείμενα ομοιόμορφα (πχ. μια μπάλα), το κέντρο βάρους είναι ακριβώς στο κέντρο του αντικειμένου. Το κέντρο βάρους του σώματος λέγεται και σημείο ισορροπίας. Το κέντρο βάρους του ανθρώπινου σώματος αλλάζει κατά την μετακίνηση. Στη σωστή όρθια θέση το κέντρο βάρους σε ενήλικα βρίσκεται εμπρός από τον δεύτερο ιερό σπόνδυλο. Όταν όμως σηκώσει τα χέρια ψηλά, και εκτελέσει κάμψη του κορμού, το κέντρο βάρους του αλλάζει θέση.
Οι εξωτερικές δυνάμεις
Δύναμη είναι η αιτία που μπορεί να τροποποιήσει την κινητική συμπεριφορά ενός σώματος. Η δύναμη είναι διάνυσμα. Για να οριστεί λοιπόν χρειάζεται να γνωρίζουμε το σημείο εφαρμογής, το μέγεθος, τη διεύθυνση και τη φορά της. Οι δυνάμεις, ενώ βρίσκονται γύρω μας, δεν μπορούμε να τις δούμε. Τις αισθανόμαστε όμως κάθε δευτερόλεπτο. Οι δυνάμεις αυτές είναι εξωτερικές, γιατί κατευθύνονται στο σώμα από έξω προς τα μέσα. Οι δυνάμεις αυτές υπακούν στους τρεις νόμους του Νεύτωνα που είναι η αδράνεια, η επιτάχυνση και η δράση-αντίδραση.
Ο νόμος της αδράνειας
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα αναφέρει ότι ένα σώμα σε κατάσταση ηρεμίας τείνει να παραμείνει στην κατάσταση αυτή και όταν κινείται, τείνει να παραμείνει σε κίνηση. Αυτό αναφέρεται ως νόμος της αδράνειας, γιατί η αδράνεια είναι η ικανότητα που έχει ένα σώμα να παραμένει σε ηρεμία ή σε κίνηση.
Παράδειγμα:
Κάποιος βρίσκεται σε ένα αυτοκίνητο. Αν το αυτοκίνητο ξεκινήσει με ταχύτητα, το σώμα του επιβάτη θα μετακινηθεί προς τα πίσω και πιθανόν ο αυχένας να κάνει έκταση. Το σώμα του επιβάτη ήταν σε ηρεμία, πριν από το ξεκίνημα του αυτοκινήτου και είχε την τάση να παραμείνει σε ηρεμία. Αν τώρα το αυτοκίνητο σταματήσει απότομα, το σώμα του επιβάτη θα μετακινηθεί προς τα εμπρός, γιατί ήταν σε κίνηση και έπρεπε να παραμείνει σε κίνηση, όταν το αυτοκίνητο σταμάτησε. Η αδράνεια είναι η αιτία που παρουσιάζονται πολλοί τραυματισμοί στον αυχένα στα αυτοκινητιστικά ατυχήματα.
Ο νόμος της επιτάχυνσης
Ο νόμος αυτός είναι ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα και αναφέρεται στη δύναμη που απαιτείται για να μετακινηθεί ένα σώμα που έχει μια σχετική μάζα. Tα σώματα, που έχουν μεγαλύτερη μάζα, θέλουν και μεγαλύτερη δύναμη, για να μετακινηθούν ή κινηθούν πιο γρήγορα. Ο νόμος της επιτάχυνσης με έμφαση στη μάζα εφαρμόζεται στις διάφορες περιοχές του σώματος, όπου η μυϊκή συστολή μπορεί να μετακινήσει το ελαφρύτερο μέρος.
Ο νόμος της δράσης-αντίδρασης
Ο νόμος αυτός είναι ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα και αναφέρει ότι για κάθε δράση υπάρχει μια αντίδραση με αντίθετη κατεύθυνση. Η δύναμη της δράσης είναι ίση και αντίθετη της δύναμης αντίδρασης.
Παράδειγμα: Η δράση είναι η αναπήδηση στο τραμπολίνο, ενώ η αντίδραση είναι η δύναμη που ασκεί το τραμπολίνο και προκαλείται η αναπήδηση. Όσο μεγαλύτερη η αναπήδηση, τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η δύναμη αντίδρασης από το τραμπολίνο.
Οι εσωτερικές δυνάμεις
Οι εσωτερικές δυνάμεις παράγονται από τους ιστούς αντίδρασης, μέσα στο ανθρώπινο σώμα. Αυτές είναι οι δυνάμεις από τη μυϊκή συστολή, είναι ευθύγραμμες και όταν εφαρμόζονται (ασκούνται) οι δυνάμεις αυτές στις διάφορες αρθρώσεις, παράγονται κινήσεις κυκλικές ή στροφικές. Οι δυνάμεις που παράγονται από τους μυς αναφέρονται ως ανύσματα, δρουν κατά μήκος του μυ και η κατεύθυνση είναι παράλληλη με την κατεύθυνση των μυϊκών ινών. Το μέγεθος της δύναμης εξαρτάται από το πόσες μυϊκές ίνες είναι ενεργοποιημένες κατά την μυϊκή συστολή. Η μεταφορά της δύναμης από τη γαστέρα στην κατάφυση γίνεται από τον τένοντα. Οι τένοντες σε αρκετές περιπτώσεις αλλάζουν τον προσανατολισμό της δύναμης, γιατί καταφύονται σε προεξοχές που είναι πολύ μακριά από την περιοχή έκφυσης του μυοτενόντιου συνόλου.
Τα επίπεδα και οι άξονες κίνησης
Στην Κινησιολογία η περιγραφή της κάθε περιοχής της ανθρώπινης μηχανής προϋποθέτει ότι το σώμα θα βρίσκεται σε μια θέση που ονομάζεται ανατομική θέση. Στη θέση αυτή όλα τα μέρη του σώματος, ακόμα και οι παλάμες, βλέπουν προς τα εμπρός, ενώ τα κάτω άκρα είναι παράλληλα.
Επίπεδο είναι μια φανταστική επιφάνεια που ορίζεται από τις τρεις διαστάσεις του χώρου. Τα επίπεδα είναι τρία: το μετωπιαίο, το εγκάρσιο και το οβελιαίο. Κάθε ένα από τα επίπεδα αυτά είναι κάθετο στα δύο άλλα.
Οβελιαίο επίπεδο (Saggital plane): Ονομάζεται και προσθιο-οπίσθιο επίπεδο και χωρίζει το σώμα κάθετα στο αριστερό και στο δεξιό, με το κάθε κομμάτι να περιέχει την ίδια μάζα.
Μετωπιαίο επίπεδο (Frontal plane): Ονομάζεται και στεφανιαίο (coronal) και χωρίζει κάθετα το σώμα σε δύο ίσα μέρη: το πρόσθιο και το οπίσθιο, με το κάθε κομμάτι να περιέχει την ίδια μάζα.
Εγκάρσιο επίπεδο (Transverse plane): Ονομάζεται και οριζόντιο επίπεδο και χωρίζει το σώμα σε δύο ίσα μέρη: το επάνω και το κάτω.
Όταν ένα άτομο βρίσκεται στην ανατομική θέση αναφοράς, τα θεμελιώδη επίπεδα τέμνονται σε ένα σημείο που είναι γνωστό σαν κέντρο βάρος του σώματος.
Θεμελιώδεις (κύριοι) άξονες ανατομικής αναφοράς
Όταν μια άρθρωση από το ανθρώπινο σώμα κινείται, αυτή περιστρέφεται γύρω από ένα άξονα περιστροφής. Υπάρχουν τρεις άξονες αναφοράς για την περιγραφή της ανθρώπινης κίνησης και καθένας προσανατολίζεται κάθετα σε ένα από τα τρία επίπεδα κίνησης:
Οβελιαίος ή προσθιο-οπίσθιος: Είναι κάθετος στο μετωπιαίο επίπεδο.
Μετωπιαίος ή εγκάρσιος: Είναι κάθετος στο οβελιαίο επίπεδο.
Κατακόρυφος: Είναι κάθετος προς το εγκάρσιο επίπεδο.
Ο γενικός ορισμός των κινήσεων
Όταν το ανθρώπινο σώμα βρίσκεται στην θέση ανατομικής αναφοράς, με τις παλάμες όμως να βλέπουν η μια την άλλη, όλα τα μέρη του σώματος θεωρούνται ότι είναι στη θέση 0.
Κινήσεις στο προσθιο-οπίσθιο επίπεδο γύρω από τον μετωπιαίο άξονα
Οι κινήσεις που γίνονται στο προσθιο-οπίσθιο επίπεδο είναι κάμψη, έκταση και υπερέκταση.
Κάμψη: Ο όρος χρησιμοποιείται, για να περιγράψει μια κίνηση κατά την οποία η γωνία μιας άρθρωσης μικραίνει. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί στην άρθρωση του αγκώνα, όπου η κίνηση της κάμψης μικραίνει τη γωνία στην άρθρωση αυτή. Η κάμψη παρατηρείται σε πολλές αρθρώσεις: γόνατο, ισχίο, ποδοκνημική κλπ.
Έκταση: Είναι η κίνηση που είναι αντίθετη της κάμψης, κατά την οποία η γωνία μιας άρθρωσης μεγαλώνει. Όταν μια άρθρωση μετακινείται πέρα από τα ανατομικά όρια σε ό,τι αφορά την κάμψη και την έκταση, χρησιμοποιείται ο όρος υπερέκταση. Στον αγκώνα υπερέκταση είναι η κίνηση, όταν ξεπεράσει τις 180 μοίρες.
Κινήσεις στο μετωπιαίο επίπεδο γύρω από τον οβελιαίο άξονα
Οι κινήσεις που γίνονται στο επίπεδο αυτό είναι η απαγωγή, η προσαγωγή, η πλάγια κάμψη του κεφαλιού και του κορμού.
Απαγωγή: Είναι η κίνηση κατά την οποία ένα τμήμα του σώματος απομακρύνεται από τη μέση γραμμή. Ως παράδειγμα μπορούμε να πάρουμε το σήκωμα του χεριού από την θέση προσοχής στο πλάι του κορμού, στο ύψος των ώμων.
Προσαγωγή: Είναι η αντίθετη της απαγωγής κίνηση.
Κινήσεις στο εγκάρσιο επίπεδο γύρω από τον κατακόρυφο άξονα
Οι κινήσεις που γίνονται στο επίπεδο αυτό είναι κινήσεις στροφής.
Στροφή δεξιά-αριστερά: Είναι η στροφή της λεκάνης ή του κεφαλιού με τέτοιο τρόπο, που το πρόσθιο τμήμα στρέφεται δεξιά ή αριστερά.
Έσω στροφή: Είναι η κίνηση που γίνεται στο χέρι και το πόδι προς τη μέση γραμμή του σώματος.
Έξω στροφή: Είναι η αντίθετη κίνηση μακριά από τη μέση γραμμή του σώματος.
Yπτιασμός – πρηνισμός: Είναι η στροφή του αντιβραχίου προς τα μέσα ή έξω.
Κινήσεις στο διαγώνιο επίπεδο
Πολλές φορές κατά τη διάρκεια των καθημερινών δραστηριοτήτων εκτελούνται κινήσεις που δεν γίνονται σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο αλλά σε πολύ περισσότερα. Τέτοια κίνηση μπορεί να χαρακτηριστεί ως περιαγωγή.
Οι ροπές
Πολλές από τις καθημερινές δραστηριότητες ανθρώπου παράγουν δυνάμεις που δρουν μέσω των μοχλών παράγοντας ροπές. Ροπή είναι η τάση που παρουσιάζει μια δύναμη για να περιστρέψει ένα σώμα πάνω στο οποίο ενεργεί και είναι ίση με το γινόμενό της επί την απόσταση από το σημείο εφαρμογής ή τον άξονα περιστροφής. Όταν η απόσταση από το σημείο εφαρμογής της δύναμης αυξάνεται, αυξάνεται και η ροπή.
Οι μοχλοί
Στη στατική μοχλός θεωρείται ένα στερεό σώμα, το οποίο μπορεί να κινείται γύρω από ένα σταθερό σημείο (υπομόχλιο) ή να διατηρεί την ισορροπία του σε σχέση με αυτό. Αναλύοντας ένα σύστημα μοχλού παρατηρούμε τα εξής στοιχεία:
- Το σταθερό σημείο (υπομόχλιο).
- Τη δύναμη, η οποία με τη δράση της προκαλεί την κίνηση του σώματος.
- Την αντίσταση του σώματος στη δράση της δύναμης.
- Τους μοχλοβραχίονες.
Ανάλογα με τη θέση στην οποία βρίσκεται η δύναμη, το υπομόχλιο και η αντίσταση τα είδη των μοχλών είναι τρία.
Ο μοχλός του πρώτου είδους
Στο σύστημα αυτό, το υπομόχλιο βρίσκεται ανάμεσα στην αντίσταση και τη δύναμη.
Ο μοχλός του δευτέρου είδους
Στο μοχλό αυτό η δύναμη και το υπομόχλιο βρίσκονται στα άκρα του μοχλού, ενώ η αντίσταση στο κέντρο.
Ο μοχλός του τρίτου είδους
Στο μοχλό αυτό η δύναμη βρίσκεται στο κέντρο, ενώ η αντίσταση και το υπομόχλιο και τα άκρα του μοχλού.
Το μηχανικό πλεονέκτημα
Σπουδαίο ρόλο στο σύστημα των μοχλών παίζουν οι μοχλοβραχίονες που είναι δύο: ο μοχλοβραχίονας αντίστασης και ο μοχλοβραχίονας δύναμης.
Ως μοχλοβραχίονας αντίστασης χαρακτηρίζεται η απόσταση που έχει το υπομόχλιο από το σημείο εφαρμογής της αντίστασης, ενώ ως μοχλοβραχίονας δύναμης είναι η απόσταση που υπάρχει από το σημείο εφαρμογής της δύναμης από το υπομόχλιο. Για να υπάρξουν συνθήκες ισορροπίας στο σύστημα των μοχλών πρέπει το γινόμενο της αντίστασης επί τον μοχλοβραχίονά της να είναι ίσο με το γινόμενο της δύναμης επί τον μοχλοβραχίονά της, δηλαδή το υπομόχλιο και οι δυνάμεις να είναι στο ίδιο επίπεδο για να ισχύει η σχέση: ΜΑ=ΜΔ. Το πηλίκο του μοχλοβραχίονα δύναμης προς τον μοχλοβραχίονα αντίστασης στο σύστημα ενός μοχλού χαρακτηρίζεται ως μηχανικό πλεονέκτημα.
Οι μοχλοί στο ανθρώπινο σώμα
Στο ανθρώπινο σώμα, κατά τη διάρκεια των κινήσεων αλλά και των διαφόρων δραστηριοτήτων, δημιουργούνται πολυάριθμοι μοχλοί. Οι διάφορες αρθρώσεις είναι το σταθερό σημείο εφαρμογής των δυνάμεων ή σύμφωνα με τη στατική είναι το υπομόχλιο. Τα οστά λειτουργούν ως μοχλοβραχίονες, ενώ η μυϊκή συστολή είναι η δύναμη στο σύστημα ενός μοχλού και τέλος το βάρος του μέλους ή κάποιο αντικείμενο είναι η αντίσταση.
Το ανθρώπινο σώμα, επειδή έχει πολλές αρθρώσεις, παρουσιάζει και τα τρία είδη των μοχλών. Όμως περισσότερο συναντάται ο μοχλός του τρίτου είδους (χαρακτηρίζεται και μοχλός ταχύτητας) και λιγότερο ο μοχλός του πρώτου είδους (μοχλός ισορροπίας), παρ’ όλο που τα μηχανικά πλεονεκτήματα μπορούν να προέλθουν μόνο από το μοχλό του δευτέρου είδους.