شما اینجا هستید
صفحه اصلی > فناوری > آموزش > آشنایی با بیومکانیک (قسمت اول)

آشنایی با بیومکانیک (قسمت اول)

“این گامی کوچک برای یک انسان و جهشی بزرگ برای بشریت است” این جمله ایست که نیل آرمسترانگ درست در لحظه ای که پای چپ خود را بر روی سطح ماه گذاشت ،  به زبان آورد . سفر به ماه ، رویایی بود که در دهه ۶۰ میلادی به تحقق پیوست. در همین دهه بود که این سوال برای بشر پیش آمد: چگونه انسان می تواند بر فشارهای وارده در سفرهای فضایی، مکانی مانند ماه که فشار گرانش در آن تقلیل یافته است ، غلبه کند؟ باید توجه داشت بررسی ها و پژوهش های بالینی به تنهایی نمی توانستند پاسخی قانع کننده به این پرسش بدهند. چرا که بیشتر بر اساس مشاهدات هستند. از این رو نیاز بود تا دانشی پیش بینی کننده در این زمینه به وجود آید. این دانش باید بر این نکته تمرکز کند که چگونه بدن انسان، به عنوان مثال بافت هایی غیر از استخوان یا دندان ها، به فشارهای مکانیکی و نیرو ها  واکنش نشان می دهد. همچنین از دیرباز می دانیم که بافت های نرم رفتارهایی غیر خطی از خود نشان می دهند که در چهارچوب مکانیک فضاهای پیوسته ( زیر مجموعه ای از مکانیک کلاسیک که به بررسی مکانیک جامدات و سیالات می پردازد ) نمی گنجند. اینجاست که بیومکانیک به عنوان یک حوزه تحقیقاتی  نیازها و پاسخ های مسایل ذکر شده بشر را می دهد .

زیست شناسی، مطالعه  موجودات زنده است.  مکانیک نیز مطالعه حرکات اجسام و تاثیر نیروها و بارهایی است که به آن ها وارد می شود. از این رو بیومکانیک، به مطالعه حرکات موجودات زنده می پردازد و نیز عکس العمل هایی که در واکنش به بارهایی که به آنها اعمال می شود، از خود نشان می دهند. این علم، شامل مطالعه تاثیر نیروی باد و یا نیروی گرانش روی رشد گیاهان،  ویژگی های مکانیکی غذا رسانی در گیاه و پرواز پرندگان می شود و همچنین  به ویژگی های موجود در پوست دلفین ها و نیاز انسان ها به ورزش کردن نیز می پردازد. افزون بر این، بیو مکانیک به بسیاری از مسائل سلامت مانند بیماری ها، صدمات و نحوه معالجه آنها نیز مربوط می شود . مسائلی که هم در انسان و هم در دیگر موجودات زنده یافت می شوند .

آیا قدمت بیومکانیک فقط به سده های اخیر محدود می شود !؟

بیومکانیک در نقطه آغاز، متولد شده است. نه در ابتدای قرن، نه بعد از تولد مسیح و نه حتی در مسابقات المپیک یونان باستان. زندگی در پویایی معنا پیدا می کند و پویایی ، مکانیک را با خود همراه دارد. پویایی که خود با حرکت ، رشد ، متابولیسم ، تولید مثل ، پاسخ و انطباق با محیط اطراف معنا پیدا می کند ، تمایز بین سیستم زنده و غیر زنده را نشان می دهد.  تا لحظه ای که موجود زنده پویاست ، بیومکانیک همراه اوست.

شاید بتوان ارسطو را اولین فردی دانست که نگاه بیومکانیکی را درک کرد و سعی کرد آن را در پدیده های پیرامون خود نمایان سازد. هنگامیکه رساله خود را با عنوان  ” حرکت حیوانات ”   تالیف کرد و سعی کرد با مفاهیم مکانیکی ، به بررسی حرکت بپردازد؛ منشا حرکت چیست ؟! بدن یا روح ؟! سوالی بود که او در کتابش به آن پاسخ داد .

اگر چه اطلاق لقب ” پدر بیومکانیک ” ، به معنای پیشرو ، به یک دانشمند و پژوهشگر خاص کمی دشوار است، اما لئوناردو داوینچی و گالیلو گالیله حتما از بزرگترین مدعیان خواهند بود . داوینچی حوزه های گوناگونی را مورد بررسی قرار داده است. او به ابزارهایی اندیشیده که بشر بتواند با آنها پرواز کند. از همین رو نیز به مطالعه مکانیک پرواز پرندگان پرداخت. این هنر داوینچی در بیونیک بود. روشی که بشر با بررسی عملکرد طبیعت در انجام یک کار، اقدام به طراحی سیستم های مهندسی می کند، به عنوان مثال بررسی و الگو برداری از ساختار شانه عسل در کندوی عسل یا سیستم رادار یک خفاش.

در تقابل با داوینچی، گالیله بر قدرت ذاتی استخوان ها و به طور خاص رابطه آن با طراحی ساختار استخوان ها تحقیق می کرد. او بر مبنای تحلیل های مقدماتی اش پیشنهاد داد که استخوان ها توخالی هستند و این باعث می شود نسبت قدرت فشار به وزن بهبود یابد. به طور واضح ، بیومکانیک هم بر طراحی و هم بر تحلیل، تکیه می کند که هر دو برای  تفکر مهندسی، امری پایه ای می باشند.

شکل  ۱: ” حرکت حیوانات” (De Motu Animalium )

 

شکل  ۲: طرحی از یک ماشین پرنده در قوانین ” پرواز پرندگان”  نوشته  داوینچی

منابع :

https://nutritiousmovement.com/the-history-of-biomechanics/
http://www.americankinesiology.org/featured-careers/featured-careers/careerbiomechanics
http://www.me.berkeley.edu/research/major-fields/biomechanical-engineering
http://bleex.me.berkeley.edu/
http://www.daneshju.ir/forum/showthread.php?t=102757
https://me.stanford.edu/research/research-theme-biomedicine
https://tex.org/wp-content/uploads/2014/01/biomed-engineering-pic-of-assisted-walking.jp
“An Introduction to Biomechanics” by Humphrey, Jay D., O’Rourke, Sherry L

۳٫۳ (۶۶٫۶۷%) ۶ votes

پاسخ دهید