التصادم في المجال الرياضي

التصادم في الفيزياء يشير إلى الحالة التي تحدث فيها اصطدام بين جسيمين أو أكثر ، ويتم دراسة
التصادمات في عدة مجالات في الفيزياء، بما في ذلك الديناميك الكلاسيكية والكمية.
في الديناميك الكلاسيكية يعتبر التصادم اصطداما بين جسيمين يمكن وصفه بنا ء على القوانين
الكلاسيكية للحركة والطاقة وتُستخدم قوانين الزخم والطاقة الحركية لتحديد حركة الجسيمات قبل
وبعد التصادم ويفترض أن تكون الطاقة والزخم يحتفظ بها في نظام مغلق )نظام لا يتأثر بالقوى
الخارجية(.
أما في الفيزياء الكمية فانه يدرس التصادم على أساس ميكانيك الكم وفقا لمبادئ ميكانيكا الكم، لا
يمكن تحديد مكان وسرعة الجسيم بدقة تامة في نفس الوقت، مما يؤثر على كيفية حساب الطاقة
والزخم في التصادم وتحسب احتمالية التصادم بنا ء على وظائف الموجة الكمية للجسيمات
المتصادمة ، حيث ان الجسيمات تمثل عادة بواسطة موجات متعددة الطاقة تحمل نمط احتمالية
محدد للعثور على الجسيم في موقع محدد.
يمكن أن تكون التصادمات مرنة أو غير مرنة، وتتغير طبيعة التصادم بنا ء على نوع الجسمين
المتصادمين والقوى التي تعمل عليهما.
في حالة التصادم المرن، يحافظ الجسمان المتصادمان على كمية الحركة والطاقة الكلية قبل وبعد
التصادم في هذا النوع من التصادمات، يمكن أن يتغير اتجاه وسرعة الجسمين بعد التصادم،
ولكن الطاقة الكلية للنظام تبقى ثابتة ، وكما موضح في الشكل ) 50 . )

أما في حالة التصادم غير المرن، فتخسر الأجسام المتصادمة جزءا من الطاقة الكلية للنظام
ويحدث تغيير في شكل الأجسام وقد يتولد حرارة أو ينتج عنها تشوه في الأجسام ومثال على ذلك
هو التصادم بين كرة مطاطية وسطح صلب، حيث يتحول جزء من الطاقة الحركية إلى طاقة
حرارية ويتم تشويه الكرة والسطح ، وكما موضح في الشكل ) 51 .

التصادم في البايوميكانيك هو مفهوم يستخدم في مجال العلوم الحيوية والهندسة لوصف تأثير
القوى الميكانيكية على الأنظمة الحيوية ويشير إلى التصادم الفعلي أو التفاعل بين مكونات
الأنظمة الحيوية مع العوامل الخارجية أو بعضها البعض.
في البايوميكانيك، يتم دراسة التصادم من خلال تحليل القوى والتأثيرات المرتبطة بالتصادمات
المختلفة ويمكن أن يكون التصادم بين جسم حي وجسم آخر، مثل التصادم بين الأعضاء البشرية
أو الحيوانية، أو بين الأنسجة والهياكل الحيوية، أو حتى بين الجسم الحي والأدوات الطبية أو
الأجهزة الطبية.
تحتوي دراسة التصادم في البايوميكانيك على عدة جوانب، بما في ذلك تحليل القوى والطاقة
المتحررة أثناء التصادم ، وتأثيرات القوى على الأنسجة والهياكل الحيوية، والتشوهات الناجمة
عن التصادم، وتقييم الإصابات والأضرار المحتملة.
وأغلب التصادمات لا يحصل بها تأثير المطاطية بشكل كامل ولا تأثير البلاستكية ) الصلابة (
بشكل كامل ولكن نوعا ما بين الاثنين وبالإمكان التعرف على نوعية التصادم من خلال معرفة
معامل الأرتداد ) coefficient of restitution ( الذي يوصف بأنه نسبة المطاطية عند أي
تصادم ، فهو رقم بدون وحدات مقداره بين ) 0 – 1 ( وعندما يكون مقدار معامل الارتداد اقرب الى
( 1 ( يكون التصادم اكثر مطاطية ، في حين اذا كان مقدار معامل الارتداد الأقرب الى الصفر
يكون التصادم اكثر بلاستيكية) الصلابة( .
إن معامل الارتداد يحكم العلاقة بين السرعة النسبية لجسمين قبل وبعد أي تصادم وهذه العلاقة
في الاصل تعود الى معادلة نيوتن التي تنص على الآتي :
)عندما يتجه جسمان الى الاصطدام المباشر فإن الاختلاف في سرعتهما بعد التصادم مباشرة
تكون نسبة الى الاختلاف في سرعتهما قبل التصادم مباشرة ( وهذه العلاقة يمكن أن يعبر عنها
بالطرق الجبري كما يأتي :
معامل الأرتداد= السرعة النسبية بعد التصادم / السرعة النسبية قبل التصادم ،
( u 1 – u 2 / 2v1 –v e = ( ، حيث ) – e ( تمثل معامل الارتداد ، و) – v1 ، 2 v ( تمثل
سرعة الاجسام قبل التصادم فقط ، ) u2 ، u1 ( سرع الأجسام بعد التصادم مباشرة ، حيث ان هذا
الحالة تمثل التصادم الحاصل في المستوى الافقي عند حركة الاجسام ، اما في حالة السقوط من
الاعلى الى الاسفل اي التصادم ، وعند التصادم بين جسم متحرك وجسم ساكن فأن قانون
التصادم لنيوتن يمكن أن يبسط الحالة ، لأن سرعة الجسم الساكن تبقى صفر ا ، وإن معامل
الارتداد بين كرة الساقطة والسطح الساكن تكون حسب المعادلة الأتية :
معامل الارتداد = الارتفاع الذي يسقط منه الجسم / ارتفاع ارتداد الجسم للأعلى ،
( e = hb / hd ( ، حيث ) e ( معامل الارتداد ، و) hb ( تمثل الارتفاع الذي يسقط منه الجسم ،
و ) hd ( تمثل ارتفاع الجسم الى الاعلى ، وكما موضح في الشكل ) 52 . )

في لعبة التنس طبيعة اللعبة تعتمد على نوع التصادمات بين الكرة والمضرب وبين الكرة وارض
الملعب ، وإن القبضة المشدودة على المضرب تزيد من ظهور معامل الأرتداد بين الكرة
والمضرب ، فضلا عن ذلك توجد عوامل اخرى تؤثر على معامل الأرتداد هي ) حجم المضرب
و شكل اتزانه و قابلية التمدد و نوع الخيط والشد و طبيعة المرجحة ( .
وان تطبيقات التصادم في البايوميكانيك متنوعة وتشمل مجالات مثل الطب والهندسة الحيوية
والرياضة والتصميم الحيوي وعلى سبيل المثال يمكن استخدام تحليل التصادم في تقييم فعالية
وسلامة الأجهزة الطبية والأدوات الجراحية، وتصميم وتطوير معدات رياضية محمية، وفهم
ميكانيك الإصابات في حوادث السيارات وحوادث الرياضة.

امتصاص الصدمات ) Shock absorption
الامتصاص الميكانيكي هو ظاهرة في الفيزياء تشير إلى قدرة المادة أو الجهاز على تقليل أو
تفريق القوة أو الطاقة التي تنشأ نتيجة لصدمة أو اهتزاز مفاجئ ، ايضا هو يشير إلى تحويل
الطاقة الحركية لجسم متحرك إلى طاقة حرارية بواسطة الاصطدامات والتداخلات بين ذرات
المادة ، عندما يتحرك جسم في وسط مادي مثل السائل أو الغاز، تحدث تصادمات بين جسم
والذرات في المادة المحيطة به وهذه التصادمات تؤدي إلى فقدان الطاقة الحركية للجسم وتحويلها
إلى طاقة حرارية.
يمكن تفسير الامتصاص الميكانيكي بناء على مبدأ الحركة الجزئية عندما يتحرك جسما في وسط
مادي، فإن الذرات في المادة تتحرك بشكل عشوائي يحدث اصطدام بين جسم وذرة في المادة،
ونتيجة لذلك ينتقل جزء من الحركة الحركية للجسم إلى الذرة، وبالتالي يقل سرعة الجسم
وتتكرر هذه العملية بمرور الوقت حتى يتوقف الجسم تماما.
تؤثر عدة عوامل على معدل الامتصاص الميكانيكي، بما في ذلك كتلة الجسم وسرعته الأولية،
وكثافة المادة المحيطة وطبيعتها الجزيئية، والتفاعلات السطحية بين الجسم والمادة ، عادة ما
يكون الامتصاص الميكانيكي أكبر في الوسط السائل مقارنة بالوسط الغازي، حيث تكون قوى
التصادم أكبر بسبب كثافة السوائل المرتفعة.
يتم دراسة الامتصاص الميكانيكي في عدة مجالات في الفيزياء، مثل الديناميك الحرارية وعلم
المواد ، يلعب الامتصاص الميكانيكي دورا هاما في فهم سلوك المواد وتطبيقاتها في العديد من
المجالات، مثل الاحتكاك والتبريد والاصطدامات الجسيمية.
الامتصاص الميكانيكي في الرياضة هو جانب حيوي في مجال الرياضة وأداء الرياضيين ،
ويشير ذلك إلى قدرة المعدات والأسطح والجسم نفسه على امتصاص وتفريق القوى التصادمية
التي تنشأ أثناء أنشطة الرياضة ، كما يساعد الامتصاص الفعّال للصدمات في تقليل مخاطر
الإصابات وتعزيز الأداء وزيادة الراحة العامة للرياضيين ، ويعتمد على مبدأ استخدام الأجسام
أو المواد لامتصاص أو تفادي الصدمات والاهتزازات التي تحدث خلال ممارسة الرياضة ،
تكون هذه الصدمات والاهتزازات ناتجة عن الحركات القوية والتغيرات السريعة لاتجاهات
الجسم أثناء التدريب والمنافسات الرياضية ، قد يكون لهذه الصدمات تأثير سلبي على الأداء
الرياضي ويمكن أن تسبب إصابات للرياضيين ، حيث تلعب الهياكل الميكانيكية في الجسم مثل
العظام والعضلات والمفاصل والأربطة والاوتار، دورا في عملية الامتصاص الميكانيكي ،

فعندما يتعرض الجسم لقوة صدمة أو اهتزاز، تعمل هذه الهياكل على توزيع القوة وامتصاص
الطاقة الناجمة عن الصدمة ، ولتحقيق الامتصاص الميكانيكي تستخدم عادة مواد أو تقنيات
مختلفة للحد من تأثيرات الصدمات والاهتزازات على الجسم ، فيما يلي بعض الجوانب الرئيسية
لامتصاص الصدمات في مجال الرياضة :
استخدام المواد المرنة : تستخدم بعض الأجهزة الرياضية والأحذية الرياضية المصممة بمواد
مرنة تساعد في امتصاص الصدمات أثناء الحركة.
المواد الامتصاصية : تضاف مواد مثل الإسفنج أو الجل للمعدات الرياضية لتقليل تأثير الصدمات
على الجسم.
تصميم المعدات الرياضية : تصمم بعض الأجهزة الرياضية بشكل يسمح بامتصاص الصدمات،
مثل تصميم أحذية الجري الحديثة التي تعتمد على تقنيات الامتصاص لحماية المفاصل والعظام.
الملابس الرياضية الخاصة : تصنع بعض الملابس الرياضية مع مواد تساعد في تقليل
الاهتزازات والتأثيرات الضارة على الجسم.
الأرضيات المرنة : تستخدم بعض الصالات الرياضية أرضيات مرنة لتقليل تأثير الصدمات عند
القفز والهبوط.
يهدف الامتصاص الميكانيكي إلى حماية الجسم من الإصابات وتحسين الأداء الرياضي من خلال
تقليل الشد العضلي والتعب الزائد الذي يمكن أن ينتج عن الاهتزازات القوية أثناء التدريب
والمنافسات ومع ذلك، يجب أن يتم اختيار التقنيات والمواد المناسبة وفقا لنوع الرياضة
واحتياجات الرياضيين لضمان فعالية الامتصاص الميكانيكي وتحقيق الأداء المثلى ، وكما
موضح في الشكل ) 53 .

دور الامتصاص في الميكانيك الرياضي :
امتصاص الصدمات لاشك هو جانب حيوي ومهم في مجال الرياضة وأداء الرياضيين ، ويشير
ذلك إلى قدرة المعدات والأسطح والجسم نفسه على امتصاص وتوزيع القوى التصادمية التي
تنشأ أثناء أنشطة الرياضة ، كما يساعد الامتصاص الفعّال للصدمات في تقليل مخاطر الإصابات
وتعزيز الأداء وزيادة الراحة العامة للرياضيين .
نلاحظ في بعض الفعاليات والتمارين الرياضية التي تتضمن حركات قفز مستمرة مثل الركض
بالحجل او القفز المستمر بكلتا القدمين او القفز من الاعلى الى الاسفل مثل القفز من اعلى
الصندوق الى الاسفل و النهوض مرة اخرى او القفز المتكرر فوق الحواجز ، او كما نشاهده في
فعالية الوثبة الثلاثية او السلسلة الحركية في المسابقات الجمباز الارضي ، فان كل هذه الحركات
التي تحدثنا عنها تتضمن حدوث اشياء سريعة لحظة تماس )قدم الرجل( او )كف اليد( بالأرض
وهي كآتي :

التصادم : وهو الذي يحدث بين جسمين سواء كانت قدم او كف الرياضي مع الارض على –
اختلاف انواع طبيعة الارض ، سواء كانت مصنوعة من التارتان او العشب او الخشب ، وهذا
التصادم يتأثر بالكثير من العوامل منها الاحتكاك و وزن الجسم واتجاه الحركة المؤداة وطبيعة
الهدف من الحركة ونقطة ومكان التصادم ، فان هذا التصادم يعد المرحلة الاولى والتي تعتمد
عليها باقي المراحل الحركية لإتمام الاداء والمسار الحركي في التمرين او الفعالية.
امتصاص الصدمة : سبق ان تعرفنا على الامتصاص وذكرنا بانه انتقال جزء من الحركة الى –
جزء اخر لتفريق القوة التي نشأة من التصادم الى ان يتوقف عن الحركة ، وتحدث هذه المرحلة
بعد حدوث مرحلة التصادم ، والتي من خلالها يتم امتصاص كمية الحركة ) الزخم الخطي او
الزخم الزاوي ( عن طريق المفاصل والعضلات العاملة في ذلك الجزء من جسم الرياضي ،
بحيث يتم تحول الطاقة الحركية الى طاقة كامنة مخزونة في المفاصل والعضلات والاوتار
والاربطة ، من خلال الانثناء والانبساط والاسترخاء لها ، وان هذه المرحلة قد تكون
) طويلة الزمن( وهذا ما نشاهده في نهاية الحركات في الجمباز للحصول على ثبات واستقرار
عالي ، او )قصيرة الزمن( وكما ملاحظة في فعالية اجتياز الحواجز او القفز العالي ، حيث ان
مرحلة الامتصاص تلعب دور كبير في عملية تقليل التصادم بين الاجسام المتصادمة ، وهي صفة
ضرورية لتفادي الاصابة بشكل مباشر، فضلا عن ذلك قيام الامتصاص بتحويل الطاقة الحركية
الى طاقة كامنة ومن ثم تحويلها الى طاقة حركية بعد هذه المرحلة ، كما يعمل على زيادة الراحة
لدى الرياضين اثناء ممارسة الانشطة الرياضية المختلفة .
وان نسبة كمية الامتصاص تختلف من حركة الى حركة اخرى ، لان لكل مهارة تحتاج مقدار من
الامتصاص ضمن امكانيات الاعب ، وكذلك حسب مرونة جسم الرياضي لان لكل رياضي له
قابلية من مرونة المفاصل تختلف من الاعب الى اخر والتي تساعده على الامتصاص العالي
للصدمات ، فضلا عن ذلك اطلاع المدربين على البيانات الضرورية لمعرفة قيمة الامتصاص
الحاصل بين الاجسام المتصادمة عن طريق معرفة الفرق بين الكمية المفقودة اثناء الامتصاص
والكمية الناتجة بعد نهاية الامتصاص ، وهل ان هذه الكمية الناتجة )المكتسبة( من الامتصاص
ادت الى زيادة ام نقصان في المقادير الكمية اثناء وبعد الامتصاص .

اما الامتصاص الحاصل بين الكرة وخيوط المضرب مثل لعبة التنس الارضي والريشة الطائرة
وغيرها ، يجب ان تكون هناك قابلية لهذه الخيوط على امتصاص الضربات القوية لكرة التنس
والتي تسمح لها بامتصاص قوة الصدمة للكرة وتحويلها من طاقة حركية الى طاقة كامنة ، ومن
ثم الى طاقة حركية مرة اخرى من خلال )الدفع( أي رد الفعل لهذه الخيوط ، علما ان كرة التنس
ايضا لها مرونة خاصة لامتصاص التصادم الحاصل مع المضرب وهي مصنوعة من مادة
مطاطية وفق معاير خاصة ،
الدفع : في هذه المرحلة تقوم العضلات بالانقباض والمفاصل بالمد والاوتار والاربطة بالشد –
، للحصول على دفع ) خطي او زاوي ( الى الاعلى او بزاوية معينة ، استنادا الى حالة تحول
الطاقة الكامنة الى طاقة حركية ، وكذلك تحول الزخم الخطي او الزاوي الى جزء اخر من جسم
الرياضي وحسب طبيعة اداء المهارة الحركية ، وان المحصلة النهاية لنتيجة الدفع هي مرهونة
ومرتبطة بالمراحل التي سبقتها وهي الامتصاص والتصادم .
، فيما يلي بعض الجوانب الرئيسية المساهمة في امتصاص الصدمات في مجال الرياضة :
الأحذية : تعتبر الأحذية الرياضية المصممة بشكل صحيح أمرا أساسيا لامتصاص الصدمات في
الرياضة وعادة ما تحتوي على مواد مبطنة في منتصف النعل والكعب لامتصاص قوى الصدمة
أثناء الجري والقفز وغيرها من الأنشطة ذات التأثير العالي ،كما يجب أن يتناسب اختيار الأحذية
مع الرياضة المحددة والبيولوجيا الحيوية للفرد لتوفير مستوى مناسب من التبطين والدعم .
النعال والتقويمات القدم : قد يحتاج بعض الرياضيين إلى نعال) دبان ( مخصصة أو تقويمات
لمعالجة مشكلات البيولوجيا الحيوية الخاصة بهم بالقدمين وتعزيز امتصاص الصدمات و يمكن
أن توفر هذه الأجهزة تبطينا إضافيا ودعما لتقليل مخاطر الإصابات وزيادة الراحة.
أسطح اللعب : نوع سطح اللعب يمكن أن يؤثر بشكل كبير على امتصاص الصدمات و على
سبيل المثال العشب الطبيعي يعتبر غالبا أفضل في امتصاص الصدمات من العشب الصناعي أو
الملاعب الصلبة ، وكذلك الصيانة السليمة لأسطح اللعب أمر حاسم لضمان أن تبقى في حالة
جيدة وتقدم امتصاص عالي للصدمات .
معدات الحماية : معدات الحماية مثل الخوذ ووسائد الحماية والواقيات للفم تلعب أيضا دورا في
امتصاص الصدمات ، بحيث تم تصميم هذه المواد لامتصاص وتوزيع قوى الصدمة مما يقلل
من مخاطر الإصابات في الرياضات التي تتضمن الاتصال الجسدي .

ميكانيكية الجسم : تقنيات وميكانيكية الجسم الصحيحة يمكن أن تساعد الرياضيين على تقليل
القوى التصادمية التي يتعرضون لها أثناء أنشطتهم الرياضية ويعمل المدربون على تحسين
الشكل وتقليل مخاطر الإصابات.
التدريب واللياقة البدنية : ان القوة واللياقة البدنية الكافية يمكن أن تزيد من قدرة الرياضي على
امتصاص الصدمات و العضلات القوية والمفاصل المتمرسة أكثر ملائمة للتعامل مع التوترات
المرتبطة بالأنشطة الرياضة.
ابتكارات المعدات : تواصل الشركات المصنعة تطوير وتنقية معدات الرياضة لتحسين امتصاص
الصدمات وعلى سبيل المثال، تقدم تطورات في تكنولوجيا الأوتار لمضارب الريشة وتنس
الطاولة بالإضافة إلى المواد المستخدمة في معدات الحماية تحسينات في امتصاص الصدمات
والأداء العام .
تحليل البايوميكانيك : قد يستخدم الرياضيون ومدربوهم أدوات تحليل البايوميكانيك لتقييم حركات
الفرد وتحديد المجالات التي يمكن تحسين امتصاص الصدمات فيها و يمكن أن يؤدي هذا النهج
المستند إلى البيانات إلى تحسين التدريب وزيادة الأداء.