KİNEMATİK,HAREKET VE KAS KUVVETLERİ Prof. Dr. Mustafa Emre Ç.Ü. Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı

Kinematik Mekanik, kinematik ve dinamik olarak ikiye ayırılır. Kinematik cisimlerin yalnızca hareketi ile ilgilenir. Kinematikte, cisim hareket ederken izlediği yol önemlidir. Hareket ile cisimlerin üzerine etki eden kuvvetler veya cisimlerin çeşitli özellikleri arasındaki ilişki ise dinamik adı altında incelenir. Hareket, ortalama hız, ortalama ve ani ivme kinematik büyüklüklerdir.

Biyomekanik Biyomekanik, biyolojik sistemlerin biçim ve işlevlerinin mühendislik yöntemleri kullanılarak incelenmesidir. Newton Mekaniği'nin ve malzeme biliminin genel uygulamaları, biyolojik sistemlerin mekaniğini oluşturur. Biyolojik yapıda bulunan kas, kemik, bağ, doku gibi altyapıların etkilerinin incelenmesi de biyomekaniğin uğraş alanlarındandır. Kas kuvvetlerini belirlemeye yönelik yapılan çalışmaların biyomekanik alanı için oldukça önem arz eder. Dirsek mekanizması ve bükme hareketi için aktif olan kas grupları

Biyomekanik Kas kuvveti bir kas yada kas grubu tarafından uygulanan maksimum kuvvettir. Bir dirençle karşı karşıya kalan kasların, kasılabilme yada direnç karşısında belirli bir ölçüde dayanabilme yeteneğidir. Diğer bir deyişle; kasın gerilme ve gevşeme yoluyla bir dirence karşı koyma özelliğidir.Yani kaslar yardımıyla güç uygulayabilme özelliğidir.

Biyomekanik Kol dirseği, üst kolda humerus adı verilen kol kemiği ile ön kolda radius ve ulna kemikler arasında menteşe biçimli bir eklemdir. Kemiklerin dizilimi ve ilişkileri menteşe hareketine ek olarak az miktarda dönme hareketine de izin verir. Bu dönme hareketi dirsek fonksiyonu için önemli bir hareket olmasına rağmen bükülme hareketi için ihmal edilebilecek seviyede olduğundan dirsek eklemi döner mafsal olarak tanımlanır.

Hareket ve Kuvvet Hareket,bir varlığın başka bir varlığa göre yer değiştirmesi olarak tanımlanır. Varlıkları hareket ettirmek için uygulanan itme ve çekmeye kuvvet adı verilir. Kuvvetin değişebilirlik özelliğinin büyük önemi vardır. Kuvvet 20 yaşa kadar gelişim düzeyi üst seviyelerde iken  20-30 yaşları arasında bu hız düşerek devam eder.

Cisimleri Hareket Ettirme Ve Durdurma Günlük hayatımızda farkına varmadan birçok hareket yaparız. Odanın kapısını açmada, televizyonun düğmesini kapamada itme ya da çekme şeklinde bir hareket uygularız.Yerde duran bir cisme vurduğumuzda itme uygularız. Ağır bir yükü kaldırmak için çekme uygularız. Bir yelkenlinin hareket etmesi için rüzgâr itme kuvveti uygular. Topu yukarı fırlatırken uygulanan kuvvet itme şeklindedir. Topun yere düşmesi ise yerçekimi kuvveti şeklinde oluşur. Yünlü kumaşa sürülen tarak küçük kâğıt parçalarını kendine doğru çeker. Buna elektriksel kuvvet denir. Gemi kayık ve vapur suya itme kuvveti uygular. Suyun ise cisimlere karşı uyguladığı kuvvet suyun kaldırma kuvvetidir. Elimizden uçan balon hava ile itme kuvveti uygular. Buna havanın kaldırma kuvveti denir. 

Hareket 1 - Hareket etmeyen varlıklar cansız varlıklardır. Toprak, taş, maden, dağlar ve tepeler kendiliklerinden hareket edemezler. 2 - Bulundukları yerde hareket eden varlıklar ise bitkilerdir. Belli bir yere ekilen bir tohum ya da diki|en bir fidan, zamanla gelişir, yer değiştirmediği halde, büyümesine devam ederek ağaç şeklini alır ve çevresine dallar salar. Bulunduğu yere göre de, güneş ışığını alabilmek için, güneş ışığının geldiği tarafa doğru, yine yerini değiştirmeden döner. Bu yerini değiştirmediği halde, hareket edildiğinin örneğidir. 3 -Tam olarak hareket eden varlıklar. Bunlar da hayvanlar ve insanlardır. Hayvanlar ve insanlar, yiyecek bulmak, yaşamalarının gerektirdiği şeyleri yerine getirebilmek için, devamlı olarak yer değiştirirler ve hareket ederler.      

Kinesiyoloji Kinesiyoloji, insan hareketleri üzerine çalışan bilim dalıdır. İskelet kas sisteminde anatomik ve biyomekanik etkileşimleri inceler. İnsan kinetiği olarak da adlandırılabilir. Vücut posisyonu ve hareketi esnasında hız,ivme ve yer değişim grafiği aşağıdaki gibi ifade edilir.

Kinesiyoloji İnsan ve hayvanlarda hareket ,iki türlüdür:  1 - İsteyerek yapılan hareketler. Bir hayvanın istediği bir yere doğru gitmesi, bizim koşmamız, bacağımızı, kolumuzu oynatmamız, ağzımızı açıp kapamamız, isteyerek yapılan hareketlerdir.  2 - İstediğimiz dışında yapılan hareketler. Gerek insanların, gerekse hayvanların, istekleri dışında yaptıkları hareketlerdir. Kanın dolaşımı, kalbin atması, bağırsakların, midenin çalışması gibi hareketler, isteğimiz dışında olan hareketlerdir. İnsanlarda ve hayvanlarda, isteğimizle olsun, isteğimiz dışında olsun, hareketi sağlayan organlar, kemikler, kaslar ve eklemlerdir.

KAS KUVVETLERİ Maksimal Kuvvet Kuvvette Devamlılık Çabuk Kuvvet Kas sisteminin isteyerek geliştirilebildiği en büyük kuvvettir. Sürekli kuvvet gerektiren durumlarda organizmanın yorulmaya karşı gösterdiği dirençtir. Sinir kas sisteminin yüksek hızda bir kasılmayla dirençı yenebilme yeteneğidir.

Kasılma türüne göre kasın oluşturduğu kuvvetler Statik Kuvvet (Durumu korumaya çalışan kuvvet) Dinamik Kuvvet (Direnci yenmeye çalışan kuvvet) İzotonik kasılma (konsantrik, eksantrik) Oksotonik kasılma İzometrik kasılma Pasif Çalışma Eksantrik kasılma İzometrik kasılma

İzotonik kas kasılması Bu kasılma şeklinde kasın boyu değişirken, gerimi sabit kalmaktadır. Burada izo;eşit, tonik;gerim, demektir. Bu tür kasılmada kas boyu kısalır (konsantrik) ve uzar (eksantrik). Dinamik kas kasılması da denir. İzotonik kasılmada tüm haraket genişliği içinde sabit bir hız ve maksimal gerimin sağlandığı bir kas çalışması görülür. Bu durumda hız sabit kalır ve kaslara binen yük değişir.

İzotonik kas kasılması Kolumuzu dışa açtığımızda bu kolumuzdaki birtakım kaslara izotonik kasılma yaptırmaktayız. İzotonik kasılmada hareket gerçekleşir, çünkü kasılan kasların boyu kısalmıştır. Bu kasılma türünde kontraktil element kısalırken, elastiki element bir düzen içerisinde belli bir gerilimi ve uzunluğu korur. Ancak, kasın tümünde kısalma olur.

İzometrik kas kasılma Bu kasılma türünde iç ve dış kuvvetler birbirine eşittir. İzometrik kas kasılması, kas boyunun sabit kaldığı bir kasılmadır. İzo;eşit, metrik;uzunluk demektir. Bu tür kas kasılmasında kasın boyu sabit kalırken, tonusu(gerimi) artmaktadır. Bu tür kasılmada kasın elastiki elementi, kontraktil elementin kasılmasıyla gerilir .Buna statik kas kasılması adı verilir. Örnekleme gerekirse, ayakta dik durma, yer çekim kuvvetine karşı kaslarının izometrik kasılması ile gerçekleşir. Tüm doğal kasılmaların başlangıcını oluşturur. Sportif aktiviteler içinde izometrik kasılmaların en yoğun görüldüğü spor dalı güreştir.

İzometrik kas kasılma İzometrik kas kasılmasında, kasların kasılmasına karşın hareket olmaz. Çünkü kasların boyu değişmemiştir. İzometrik kasılmada aktin ve myozin fibrillerinin birbiri üzerinde kaymasına gerek yoktur. izometrik kas kasılmasında, kasların kasılmasına karşın hareket olmaz. 

İzometrik Kasılmada Kassal gerim istirahate göre artar, 1–Kasın boyu hafifçe kısalır, 2–Bu kısalma tendonun gerimini arttırır, 3–Kassal kısalma sonunda eklemde oluşması gereken hareket yönünün zıt yönüne doğru oluşan dirençler, kasın o anda ürettiği kuvvete eşit veya daha büyüktür. 4–Bu nedenle kasın ürettiği kuvvet tendonun gerimini zıt yönlü dış dirençleri yenebilecek kadar arttıramadığından, eklemde bir hareket oluşmaz. 5–Bu dirençler ekstremitenin ağırlığı, dış yüklerin (kuvvetlerin) oluşturduğu direnç ve antagonist kasların kasılması sonucu oluşan direnç olabilir. İzometrik kas kasılması kas-eklem bütünlüğünü en az riske sokan kasılma tipidir. İzometrik kasılma, kasta yapısal proteinlerin önemli oranda artmasına neden olur. İzometrik kas kasılması özellikle kas,tendon,eklem ve kemik yaralanmaları sonrası rehabilitasyon amacıyla sıklıkla yaptırılır.

İzometrik Kasılmada

İzotonik ve İzometrik kas kasılması Kas ve tendon yaralanmalarının önlenmesinde ve tedavisinde en uygun egzersizler izometrik ve izokinetik tarzda egzersizlerdir.

Kassal Kasılma Tipleri Konsantrik Kasılmada Kassal gerim istirahate göre artar, •Bu kasılma tarzında kasta oluşan kuvvet, hareket yönünün zıt tarafına doğru oluşan dirençlerden daha büyüktür. •Böylece, kasın boyunun belirgin bir şekilde kısalması ile hareket oluşur.

Kassal Kasılma Tipleri Konsantrik Kasılma Konsantrik egzersizler kassal dayanıklılığı, maksimal dinamik kuvveti ve gücü arttırmada sık kullanılan kasılma tarzlarıdır. Konsantrik egzersizler, ek ağırlıklar veya basit direnç araçları kullanılarak, pek çok mekanda, fazla pahalı olmayan aletlerle yapılabilir. Kas fonksiyonları genelde izometrik ve konsantrik kasılmaların karışımı şeklindedir, konsantrik kasılmaların çoğu izometrik bir faz ile başlar.

Kassal Kasılma Tipleri Eksantrik Kasılmada Kassal gerim istirahate göre artar, 1-Bu kasılma tarzında kasta oluşan kuvvet, hareket hareket yönünün zıt tarafına doğru oluşan dirençlerden daha küçüktür, 2-Böylece, kassal kasılma ile kasın boyunda kısalma çabaları yetersiz kalır, 3-Kasın boyu kısalacağına, ters yönlü dış etkinin daha büyük olması nedeniyle uzar. Maksimal dinamik kuvvet gelişimi için eksantrik kuvvet çalışılabilir.

Kassal Kasılma Tipleri Eksantrik Kasılma Maksimal dinamik kuvvet konsantrik kasılma kuvveti ile belirlendiğinden, maksimal eksantrik kuvvete “Supramaksimal kuvvet” denir. Eksantrik kasılma vücut ağırlığı ve serbest ağırlıklar ile pek çok mekanda, kolaylıkla yapılabilir. Kas eksantrik kasılma sırasında uzadığından kas fibrillerinde izometrik ve konsantriğe göre daha büyük bir gerim görülür ve miyofibril zedelenmesi daha fazla olur. Aynı nedenlerle tendondaki gerim de daha fazladır ve tendon yaralanması riski artar. Eksantrik kasılmada hücre hasarına yol açan serbest oksijen radikalleri diğer kasılma türlerine oranla daha fazla artar. Buda sakatlanma riskini artırır. Eksantrik kasılmada kastaki lokal ısı artışı diğer kasılma türlerinden daha fazladır. Bu da kas protein yapısını bozarak, kasın dış yüklere karşı dayanıklılığını azaltır.

Kasılma Hızı - Kuvvet İlişkisi

Oksotonik kasılma İnsanın kassal aktiviteleri,izometrik ve izotonik kasılmaların birbiri ardına yapılmasından veya her ikisinin birlikte uygulanmasından oluşur. Kasılmaların birlikte olması, yani kasın hem geriminin hem de uzunluğunun değişmesine’’Oksotonik Kasılma’’ denir. Oksotonik kasılma sporda en sık rastlanan kasılma türüdür. Örneğin, bir ağırlık kaldırmasında öncelikle izometrik çalışma olur. Yeni elastiki element, kuvvet kaldırılan ağırlığın kütlesini aşana kadar gerilir, bu kütle aşıldığı anda da kontraktil element kısalır. Kısacası izometrik– izotonik–izometrik çalışma uyum içinde uygulanır.

İzokinetik Kasılma İzokinetik egzersizler kas kuvvetini en iyi artıran egzersizlerdir.Tüm hareket açıklığı içinde, sabit bir hızla yapılan kasılma şeklidir. Hareketin her açısında maksima! güçte kasılma olur ve bu kasılma tüm hareket boyunca devam ettirilir. İzokinetik egzersizlerin yapılabilmesi için komplike izokinetik makinalara ihtiyaç vardır. İzokinetik dinamometrelerde hareketin hızı sabittir ve hareketin her açısında kasa uygulanan direnç eşittir. Bu özellikleri nedeni ile spor yaralanmalarının rehabilitasyonunda ve kas performansının değerlendirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu makinalarla, hareket hızı tüm hareket genişliği boyunca sabit tutularak konsantrik ve eksantrik kasılmaları gerçekleştirmek mümkündür.

İzokinetik Kasılma Kasların yaralanma öncesi fonksiyonel güç ve kapasitelerine ulaşması rehabilitasyonun en can alıcı noktasıdır. Kas gücünü geliştirmek için kullanılan başlıca egzersizler izometrik, konsantrik, egzantrik ve izokinetik kasılma türleridir. İzokinetik egzersizler kas kuvvetini en iyi arttıran egzersizlerdir. Doğal egzersizlerden sadece yüzmede izokinetik kasılma kısmen oluşur. İzokinetik direnç sistemleri çok pahalıdırlar. Fazla bakım gerektirirler ve bakım masrafları da yüksektir.

Relatif (Görece) Kuvvet Salt Kuvvet Vücut Tarafından Geliştirilen Kuvvetler Relatif (Görece) Kuvvet Salt Kuvvet Kişinin kendi vücut ağırlığının 1 kg'ına karşılık geliştirebileceği en büyük kuvvettir. Vücut ağırlığı ne olursa olsun, bir sporcunun herhangi bir spor dalında hareketi uygularken geliştirdiği kuvvettir.  Bir sporcunun herhangi bir spor aktivitesi sırasında geliştirip uygulayabildiği maksimal kuvvettir. Halterle yapılan ağırlık  çalışmasında 180 kg'lık yarım  squatı (bacakların yere paralel olduğu pozisyon)  65 kg ağırlığında bir sporcunun yaptığını kabul edersek,Relatif kuvvet; Salt Kuvvet   Relatif (Görece) Kuvvet = ——————                                                Vücut Ağırlığı     180 kg =  ———  = 2.769 kg. 65 kg  

A.V. Hill, 1939 GÜÇ

Kinesiyoloji Bantları Kas iltihaplandığında, şiştiğinde veya gergin olduğunda; cilt ve kas arasındaki boşluk sıkışır, bu da lenfatik sıvı ve kan sirkülasyonun konstraksiyonu ve tıkanıklık ile sonuçlanır. Bu sıkışma cilt ve adale arasında bulunan ağrı reseptörlerine basınç uygular, onlar da beyne etkilenen bölgede 'ağrı' duygusu hissedilmesi ile sonuçlanan rahatsızlık sinyalleri nakleder.  İnsan derisi ile aynı elastikliğe sahip olmasıyla beraber nöro-müsküler sistemin tekrar eğitilmesi ve iyileştirilmesi konusunda kan ve lenf dolaşımını hızlandırarak ve aynı zamanda kas ağrılarını azaltarak yardımcı olmaktadır. Kas yorgunluğunun azaltıldığını,hareket alanının arttığını ve kasın kasılma kalitesinin daha iyi olduğu gösterilmiştir.

Hareket Yasaları Hareketle ilgili en temel yasalar,Newton’un hareket yasalarıdır. Bu yasalar, hareket eden bir objenin davranışlarının incelenmesi ile elde edilmiş olan yasalardır.