Phân tích phân bổ của lực đè dưới bàn chân CoP trong chứng chỉ level 1 của Swing Catalyst
Chương trình cấp chứng chỉ này được khởi xướng và hướng dẫn bởi Tiến sỹ Scott Lynn, phó giáo sư tại trường đại học Fullerton, California và là Giám đốc nghiên cứu tại Swing Catalyst. Trong nội dung để thi online chứng chỉ này, có một số thông tin hay, hữu ích cho gôn thủ nên golfviet dịch lược ý ra để mọi người cùng tham khảo. Mục đích của chương trình này là giúp cho gôn thủ hiểu rõ hơn về các chuyển động cơ sinh học có thể để giúp gôn thủ cải tiến được cú swing và tránh bị chấn thương. Bên cạnh đó sẽ chú trọng vào phản lực dưới chân và về tấm Cảm biến áp lực dưới chân của Swing Catalyst.
Chứng chỉ này được chia làm 2 level.
Level 1 là một khóa học online, miễn phí, là phần mà tôi sẽ dịch ở đây, và video bạn có thể xem trên...
Biomechanic là lĩnh vực mà tôi đã và đang nghiên cứu, nó là một phần của vận động học (kinesiology) , nghiên cứu về các chuyển động của con người và thường được nhắc đến nhiều trong nghành Academic Discipline of Physical Education.
Có rất nhiều người nghiên cứu và ứng dụng Biomechanic để cải tiến các công việc của họ trong công nghệ y học. Khi tôi làm nghiên cứu sinh Tiến sỹ, tôi đã làm việc rất nhiều với các nhà vật lý trị liệu, với các kỹ sư những người nghiên cứu cơ sinh học để thiết kế các đầu gối nhân tạo, hông nhân tạo để cấy vào cơ thể người. Biomechanic liên quan đến toán học rất nhiều, liên quan đến các chuyển động của cơ thể nhiều. Tuy nhiên tôi sẽ không nói đến toán học vào hôm nay, tôi chỉ đề cập đến khái niệm về khoa học sức khỏe và khoa học tự nhiên, để những người quan tâm đến lĩnh vực này có thể hiểu để cải tiến tốt hơn công việc của họ và gần đây là lĩnh vực golf. Và nhiệm vụ của tôi hôm nay là giới thiệu với bạn những kiến thức nền tảng về biomechanic
Cơ sinh học nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của các hệ thống/bộ phận sinh học theo phương pháp cơ học. Nghiên cứu về sự ảnh hưởng của lực đến cơ thể người, và cách tạo ra lực và đối tượng cụ thể của chúng ta ở đây là các gôn thủ. Trong quá khứ thì không thể đo lường được các lực liên quan đến gôn thủ, nhưng hiện tại với công nghệ phát triển cao như hiện nay việc này có thể thực hiện được dễ dàng.
Chúng ta sử dụng những định luật cơ học để tính toán thiết kế dàn khoan, xe hơi …v. và chúng ta cũng sẽ sử dụng những định luật này vào việc nghiên cứu các bộ phận và chức năng trên cơ thể gôn thủ để tối ưu kỹ thuật chơi golf.
Việc nghiên cứu về cơ sinh học để tối ưu kỹ thuật chơi golf hiện nay đã được các huấn luyện viên dạy golf quan tâm. Như trường hợp Tiger Wood, tôi cũng đã trao đổi với Chris Como về những điều mà anh đã áp dụng những kiến thức của mình về cơ sinh học cải tiến swing của Tiger để giảm áp lực lên lưng và đầu gối để Tiger có thể chơi golf lại. Tôi cũng quan tâm rất nhiều đến sự ảnh hưởng của cú swing lên các đĩa đệm của cột sống, cách làm thế nào để phục hồi sụn, dây chằng ở đầu gối. Những việc này trong quá khứ từng là chuyên môn của vật lý trị liệu chứ không phải là của một golfer. Tôi nghĩ là chúng ta, những huấn luyện viên về golf cần phải hiểu rõ về nó để có thể giúp cho học viên, những gôn thủ của chúng ta có thể chơi tốt và tránh bị chấn thương.
Kinematic (động học) là nghiên cứu mô tả chuyển động dựa trên không gian và thời gian. Bạn thường mô tả các chuyển động thế nào? 3 vấn đề cần quan tâm là khoảng cách (how far), tốc độ (how fast) (=khoảng cách/thời gian) và gia tốc (how quick)
Kinetic (động lực học) là nghiên cứu về các lực là kết quả hoặc nguyên nhân gây ra chuyển động.
Từ trước đến nay khi sử dụng camera để quay và quan sát các chuyển động đó là chúng ta đang nghiên cứu về Kinematic chứ không phải là Kinetic, vì nó qua video thì không thể đo, và thấy được lực. Hiện tại chúng ta đã có những thiết bị cho phép chúng ta có thể đo và nghiên cứu được Kinetic trong quá trình thực hiện cú swing.
Đo lường động học – Kinematic là chúng ta đo lường khoảng cách, tốc độ, và mức độ thay đổi tốc độ (gia tốc). Khoảng cách thì có khoảng cách thẳng và sự thay đổi về góc
Đo lường động lực học – Kinetic là đo lường các lực, mô men xoắn, động lượng.
Động lượng của vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v được xác định bằng biểu thức p = mv, động lượng đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của vật.
Định luật vạn vật hấp dẫn của Isaac Newton. Nôm na là giữa 2 vật khối lượng m1 và m2, cách nhau 1 khoảng là d sẽ tồn tại một lực hút bằng
Fg=G*m2*m2/d (d bình phương)
G là hằng số hấp dẫn. Lưu ý là kích thước vật được coi là rất nhỏ so với khoảng cách d.
Định luật 1 Newton:Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.
Định luật 2 Newton:Gia tốccủa một vật cùng hướng vớilựctác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
Biểu đồ trên thể hiện lực càng lớn thì gia tốc càng tăng.
Định luật 3 Newton: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá trị, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều.
Mục đích chính đối việc việc áp dụng định luật này vào để nghiên cứu cơ sinh học đó là phản lực mặt đất (GRF). Khi chúng ta đè lên mặt đất một lực là A thì mặt đất cũng phát sinh một phản lực là B có độ lớn bằng lực A.
Chúng ta sử dụng tấm đo lực đặt dưới chân để đo lực đè của hai bàn chân, cũng chính là đo được phản lực của mặt đất. Hình động ở trên và các dữ liệu tôi có được từ phòng thí nghiệm của tôi ở Los Angeles, đây là mô hình của Kevin Chappell, một vận động viên PGA, thuộc hàng top hàng năm. Anh ấy đã cùng làm việc với chúng tôi, sử dụng tấm thảm đo lực dưới chân để đo lực đè khi thực hiện swing. Bạn có thể thấy nếu lực đè mạnh thì mũi tên sẽ dài ra. Bên cạnh đó bạn cũng có thể thấy được phương của lực đè, vì nhiều khi chúng ta không tác động thẳng mà tác động xiên xuống mặt đất. Nhìn kỹ các phương của mũi tên bạn sẽ thấy.
Tấm thảm cảm ứng đo phản lực khi swing
Mật độ cảm ứng cao, với 2048 cảm ứng trên toàn bộ bề mặt của tấm thảm. Tần số đo là 100Hez, nghĩa là trong 1 giây sẽ đo 100 lần.
Thảm đo lực được 3 hướng, lực đứng, xiên trước sau và xiên phải trái. Đo được mô men ở 3 trục. Tần số đo là 1000Hz.
Lực và lực đè
Lực đè là lực tác động lên một diện tích nhất định. Lực đè luôn vuông góc với bề mặt vật tác động
Tấm thảm đo lực có thể đo được 3 chiều.
Lực thẳng đứng, lực cắt/xiên từ trước ra sau hoặc ngược lại, và lực cắt/xiên trái phải.
Lực cắt/xiên trước sau đóng vai trò quan trọng đối với chuyển động xoay của cơ thể, hình bên trái, bạn sẽ xoay được khi hai lực tác động hai bên ngược chiều nhau.
Lực cắt/xiên phải trái giúp cho gôn thủ di chuyển cơ thể ngang. Như hình bên phải, gôn thủ đang đẩy người sang trái.
Một hệ thống tích hợp và được đồng bộ hóa gồm, thảm đo lực, 4 camera, và máy đo quỹ đạo bóng. Như hình trên, bên trái là video gôn thủ đang thực hiện swing, phía trên bên phải là lực đè ứng với từng frame video, phía dưới bên phải là quỹ đạo bóng.
Hình trên là dữ liệu có được từ tấm thảm đo lực. Chấm màu trắng chính giữa là CoP, tâm lực đè của cả hai chân. CoP trace là đường màu trắng, đường di chuyển của tâm lực đè CoP trong suốt quá trình swing. Chấm trắng nhỏ trong phạm vi bàn chân là tâm lực đè riêng của từng bàn chân.
Lực đè càng xanh thì càng yếu, càng đỏ thì càng mạnh. 25in là khoảng cách giữa hai chân. Trong hình trên là gôn thủ đánh gậy driver đang ở giai đoạn gần cuối của động tác take away. Lúc này lực đè bên trái là 45% và bên phải là 55%, lực đè dồn nhiều vào phần gót của chân phải (màu đỏ đậm nhất).
Trọng tâm của khối là điểm mà tổng hợp trọng lượng của cả khối đi qua khi ta xoay khối đó ở bất kỳ chiều nào trong không gian. Trọng tâm của khối sẽ thay đổi vị trí theo hình dạng của khối.
