Periodický pohyb#
Periodický pohyb je definován jako pohyb, při kterém se poloha, rychlost a další dynamické proměnné systému opakují v pravidelných časových intervalech.
Tyto opakující se cykly umožňují analyzovat složité pohyby pomocí několika klíčových parametrů.
Perioda (T)#
Perioda (T) je časový interval potřebný k dokončení jednoho úplného cyklu periodického pohybu.
Jinými slovy, je to doba, po které se pohyb začne přesně opakovat. Jednotkou periody v soustavě SI je sekunda (s).
Například při chůzi je perioda časový interval mezi dopady stejné nohy na zem. U dýchání je to doba jednoho nádechu a jednoho výdechu.
Frekvence (f)#
Frekvence (f) je počet úplných cyklů periodického pohybu, které se uskuteční za jednotku času.
Jednotkou frekvence v soustavě SI je Hertz (Hz), přičemž 1 Hz odpovídá jednomu cyklu za sekundu (s⁻¹).
Frekvence a perioda jsou vzájemně převrácené veličiny, což znamená, že platí následující vztah:
a
Například, pokud je perioda chůze 1 sekunda, frekvence chůze je 1 Hz (jeden krok na jednu nohu za sekundu). Pokud je frekvence dýchání 0.2 Hz, pak je perioda dýchání 5 sekund (jeden nádech a výdech trvá 5 sekund).
Periodický pohyb v biomechanice#
Mezi běžné příklady periodických pohybů studovaných v biomechanice patří:
Chůze a běh: Opakující se cykly kroků s charakteristickou periodou a frekvencí.
Skákání: Opakující se cykly odrazu a dopadu (i když jednotlivé skoky mohou být analyzovány samostatně, opakované skákání tvoří periodický pohyb).
Plavání: Opakující se záběry rukou a nohou s definovanou periodou a frekvencí.
Cyklistika: Opakující se otáčení pedálů s charakteristickou frekvencí šlapání (kadencí).
Dýchání: Pravidelné cykly nádechu a výdechu.
Srdeční činnost: Pravidelné stahy a relaxace srdečního svalu.
Žvýkání: Opakující se pohyby čelistí.
Analýza periodických pohybů v biomechanice je důležitá z několika důvodů:
Efektivita pohybu: Studium periody a frekvence různých pohybů může pomoci identifikovat optimální rytmus pro minimalizaci energetických výdajů. Například optimální frekvence kroku při běhu může snížit metabolické náklady.
Biomechanické parametry: Periodické pohyby umožňují studovat a charakterizovat různé biomechanické parametry, jako je délka kroku, výška skoku, úhly v kloubech v průběhu cyklu a svalová aktivita.
Detekce abnormalit: Odchylky od typických period a frekvencí mohou indikovat patologie nebo zranění. Například změny v rytmu chůze mohou být známkou bolesti nebo svalové slabosti.
Robotika a protetika: Pochopení periodických pohybů člověka inspiruje návrh a řízení robotů a protetických zařízení, které napodobují přirozený lidský pohyb.
Sportovní výkony: V mnoha sportech hraje periodický pohyb klíčovou roli. Analýza frekvence a amplitudy pohybů (např. frekvence šlapání u cyklistiky, frekvence záběrů u plavání) může pomoci sportovcům zlepšit svou techniku a výkonnost.