Taekwondon biomekaniikka

Mitä on biomekaniikka?

(Lähde: Kukkiwon textbook 2022 sekä omat tiedot)

Biomekaniikka urheilussa tarkastelee erilaisten voimien olemassa oloa ja vaikutusta liikkeeseen. Sen peruspalikoita ovat massa, liikerata, raajan pituus, nivelkulma, liikkeen ja voimantuoton suunta, aika sekä hermoston toiminta. Tavoitteena on taloudellinen, turvallinen sekä tietenkin tehokas tapa liikkua ja käyttää kehoa. 

Biomekaniikka taekwondossa

Liike voi edetä lineaarisesti tai olla kiertoliikettä. Lineaarisessa liikkeessä kaikki kehon osat liikkuvat enemmän tai vähemmän samaan suuntaan. Kiertoliikkeessä liike tapahtuu jonkin kiinteän pisteen ympäri. Esimerkkinä lineaarisesta liikkeestä on askel eteenpäin, kiertävästä liikkeestä potkun ojennus tai pyörähtävä tekniikka. Suurin osa liikkeistä on yhdistelmä molempia.

Painopisteen ymmärtäminen on olennainen lähes lajissa kuin lajissa. Seistessä sekä liikuttaessa suoraviivaisesti ihmisen painopiste on alavatsan seutuvilla. Liikkeen aikana ja eri asennoissa paikka voi vaihdella ja olla myös kehon ulkopuolella. 

Liikkeen saa aikaan voima. Voima vaikuttaa muun muassa kappaleen nopeuteen, suuntaan ja muotoon - mitä suurempi voima, sitä suurempi vaikutus. Voiman suuruuteen vaikuttavat massa ja nopeus (kiihtyvyys). Tuloksellisuus toki aina riippuu vahvasti myös taidoista. Voima voi olla jännittyneen lihaksen sisällä ja/tai sitä käytetään ulkoisesti. 

Gravitaatio vaikuttaa kaikkialla, myös taekwondossa. Erityisesti hyppypotkut vaativat paljon voimaa, jotta voi irtautua maasta. Toisaalta esimerkiksi hypyllä ylhäältä alas tehty lyönti hyödyntää painovoimaa. Toinen tärkeässä roolissa oleva voima on pinnan tukivoima, josta liike saa räjähtävyytensä, mutta joka pitää voittaa esimerkiksi murskauksessa.

Newtonin lait taekwondossa

Newton I: Kappale pysyy paikoillaan tai jatkaa suoraviivaista liikettään, ellei mikään voima pakota sitä muuttamaan liikesuuntaansa.

Newtonin ensimmäinen laki tunnetaan massan hitautena: staattinen kappale pyrkii olemaan paikoillaan ja liikkuva kappale pyrkii jatkamaan liikettään. Ilmiön voimakkuuteen vaikuttaa kappaleen massa siten, että pienimassaisen kappaleen on helpompi muuttaa liiketilaansa tai sitä on helpompi muuttaa ulkoisella voimalla.  

Liikkumisessa omaa liikesuuntaa pitää pystyä muuttamaan. Ottelussa tämä tapahtuu lähes reaktionomaisesti. Kevyempi ottelija tarvitsee vähemmän absoluuttista voimaa kehonsa (painopisteensä) liikuttamiseen, kun taas raskaamman sarjan ottelija enemmän. Vastaavasti kevyt vastustaja on helpompi tönäistä liikkeelle kuin painavampi. 

Newton II: Voima antaa kappaleelle kiihtyvyyden, F = ma

Tämä on niin sanottu dynamiikan peruslaki. Ensimmäinen laki kuvaa sitä miten voiman avulla muutetaan kappaleen liiketilaa. Toinen laki kertoo kuinka voimakas tuo liiketilan muutos on, kun käytetään tietty määrä voimaa. Yksinkertaisin esimerkki on gravitaatio: G = mg eli maapallon gravitaatio, joka on voima, antaa kappaleelle kiihtyvyyden, jonka suuruus on g = 9,81 m/s2. Jos kappale pudotetaan maan pinnalla, sen nopeus kasvaa jokaisena sekuntina määrällä 9,81 m/s. 

Kun potkaiset kohdetta voimalla F, kohteen liiketila muuttuu sitä enemmän mitä suurempi voima on. Toisaalta, jos samalla voimalla potkaistaan erimassaisia kappaleita, kevyemmän kappaleen liiketila muuttuu enemmän. 

Newton III: Voiman ja vastavoiman laki, Fa = -Fb

Jos kappale A vaikuttaa kappaleeseen B voimalla F, vaikuttaa kappale B kappaleeseen A yhtä suurella, mutta vastakkaissuuntaisella voimalla. Toisiaan koskettavat kappaleet ovat siis vuorovaikutuksessa.

Käytännössä olemme pääsääntöisesti kosketuksissa maan kanssa. Kun haluamme ponnistaa, kohdistamme voiman maahan tai lattiaan. Jos alusta on pehmeä, liikkeelle pääseminen ja liikkuminen on hankalampaa, koska alustan tuki pettää (tukivoima on pienempi). Samoin murskauksessa haluamme, että tuki on hyvä eli pitäjät ovat vahvoja.

Liikemäärä

Liikemäärä on massan ja nopeuden tulo, p = mv. Jos kappaleen liikemäärä on suuri, sitä on vaikea pysäyttää. Taekwondossa tekniikan todellinen voima tulee esille, kun se tehdään kohteeseen. Massa säilyy samana, joten on nostettava nopeutta. Jotta ehditään saavuttaa riittävä nopeus, voidaan lisätä matkaa. 

Impulssi

Impulssi, I = Ft, kuvaa sitä kuinka kauan voima vaikuttaa kohteeseen; vaikutus voi olla lyhytaikainen tai pitkäaikainen. Voiman vaikutuksesta kappaleen liikemäärä muuttuu. Näin käy esimerkiksi törmäyksissä. Impulssi onkin yhtä suuri liikemäärän muutos, 𝐼 = ∆𝑝, ja se on vektorisuure.

Taekwondossa tämä näkyy kaikissa kohteisiin tehtävissä tekniikoissa. Sitä hyödynnetään myös suojavarusteissa, joiden tarkoitus on pienentää kehoon osuvaa voimaa. Koska voima säilyy samana, impulssia saadaan pienemmäksi kasvattamalla kappaleiden kosketusaikaa eli kun ne 'uppoavat' toisiinsa.

Hitausmomentti

Hitausmomentti on ikäänkuin jatkavuuden laki tai hitaus pyörivälle kappaleelle. Lyhyempi varsi, kerälle kiertynyt raaja on nopeampi kuin suoralla raajalla tehty tekniikka. Vrt. luistelijan piruetti.

Tasapaino

Kappale on tasapainossa, kun siihen vaikuttavien voimien summa on nolla. Dynamiikan peruslain mukaan tasapainossa oleva kappale voi olla paikoillaan tai liikkua tasaisella nopeudella. Voit testata omaa tasapainoasi yhdellä jalalla seisten ja sulkemalla silmäsi.

Hyvässä tasapainossa olevaa kappaletta on vaikeampi horjuttaa. Stabiliteettia lisää painopisteen saaminen mahdollisimman alas. Tämä voidaan tehdä leventämällä asentoa, laskeutumalla alemmas, lisäämällä painoa erityisesti lähelle lattiaa. 

Hyvässä tasapainossa olevan kappaleen on myös vaikeampi päästä liikkeelle mikä ei aina palvele taekwondoa. Esimerkiksi ottelussa yllä olevaa päinvastainen pätee. 

Miksi fysiikan ymmärtäminen on tärkeää

Fysiikan lakien ymmärtäminen voi auttaa oppimaan ja parantamaan tekniikkaa. On eri asia imitoida mallista kuin yrittää tuntea ja ymmärtää asia biomekaniikan kautta omassa kehossa. Pelkkä ymmärrys ei tietenkään riitä hyvään tekniikkaan vaan pitää myös harjoitella.

Asennon pääperiaatteet

Asentojen tulee olla vakaita ja horjumattomia, sekä liikkumisen asennosta toiseen pehmeää. Jos liikkumattomaksi ajatellusta asennosta pitää päästä nopeasti toiseen asentoon, käytämme voiman ja vastavoiman lakia nopeaan ja tehokkaaseen ponnistukseen. Liikkuminen edellyttää myös painopisteen tuntemista.

Lyöntien ja iskujen pääperiaatteet

Käsitekniikoissa on tärkeää käyttää koko vartaloa. Vastavoima liikkeelle tulee maan reaktiovoimasta, josta lantion kautta välitetään voima käteen ruoskan tavoin. Nopeus kasvaa, kun matkaa kasvatetaan. Vastakättä tulee käyttää tehokkaasti, sillä vasta se luo maksimiliikemäärän. Se auttaa pitämään liikkeen suoraviivaisena sekä vartalon pystyssä.