اثر سرعت پدال زدن و مقاومت در برابر پدال زدن در محل هاي ممكنه پدال زدن بر رفتار عضله ها و مفصل هاي پا در دوچرخه ثابت: مطالعه پارامتريك

The Effect of Pedaling Rate and Resistance against Pedaling in Feasible Pedaling Places on Leg Muscles and Joints Behaviors in Ergometer: A Parametric Study

پدال زدن با دوچرخه ثابت يكي از فعاليت هاي فيزيكي پركاربرد براي تقويت عضله ها است. عامل هاي مختلفي بر عملكرد پدال زدن اثر مي‌گذارند. هدف در اين مطالعه، بررسي اثر تغيير سرعت پدال زدن و گشتاور مقاومتي اعمالي در برابر پدال زدن در محدوده محل-هاي ممكنه پدال زدن (از نظر سينماتيكي) بر فعاليت عضله ها و نيروهاي مفصلي مچ پا، زانو و ران است. براي اين منظور، از مدل بيومكانيكي حركت انسان ارايه‌شده در نرم افزار اني بادي استفاده شد. توان مكانيكي پدال زدن در مقدار ثابت w 200 قرار داده شد. سرعت يا نرخ پدال زدن 40، 60، 80، 100 و rpm 120 و گشتاور مقاومتي اعمالي در برابر پدال زدن 0، 5، 10، 15 و Nm 20، در محدوده محل هاي ممكنه پدال زدن در‌نظر‌گرفته شد. نتايج نشان داد كه اگرچه محدوده محل هاي ممكنه پدال زدن از‌نظر سينماتيكي مناسب است، با تغيير سرعت پدال زدن و گشتاور مقاومتي اعمالي، تمام محل هاي پدال زدن از اين محدوده، به‌دليل فعاليت بيش از حد عضله ها (بيش از 95/0)، مناسب نيستند. در نرخ پدال زدن 80، 100 و rpm 120 با اعمال گشتاور مقاومتي 0 و Nm 5، به‌طور تقريب تمام محل هاي ممكنه مناسب هستند (فعاليت عضله ها كمتر از 95/0). با افزايش سرعت پدال زدن در يك سطح گشتاور مقاومتي ثابت، بخش بيشتر و با افزايش گشتاور مقاومتي اعمالي در يك سطح نرخ پدال زدن، بخش كمي از محدوده ممكنه، مناسب (فعاليت عضله ها كمتر از 95/0) است. نيروهاي مفصلي با كاهش سرعت پدال زدن و افزايش گشتاور مقاومتي اعمالي، افزايش مي يابند.

Pedaling is one of the common physical activities for muscles strengthening. Pedaling performance is affected by various factors. The purpose of this study is investigating the effect of pedaling rate and resistance moment against pedaling in the feasible pedaling places (kinematics view) on the muscles activity and ankle, knee and hip joints forces. For this purpose, the biomechanical model of human movement system presented in AnyBody software, is used. The mechanical power of pedaling is deemed to constant (200 w). The Pedaling rate of 40, 60, 80, 100 and 120 rpm and the resistance moment of 0, 5, 10, 15 and 20 Nm, are considered in the pedaling feasible places. Results indicate that although the range of pedaling feasible places is proper by the kinematics view, however changing the pedaling rate and the applied resistance moment, all of the pedaling places from this range cannot be proper due to the excessive muscles activity (more than 0.95). In the pedaling rate of 80, 100 and 120 rpm by applying the resistance moment of 0 and 5 Nm, approximately all of the feasible places are suitable (muscles activity are less than 0.95). By increasing the pedaling rate in a constant resistance moment, the large part and reversely, by increasing the resistance moment in a constant pedaling rate, the small part of feasible range are appropriate. Joints forces increase with decreasing the pedaling rate and increasing the applied resistance moment.