Forfattere
Har du nogensinde prøvet at kaste en bold så hurtigt som en professionel baseballkaster? Professionelle baseballkastere kaster over 160 km/t! Det er næsten lige så hurtigt som en bil, men de kan gøre det uden en motor. Hvordan kan de kaste så hurtigt, og hvad er videnskaben bag dette? I denne artikel vil du opdage, at du skal bruge hele din krop for at kaste så hurtigt og sikkert som muligt. Kastet starter ved dine fødder, og energien bevæger sig gennem benene, hofterne, overkroppen og armen, før du slipper bolden. For at bevæge disse kropsdele er musklerne vigtige – især musklerne omkring brystet. Disse muskler accelererer din arm, men holder også skulderen i den rigtige position. At kaste med høj hastighed kan medføre skader omkring albuen og skulderen, og ingen atlet ønsker skader. Ved at forstå menneskets bevægelser kan vi forsøge at forbedre kasteres præstationer og reducere skader i sportsgrene som baseball.
Har du nogensinde prøvet at kaste en bold så langt og så hårdt, du kan? Brugte du kun din arm, eller brugte du hele kroppen? Her er en sjov måde at finde ud af det på: Tag en bold og kast den to gange. Første gang kaster du den, mens du står stille og kun bruger din arm. Anden gang bruger du hele kroppen ved for eksempel at træde fremad, før du slipper bolden. Du vil sandsynligvis bemærke, at du kaster bolden længere, når du bruger hele kroppen.
Baseball-kast er et godt eksempel på en kaster, der bruger hele kroppen (figur 1A). Kastet er meget kraftfuldt. Professionelle kastere kan kaste en baseball med hastigheder på op til 160 km/t. Deres ben, arme og alle kropsdele imellem arbejder sammen på en optimal måde for at kaste bolden så hurtigt og så præcist som muligt [1]. Dette sker ikke kun i baseball, men også i andre sportsgrene, hvor atleter bruger hele kroppen til at kaste eller slå et objekt på den bedste måde. Eksempler herpå er spydkast, serv i tennis og smash i padel, volleyball og badminton [2]. Spørgsmålet er, hvordan kan en person kaste eller slå et objekt så hurtigt og så præcist? For at forstå dette studerer vi disse bevægelser ved hjælp af biomekanik
Først og fremmest, hvad betyder biomekanik? Vi kan opdele ordet i to dele: “bio” og “mekanik”. “Bio” henviser til levende væsener, og “mekanik” handler om, hvordan kroppe bevæger sig, når kræfter virker på dem. Biomekanik er altså studiet af, hvordan levende væsener bevæger sig, og hvordan kræfter påvirker dem. Når vi ser på sportsgrene, hvor man kaster eller slår over hovedet, henviser “bio” til den atlet, der kaster eller slår en bold, og “mekanik” involverer anvendelsen af bevægelseslovene på atletens krop.
For at gøre det lettere at studere kropsbevægelser repræsenterer vi ofte kroppen som en simpel stregfigur (figur 1B). Du kan se, at hver kropsdel er tegnet som en linje, firkant eller cirkel. Leddene, der forbinder kropsdelene, er tegnet som prikker.
I overhåndsbevægelser starter energien i dine ben, bevæger sig derefter gennem dine hofter og overkrop og når til sidst dine arme. Denne proces kaldes den kinetiske kæde (. [2]. De blå buede pile i figur 1C viser summen af energi, startende fra fødderne og hele vejen til hånden. En måde at observere den kinetiske kæde på er ved at måle, hvor hurtigt forskellige kropsdele roterer, og hvornår disse dele roterer hurtigst i forhold til hinanden. Man mener, at hver kropsdel roterer hurtigere, jo tættere den kommer på enden af den kinetiske kæde – som er din hånd, når du kaster en baseball, eller ketsjeren i tennis. Så en højere rotationshastighed af kropsdelene øger boldens hastighed, men hvad er rotationshastighed?
Når du tænker på hastighed, tænker du sikkert på, hvor hurtigt dine forældres bil kører, eller hvor hurtigt du kan løbe. Dette kaldes en lineær hastighed Lineær hastighed beskriver, hvor hurtigt noget bevæger sig i en lige linje. Men der er en anden form for hastighed, der kaldes rotationshastighed, som beskriver, hvor hurtigt noget drejer eller roterer. Forestil dig, at du drejer en snurretop. Hvis den drejer hurtigt, er det en høj rotationshastighed. Hvis den drejer langsomt, er det en lav rotationshastighed. Rotationshastigheden fortæller os altså, hvor hurtigt noget drejer rundt i cirkler. Figur 2 viser lineær hastighed og rotationshastighed i en bil.
Det samme gælder for en baseballkaster. For at kaste en bold (hvilket er den lineære hastighed) skal kasterens kropsdele rotere hurtigt, ligesom hjulene på en bil. For at kaste bolden med højere lineær hastighed skal kropsdelens rotationshastighed – ligesom bilens roterende hjul – være høj for at gøre kastet hurtigere.
Stregfiguren hjælper os med at forstå, hvordan menneskekroppen bevæger sig, og hvordan kropsdelene arbejder sammen. Men for at få disse “stregfigurer” til at bevæge sig og overføre energi fra en kropsdel til en anden, skal noget producere kraft. Hvad leverer kraften i en persons krop? Ja, musklerne! Når vi aktiverer vores muskler på de rigtige tidspunkter, producerer og overfører de energi gennem den kinetiske kæde.
Muskler kan mere end bare levere energi – de kan også lagre energi i deres sener. Denne lagrede energi er især vigtig i skulderen, når man kaster. Når din arm er i en ekstremt roteret position, med hånden og armen langt bag ørene (figur 3B), lagres energi i musklerne i den øverste del af overkroppen, som f.eks. den store brystmuskel, der hedder pectoralis major
Du kan forestille dig det som en elastik mellem din tommelfinger og pegefinger. For at forstå dette koncept har vi bygget en model, der visualiserer, hvordan denne fungerer for pectoralis major (figur 3). Når du står stille, er musklen afslappet, ligesom elastikken (figur 3A). Når du roterer armen bag ørene, strækkes pectoralis major, på samme måde som elastikken strækkes, når du trækker den tilbage mellem tommelfingeren og pegefingeren (figur 3B). Den store brystmuskel er nu længere. Når du accelererer armen fremad, fra bag ørene forbi ansigtet, for at kaste bolden så hurtigt som muligt, frigives den elastiske energi i den store brystmuskel, ligesom når du slipper elastikken, og den springer fremad (figur 3C). Den store brystmuskel har derefter sin normale længde igen, ligesom i begyndelsen af kastet.
Hvad kan vi bruge vores viden om biomekanik til i sportsgrene, hvor man kaster over hovedet? Atleter stræber efter at finde den rette balance mellem at præstere deres bedste og forebygge skader. Når den kinetiske kæde fungerer problemfrit, resulterer det i et kast, en serv eller et slag, der frigiver bolden med høj hastighed og præcision. Professionelle atleter er dygtige til at bruge den kinetiske kæde på den rigtige måde. De ved, hvordan de skal aktivere og frigive deres stærke muskler på det rigtige tidspunkt under et kast. Gennem træning gør de deres muskler stærkere, og de øver sig i at optimere hastigheden af hver kropsdel i den kinetiske kæde, hvilket forbedrer deres præstation.
Der er en ulempe ved at træne meget og kaste med stor kraft – det belaster den arm, der bruges til at kaste eller slå, meget. Kombineret med et stort antal gentagelser kan denne belastning føre til overbelastningsskader, især i skulder og albue, som er almindelige i sportsgrene, hvor man løfter armene over hovedet [5, 6]. For at hjælpe atleter med at undgå overbelastningsskader er det vigtigt at aktivere den kinetiske kæde på den rigtige måde. En anden vigtig faktor er at opretholde en god balance mellem belastningen af kroppen (, den kraft, der udøves på din krop, og belastningskapacitet, som er den belastning, din krop kan håndtere uden at komme til skade [7]. Det betyder, at du skal finde den rette balance mellem træning og hvile. Når denne balance er rigtig, kan muskler, sener og ledbånd restituere sig ordentligt. Med tilstrækkelig restitutionstid bliver din krop endnu stærkere efter hård træning [5]. Hvis du træner igen for tidligt, inden din krop er restitueret, kan det føre til skader [7].
I biomekanik bruges der ofte bærbare sensorer. Det er små enheder, man kan sætte på kroppen for at hjælpe med at spore, hvordan man bevæger sig, og hvor hårdt man arbejder. Bærbare sensorer hjælper atleter med at måle belastningen på kroppen. Ved at spore en atletes belastning og forstå deres belastningskapacitet eller den tid, en atlet har brug for til optimal restitution, håber vi at kunne forebygge skader i fremtiden med et tidligt advarselssystem [5]. Dette system kan hjælpe atleter med at opretholde den rette balance mellem træning og hvile og advare dem, når de overtræner eller bevæger deres krop på en forkert måde. Vores forskningsgruppe og andre er i gang med at udvikle sådanne bærbare advarselssystemer. Disse systemer indeholder sensorer, der kan fastgøres til en atletes trøje og bukser for at måle hofte- og kropsrotationshastigheder, eller i en ærme for at måle armrotationshastigheden. Vi har udviklet PitchPerfect-systemet, der måler hofte- og kropsrotationshastigheden – se denne video for at se, hvordan det fungerer. Pulssensoren er en anden sensor, der måler armens rotationshastighed – se denne video for at se, hvordan Pulse fungerer. Ingeniører, biomekanikere og bevægelsesforskere udvikler disse systemer for at reducere skader og forbedre præstationerne i fremtiden. Vil du gerne blive en af disse biomekaniske ingeniører eller forskere i fremtiden?
Biomekanik: Studiet af kræfter, der virker på og genereres i kroppen. F.eks. hvordan dine muskler og knogler arbejder sammen, når du går, løber eller hopper. Det kan hjælpe os med at forstå, hvordan vi kan forebygge skader.
Kinetisk kæde: Hvordan forskellige kropsdele arbejder sammen i en sekvens for at få dig til at kaste eller slå hurtigere.
Rotationshastighed: Hvor hurtigt noget drejer eller roterer. For eksempel, når du drejer en basketball på din finger, er dens rotationshastighed, hvor hurtigt den drejer rundt.
Lineær hastighed: Hvor hurtigt noget bevæger sig i en lige linje. Hvis du for eksempel cykler ned ad gaden, er din lineære hastighed, hvor hurtigt du bevæger dig fra et sted til et andet.
Pectoralis major: En stor brystmuskel, der hjælper dig med at bevæge dine arme, f.eks. når du skubber til noget. Vigtig for aktiviteter som at kaste en bold, løfte tunge genstande eller armbrydning.
Elastisk energi: Energi, der lagres i dine muskler og sener, når de strækkes og slippes, som når en elastik strækkes og springer tilbage, hvilket hjælper dig med at springe højere eller løbe hurtigere.
Belastning: Den mængde vægt eller kraft, din krop skal håndtere, når du løfter, skubber eller bærer noget, f.eks. kraften på dine knæ, når du løfter en tung rygsæk.
Bæreevne: Den mængde vægt eller kraft, din krop sikkert kan håndtere uden at komme til skade, f.eks. at vide, hvor tung en rygsæk du kan bære uden at overbelaste dine muskler.
[1] Seroyer, S. T., Nho, S. J., Bach, B. R., Bush-joseph, C. A., Nicholson, G. P. og Romeo, A. A. 2010. Den kinetiske kæde i overhåndskast: forbedring og skadesforebyggelse. Sports Health. 2:135–46. doi: 10.1177/1941738110362656.
[2] Ellenbecker, T. S. og Aoki, R. 2020. Trinvis vejledning til forståelse af det kinetiske kædekoncept hos atleter, der udøver overhåndsbevægelser. Curr. Rev. Musculoskelet. Med. 13:155–63. doi: 10.1007/s12178-020-09615-1
[3] Roach, N. T., Venkadesan, M., Rainbow, M. J. og Lieberman, D. E. 2013. Elastisk energilagring i skulderen og udviklingen af højhastighedskast hos Homo. Nature. 498:483–6. doi: 10.1038/nature12267
[4] Leenen, A. J. R. 2024. Kasteskulderen hos baseballkastere. (Ph.d.-afhandling). Intern forskning og eksamen; Vrije Universiteit Amsterdam. doi: 10.5463/thesis.781
[5] van Trigt, B. 2023. Keep the Pitcher’s Elbow Load in the Game: Biomechanical Analysis of Injury Mechanisms in Baseball Pitching Towards Injury Prevention. Global Academic Press. doi: 10.4233/uuid:7d073c83-1da2-47e1-9244-06c7e26129b1
[6] van Trigt, B., van Hogerwou, T., Leenen, T. A. J. R., Hoozemans, M. J. M., van der Helm, F. C. T., og Veeger, D. H. E. J. 2023. Størrelse og variabilitet af individuel albuebelastning ved gentagen baseballkastning. Sci. Rep. 13:17250. doi: 10.1038/s41598-023-44333-x
[7] Verhagen, E. og Gabbett, T. 2019. Belastning, kapacitet og sundhed: vigtige brikker i det holistiske præstationspuslespil. Br. J. Sports Med. 53:5–6. doi: 10.1136/bjsports-2018-099819
Mennesker har lavet musik i titusinder af år. Men hvad sker der i din hjerne, når du lytter til dit yndlingsband eller din yndlingsmusiker? I denne artikel følger du lydens rejse fra ørerne til hjernen, hvor forskellige områder arbejder sammen, mens du lytter til musik. Musik involverer mange hjernefunktioner, såsom lydbehandling, hukommelse, følelser og bevægelse. Du vil også opdage, at hjernen kan lære at genkende velkendte mønstre i musik, hvilket kan hjælpe med at forklare, hvorfor musik kan gøre os glade, triste eller endda ophidsede. Til sidst vil du udforske, hvad der sker i musikeres hjerner, når de spiller på deres instrumenter.
…
Kunstig intelligens (AI) systemer bliver ofte rost for deres imponerende præstationer inden for en lang række opgaver. Men mange af disse succeser skjuler et fælles problem: AI tager ofte genveje. I stedet for virkelig at lære, hvordan man udfører en opgave, bemærker den måske bare enkle mønstre i de eksempler, den har fået. For eksempel kan en AI, der er trænet til at genkende dyr på fotos, stole på baggrunden i stedet for selve dyret. Nogle gange kan disse genveje føre til alvorlige fejl, såsom en diagnose fr , der er baseret på hospitalsmærker i stedet for patientdata. Disse fejl opstår selv i avancerede systemer, der er trænet på millioner af eksempler. At forstå, hvordan og hvorfor AI tager genveje, kan hjælpe forskere med at designe bedre træningsmetoder og undgå skjulte fejl. For at gøre AI mere sikker og pålidelig skal vi hjælpe den med at udvikle en reel forståelse af opgaven – ikke bare gætte ud fra mønstre, der har fungeret tidligere.
…
Er du nogensinde faldet og slået hovedet, mens du legede? Følte du dig lidt svimmel og havde ondt i hovedet? Hvis ja, kan du have fået en hjernerystelse! Hjernerystelser kan ske hvor som helst. De kan ske under sport, når du leger med dine venner eller endda når du cykler med dine forældre. Det kan være svært at vide, om du har fået en hjernerystelse. Mange børn og forældre er ikke sikre på, hvad de skal gøre, hvis nogen får en hjernerystelse. Læger og forskere ved, at det hjælper dig med at komme dig hurtigere, hvis du gør det rigtige efter en hjernerystelse. Denne artikel forklarer, hvad en hjernerystelse er. Den hjælper dig med at se, om du eller en ven har fået en hjernerystelse, og fortæller dig, hvad du skal gøre, hvis du nogensinde får en hjernerystelse.
…
Hjertet er en meget vigtig muskel, der arbejder uafbrudt for at pumpe blod og levere vigtige næringsstoffer og ilt til alle dele af kroppen. Denne artikel ser på, hvordan hjertet fungerer normalt, og hvad der sker, når det fungerer unormalt, som det er tilfældet med en tilstand kaldet atrieflimren (AF). AF er en almindelig tilstand, der opstår, når hjertet slår uregelmæssigt og ude af takt. AF kan øge en persons risiko for at udvikle alvorlige problemer som hjertesvigt eller slagtilfælde. Denne artikel ser også på, hvordan AF kan diagnosticeres, hvad der forårsager AF, og de forskellige måder, det kan behandles på.
…