اثر سرعت پدال زدن و مقاومت در برابر پدال زدن در محل‌های ممکنه پدال زدن بر رفتار عضله‌ها و مفصل‌های پا در دوچرخه ثابت: مطالعه پارامتریک

پدال زدن با دوچرخه ثابت یکی از فعالیت های فیزیکی پرکاربرد برای تقویت عضله ها است. عامل های مختلفی بر عملکرد پدال زدن اثر می‌گذارند. هدف در این مطالعه، بررسی اثر تغییر سرعت پدال زدن و گشتاور مقاومتی اعمالی در برابر پدال زدن در محدوده محل های ممکنه پدال زدن (از نظر سینماتیکی) بر فعالیت عضله ها و نیروهای مفصلی مچ پا، زانو و ران است. برای این منظور، از مدل بیومکانیکی حرکت انسان ارائه‌شده در نرم افزار انی بادی استفاده شد. توان مکانیکی پدال زدن در مقدار ثابت w 200 قرار داده شد. سرعت یا نرخ پدال زدن 40، 60، 80، 100 و rpm 120 و گشتاور مقاومتی اعمالی در برابر پدال زدن 0، 5، 10، 15 و nm 20، در محدوده محل های ممکنه پدال زدن در‌نظر‌گرفته شد. نتایج نشان داد که اگرچه محدوده محل های ممکنه پدال زدن از‌نظر سینماتیکی مناسب است، با تغییر سرعت پدال زدن و گشتاور مقاومتی اعمالی، تمام محل های پدال زدن از این محدوده، به‌دلیل فعالیت بیش از حد عضله ها (بیش از 0/95)، مناسب نیستند. در نرخ پدال زدن 80، 100 و rpm 120 با اعمال گشتاور مقاومتی 0 و nm 5، به‌طور تقریب تمام محل های ممکنه مناسب هستند (فعالیت عضله ها کمتر از 0/95). با افزایش سرعت پدال زدن در یک سطح گشتاور مقاومتی ثابت، بخش بیشتر و با افزایش گشتاور مقاومتی اعمالی در یک سطح نرخ پدال زدن، بخش کمی از محدوده ممکنه، مناسب (فعالیت عضله ها کمتر از 0/95) است. نیروهای مفصلی با کاهش سرعت پدال زدن و افزایش گشتاور مقاومتی اعمالی، افزایش می یابند.

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

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.