Akışkan Biyomekaniği

Yaşamın başladığı yerkürenin veüzerinde yaşayan canlıların fizyolojik yapısının büyük birkısmını oluşturan suyun, mekanik etkilerini (akuatik), yüzdürme kuvveti vedinamik kuvvet olmak üzere ikitemel başlık altında incelemek mümkündür .Busınıflandırma havanın etkisini açıklayan aerodinamik kurallar içindegeçerli olmaktadır .

Bilim içerisinde madde yapıları katı, sıvıvegaz olmak üzere üçbölümde sınıflandırılmıştır. Bu sınıflama modeli maddedeki molekül yapısının birbirleriyle ilişkisine göre belirlenmiştir. Moleküller arası çekimin çok fazla olduğu madde katı maddelerdir. Katı maddelerde moleküller sıkışık dizilmiş formdadır. Katı maddeler genellikle sabit şekilli ve akışkanlığı olmayan maddelerdir .Bunun yanında katı maddeler kuvvetin etkisi ileplastik veya elastik deformasyona uğrayabilmektedirler.

Sıvı maddelerde isemoleküller arası çekimler katı maddelere oranla daha azgörülmektedir . Sıvılarda moleküller birarada olmasına rağmen katılar gibi sıkışık vedizili halde bulunmazlar .Sıvı madde molekülleri bulunduğu ortamda kayma hareketi yaparlar vehareket halindedirler .Sıvı maddeler yerçekiminin etkisi ileiçinde bulundukları ortamın halini almaktadırlar .Örnek olarak ; bal gibi kıvamlı sıvılar yavaş yavaş şekil değiştirirken, suvealkol ise daha hızlı şekil değiştirmektedirler.

Akışkan mekaniği çerçevesinde ikitürlü sınıflama bulunmaktadır .Bunlar ideal vegerçek akışkanlar şeklinde gerçekleşmektedir :

İdeal akışkanlar :Molekül yapıları arasında sürtünmenin olmadığı, viskozitesi çok düşük olan ve sıkıştırıla mayan akışkan türüdür .Akışkan problemlerini çözmek içinidealize edilmiş olup, doğada bulunmazlar. Makaslama esneklik modülü, hacim esneklik modülü veviskozitesi çokdüşük olan akışkanlardır .Bunlar enküçük etki altında hemen şekil değiştirmektedirler.

Gerçek akışkanlar: Kuvvet etkisi ileşeklini değiştirebilen, buşekil değiştirme işlemine çok az direnç gösterebilen, sıkıştırabilen ideal akışkanlardan vizkositesi fazla olan akışkan türüdür .

Akışkan sınıflamasında birbaşka yaklaşımda akışın içvedışolarak gerçekleşmesidir .Buna göre iç akış;akışkanın katı yüzeylerle tamamen sınırlandırılmış ise, yani akış boru yada kanal içerisindeyse içakış olarak adlandırılır .Dışakış ise:akışkanın birplaka telyadaboru gibi bir yüzeyin üzerinden herhangi birsınır olmaksızın akması olarak adlandırılır .Örneğin tenis topunun akışı birdışakış türüdür (Bkz .Görsel 5.2.)

1960’lı yıllarda hareket analizi vefiziksel yasaların tanımıyla kineziyolojiden biyomekaniğe doğru biryönelim başlamıştır (Hall, 2012). İnsan hareketinin mekaniği ileilgili çalışmalar 1967 İsviçre’de gerçekleşen Uluslar arası Biyomekanik Semineri’nde sunulmuştur .Ayrıca 1968’de ilk kez Biyomekanik dergisi yayınlanmıştır .Buderginin ilksayılarında daha çok spor biyomekaniği çalışmalarına yerverilmiştir (McGinnis, 2013).

Newton birinci yasa dahareketsiz olan nesnenin hareketsiz kalacağı, hareket eden birnesnenin isevücuda etkisi olan kuvvet değeri 0isedüz çizgi hareketi gerçekleştireceğini ifade etmiştir. Örnek olarak ;halatın çekilmesinde ikigrup eşit kuvvet uyguladığında dengede kalıp durumda bir değişiklik olmayacaktır (Bkz .Görsel 5.5).

Newton ikinci hareket yasasında, üzerine etki eden cismin kuvvetin yönü doğrultusunda hızlanacağı venetkuvvetin büyüklüğü ileivme büyüklüğünün doğru orantılı vevücut kitlesi ilede tesr orantılı olduğunu belirtmiştir. İkinci yasada kienönemli ikikavram yön vebüyüklüktür. Ayrıca cismin kuvvet bileşkesi sıfırdan farklı isenesne etkisindeki kuvvete göre ivmeli hareketler gerçekleştirmektedir (Bkz .Görsel 5.6).

Newton üçüncü hareket yasasında ;herdavranışa eşit birtepkinin olduğu veetkileşim sırasında tepki kuvvetleri veeylemin büyüklüğünün ters yönde olduğunu, bununla birlikte hareketin aynı eylem çizgisi üzerinde olduğunu belirtmiştir (Pitkin, 2011; Özkaya vd.,2012). Mekanik açısından hareket kanunu, sportif performans sırasında ayrıntılı değerlendirilmeli veiç-dışfaktörlerin etkisi oldukça önemli görülmektedir .İnsan vücuduna etki eden dışkuvvetler; yerreaksiyon kuvveti, yer çekimi kuvveti, sürtünme kuvveti, hava -sukuvveti olarak değerlendirilmektedir (Bkz .Görsel 5.7).

Akım kuvveti suda ve havada hareket halindeki nesneleri etkileyen kuvvet olarak tanımlanmaktadır. Akım açısından hidrodinamik (su) veaerodinamik (hava) arasında birfarklılık bulunmamaktadır. Akım kuvvetinin büyüklüğü; cismin etki noktasında, cismin yönüne, direnç yüzeyine, akım hızı, ortam yoğunluğu vecismin şekline göre değişebilmektedir (Muratlı veÇetin, 2011).

Nesnenin hareketinin sabit yadaoynar olması özelliğine göre sürtünme kuvveti dedeğişkenlik gösterebilmektedir. Temas eden ikicismin molekülleri arasındaki ilişki sürtünme kuvvetini oluşturmaktadır .Hareket etmeyen cisimler arasındaki sürtünme kuvvetini sabit limitli, hareketli cisimler arasındakine dinamik -kayma -yuvarlanma sürtünme kuvveti adı verilmektedir (İnal, 2004).

Kan vekanın içerisinde bulunan bileşenlerin akışkanlık özellikleri inceleyen bilim alanı hemoreoloji olarak adlandırılmaktadır .Birbaşka kavram olan reoloji “rheo” akış, “-loji” bilim, akış bilimi olarak tanımlanmaktadır. Maddenin zaman vekuvvet etkisi ileşeklinin değişmesini inceleyen bilim alanıdır .Sıvı vegaz maddelerin reoloji davranışları akma -akış olarak, katı maddelerin reolojik davranışı isedeformasyon olarak değerlendirilmektedir .