- اصطكاك بين كفش و زمين بسيار مهم است. نتايج مطالعات گذشته نگر تأثير بارز زمين زمين بازي را در اين مورد نشان داده است. اصطكاك مي تواند تحت تاثير كفش قرار گيرد. دو جنبه اي كه بايد در اين جا به خاطر سپرد عبارتست از: حركت مستقيم و چرخش. در ارتباط با حركت مستقيم، اصكاك در زمين هاي لغزنده اهميت بيشتري دارد. اما اين مورد در زمين هايي كه لغزنده نيستند صادق نيست.
تا آنجايي كه به چرخش (مقاومت در مقابل چرخش) مربوط است، اصطكاك در تمام سطوح زمين هاي بازي حائز اهميت مي باشد. محدوده تغيير ضرايب اصطكاك (براي حركت مستقيم) و حركت چرخشي (مقاومت در مقابل چرخش) در مورد شش زمين مختلف و ده نوع كفش تنيس و ساير كفش ها در شكل 3-4 نشان داده شده است.
نمودار مزبور دو پديده جالب را نشان مي دهد: 1- تمامي زمين ها در مقابل كفش هاي مختلف واكنش يكساني ارائه نمي دهند. به عنوان مثال، زمين مصنوعي 3، نتايج بسيار گوناگوني را در مورد ضريب اصطكاك در حركت مستقيم نشان مي دهد. در اين حالت نوع كفش اهميت زيادي دارد. همين زمين، مقاومت چرخشي كمي را نشان مي دهد. در مورد زمين مصنوعي شماره 4 نتايج معكوس است. 2- ميزان اصطكاك در حركت مستقيم و چرخشي ممكن است كاملا با هم اختلاف زيادي را در مورد اصطكاك در حركت مستقيم نشان دادند.
4- چنانچه جوانب فشار، آسيب ها و ارتباط آنها با كفش تنيس در نظر گرفته شود، حركات رو به كنار و سوپيناسيون حاصل از اين حركات و همچنين تغيير جهت حركات اهميت زيادي پيدا مي كند. به نظر مي رسد كه محدوده ايده آل حركتي در اين مورد وجود داشته باشد. هر دو نوع حركات سوپيناسيوني شديد و خفيف تاثيرات بيومكانيكي منفي دارند. اين اثرات منفي بر روي مفاصل خيلي كم و بر روي رباط ها بسيار زياد است.
اين بخش بر اهميت جوانب بيومكانيكي كفش تنيس (يعني مسائل ناشي از فشار زياد بر روي دستگاه حركتي) اشاره اي داشت. مطالب عمدتا به صورت خلاصه بيان گرديد. به دليل كمبود كنوني اطلاعات عمومي در اين مورد، احتمالا مطالعات بعدي افكار امروز ما را تحت الشعاع خود قرار خواهد داد. بنابراين بايد بخش هاي ذكر شده در جدول 4-5 را تنها به عنوان نقطه شروعي براي مطالعات آينده در نظر گرفت.
جوانب مختلف كفش فوتبال
كفش مدرن فوتبال بايد جوانب زير را دارا باشد: از هر جهت براي پا مناسب باشد يعني اينكه داراي اختصاصات ارتوپديك و بهداشتي لازمه باشد. اين كفش بايد بر اساس قالبي مطابق با شكل پا ساخته شود و قابليت قبول تغييرات لازم را داشته باشد. مثلا بايد بتوان تخت هاي داخلي گوناگوني را به منظور تصحيح و حمايت پا در برابر ناهنجاري هاي مختلف درون آن قرار داد. چنانچه اختلافي در طول دو پا وجود داشت، مي توان آن را با پوشيدن كفش هائي كه بر روي اجراي حركات ورزشي تأثير منفي ندارند و اختلاف وزني ايجاد نمي كنند جبران و تصحيح نمود.
در سطح حرفه اي فوتبال، معمولا طراحي كفش براي هر فرد اختصاصي است و احتياجات مشخص و تمايلات ورزشكار را برآورده مي نمايد. كفش هاي اختصاصي نيز بايستي طوري طراحي شوند كه هم باعث محافظت و همچنين حمايت پاها شوند.
كفش بايد طوري ساخته شده باشد كه طيف حركتي فيزيولوژيك را محدود نكند و همچنين حركت قوسي بويژه در محل پنجه پا كاملا بوسيله تخت هاي داخلي و نيز با قابليت خم شدن تخت كفش تضمين شده باشد. گلميخها بايستي به منظور اجتناب از نقاط جداگانه فشار و همچنين جلوگيري از تحريك غير ضروري كف پا در كف كفش ها قرار داده شوند. در ناحيه پاشنه كفش بايد گلميخها را مختصري نزديك به لبه هاي تخت كفش قرار داد تا از پيچ خوردگي پاها جلوگيري شود. بهر حال كفش بايد براي فعاليت ورزشي ويژه خود مناسب باشد.
كفش بايد تا حد ممكن سبك باشد تا از ايجاد بار اضافي براي ورزشكار اجتناب شود. هنگامي كه تخت هاي داخلي يا محافظ قوس پا به كفش افزوده مي شود بايد براي اجتناب از افزايش وزن كفش از موارد ويژه استفاده نماييم.
كف پا تا سر حد امكان نبايد درون كفش آزادانه حركت كند. تخت كفش نيز بايد طوري طراحي شود كه از خم شدن وسط كف پا جلوگيري مي كند و در عين حال امكان حركت قوسي مناسب نيز وجود داشته باشد. اين عمل باعث مي شود تا وضعيت بهتري براي ضربه با روي پا به توپ فراهم شود.
كفش فوتبال بايد تماس مناسبي بين كف پا با سطح زمين ايجاد نموده و تخت آن تا حد ممكن با انواع مختلف سطح زمين هاي بازي تطابق يابد. روي سطوح سخت مثلا زمين هاي چمن طبيعي، از كفش هاي «آجدار» بيشتر از انواع ديگر استفاده مي شود. در زمين هاي چمن نرمتر با زمين هاي گلي از كفش هايي با گل ميخهاي قابل تعويض با طولهاي متفاوت استفاده مي شود زيرا كه اين نوع كفش ها بهترين نوع تماس پا به زمين را فراهم مي نمايند. اما روي سطوح برفي از كفش هاي ديگري استفاده مي شود. به عنوان مثال كفش هايي با گل ميخهاي پلاستيكي كه تحت شرايط برفي بهتر از هر نوع گلميخ ديگري به زمين مي چسبند. مديران صنايع كفش سازي بسيار علاقه دارند كه كفش هايي با خاص ضد لغزشي را آزموده و به مرحله توليد برسانند. اما روي زمين هاي يخ زده كفش كاملا متفاوتي مورد احتياج است. امروزه براي اين موارد از كفشهاي بنام «سامبا» استفاده مي كنند كه فقط از نظر ظاهري به كفش هاي معمولي شبيه هستند. ويژگي لازمه ديگر كفش هاي فوتبال اين است كه بيش از حد مانع حركت چرخشي نشوند كه البته پيش بيني اين ويژگي در ساخت اين كفش ها مشكل است.
به منظور رفع اين نوع مشكلات، مطالعات و آزمايشهاي بيومكانيكي متعددي انجام گيرد. اما نظر به تنوع اختصاصات لازم كفش هاي فوتبال، به انجام رساندن اين مهم بسيار مشكل است.
چنانچه جوانب فوق به نتايج منطقي منتهي شوند، اصلاحاتي در اجراي حركات ورزشي انجام خواهد شد و خطر ايجاد صدمات ورزشي نيز كاهش خواهد يافت. خطر صدمات ورزشي هيچگاه به طور كامل حذف نمي شود چرا كه كفش هاي فوتبال بايستي با احتياجات روزافزون بازيكنان و همچنين افزايش كيفيت حركات ورزشي وفق يابند. چنانچه كفش هاي فوتبال سال 1920 را با كفشهاي مدرن فوتبال مقايسه كنيم، اختلافات زيادي بين آنها خواهيم داشت. البته هنوز تا تكامل كفش هاي فوتبال راه بسياري باقي است و بايستي تحقيقات بيومكانيكي تا مدتهاي طولاني ادامه داشته باشد.
كفش هاي صعود
طي دهه گذشته، دو نوع مختلف از كفش هاي صعود بوجود آمده است. هر دو اين كفش ها داراي يك تخت نسبتا نازك و لكانيزه به منظور «احساس» بهتر و ساقه پلاستيكي محيطي براي تامين اصطكاك مناسب در بالا رفتن از شكافها مي باشند. كفش هاي صعود كوهي تركيبي از كفشهاي چرمي سنگين (كه به همراه آنها مي توان از قلابهاي كوهنوردي نيز استفاده كرد) و كفش هاي اختصاي صعود هستند. همچنين اين كفش ها معمولا داراي پاشنه و تخت برجسته لاستيكي بوده و با جا دادن يك ورق فولادي در ناحيه پنجه، نوعي پنجه گير ذخيره كننده انرژي را در لبه هاي باريك كوهها ايجاد مي نمايند.
كفشهاي ويژه صعود بسيار سبك كه داراي يك تخت تاشو هستند قبلا در دهه 1930 در دسترس بودند اين كفش ها براي ساليان سال از رده خارج شده بودند و تنها طي چند سال اخير است كه براي مصارف عمومي و با اصلاحاتي در كشورهاي انگليسي زبان مصرف مي شود. اين كفش مدرن صعود علاوه بر تهويه بهتر، داراي تختي اصطكاكي است كه همراه با يك تخت لاستيكي نرم كه در برابر لغزش مقاومت مي نمايد، صعودهاي مشكل را نيز ممكن مي سازد (شكل زير) . تركيبات ويژه نرم لاستيكي عملا تخت كفش را به صخره ها «مي چسبانند» اما از مضرات آنها مي توان به دوام كم آنها اشاره كرد. كفش ويژه صعود همانطور كه از نمش بر مي آيد بايستي هميشه به عنوان يكي از تجهيزات اضافي يدكي باشد و تنها در صخره نورديهاي واقعي مورد استفاده قرار گيرد. در بالا رفتن و پائين آمدن از صخره ها، يك نوع كفش كوهنوردي متفاوت ديگر را بايد مورد استفاده قرار داد كه كمتر بر روي علف ها، شن هاي نرم يا برف سر بخورد. طراحان مدلهاي جديدتر در صدد اين هستند كه خطوط اتصال بين اين نوع مفش را محو نمايند. اين مسئله بويژه در مورد ساختمان و طرح تخت صادق است (تخت صاف در ناحيه پنجه همراه با يك پاشنه برجسته). اين روند آشكارا به نفع كفش اصطكاكي صعود است.
كفشهاي صعود به ارتفاعات بالا
اين نوع كفشها عموما در ارتفاعات بالاي 300 متر در نواحي يخ و برف استفاده مي شوند. بنابراين بايستي ضد آب، گرم و داراي يك تخت نسبتا سخت و غير قابل خم شدن به منظور تطابق با قلاب كوهنوردي باشند. رويه كفش نيز بايد نسبتا سخت باشد طوري كه بندهاي قلابها، انگشتان را محدوده ننموده و به آنها فشار نياورد (خطر سرمازدگي). كناره هاي محكم كفش مه براي قلابها مورد نياز است نيز هنگامي كه كفش كاملا مناسب پاي شخص نباشد به راحتي مي تواند منجر به توليد نقاط فشار شود. مشكل مي توان گفت كه بين يك كفش چرمي سنگين و كفشهاي ساخته شده از مواد مصنوعي كداميك نهايت احتياجات صعود به ارتفاعات بالا را برآورده مي سازد چون هر دو نوع كفش، فوايد و مضرات منحصر به فرد خود را دارند.
معيارهاي كفشهاي اسكي را مي توان به شرح زير خلاصه كرد:
1- كفش مدرن اسكي را بايد علمي طراحي نمود يعني اينكه طرح كفش بايستي در بردارنده اختصاصات كالبدشناسي عملي انسان باشد (محورها و غيره).
2- كفش اسكي نبايد باعث ايجاد مشكلاتي براي ديگر مفاصل شود (طول ساق كفش، قابليت خم و راست شدن و موقعيت كفش).
3- كفش اسكي بايستي به عنوان يك حلقه ارتباطي ايده آل بين انسان و چوب اسكي باشد (يا به عبارتي داراي ويژگي خودتنظيمي و هدايت باشد).
4- كفش مدرن اسكي بايستي راحت و متناسب ورزشكار نيز باشد.
استفاده از كفشهاي ورزشي كه از نظر ارتوپديك اصلاح شده است براي تمامي بيماراني كه با مشكلات گوناگون كف پا دست و پنجه نرم مي كنند و احتياج به كمك ارتوپدي دارند توصيه مي شود. اختلاف طولي ساق پاها را نيز مي توان بدين طريق اصلاح نمود. همچنين انحرافات جزئي محورهاي پا و گروه بزرگي از انواع ناهنجاريهاي كف پا را نيز مي توان اصلاح نمود. تغييرات لازم بايد با تجويز يك سازنده كفشهاي ارتوپدي اهمال شود. مدل هاي مختلفي در اين موارد در دسترس است. فروش چنين كفشهايي تنها در حيطه كار متخصصين سازنده كفشهاي ارتوپدي مي باشد.
عليرغم اينكه نظرات فراواني هميشه در مورد كفشهاي ورزشي وجود داشته است، اما كفشهاي در دسترس امروزي اين نكته را به اثبات رسانده است كه در اين ميان اعمال اصلاحات ارتوپدي بر روي كفش هاي ورزشي ايده جالبتري مي باشد. راه حلهاي طرح شده در اين مورد بسيار عملي هستند زيرا كه اين راه حلها حداكثر احتياجات گوناگون موجود را برطرف ساخته و مي توانند حتي براي تصحيح ناراحتيهاي شديد كف پا مثمر ثمر باشد.
پيشگيري از لغزش
اين ويژگي را بايستي هم روي زمينهاي خشك و هم روي زمينهاي مرطوب مورد مطالعه قرار داد. نهايت خطر لغزش را مي توان پس از بكارگيري يك ماده پلي اورتان مانند پريل در كف سطح زمين مسابقه آزمايش نمود. سه وضعيت هم وجود دارد كه در آنها كف پوشهاي ساخته شده از پلي وينيل كلريد (PVC) مورد آزمايش قرار مي گيرد. بيشترين خطر لغزش در فاز توقف يا ترمز چرخه حركتي قدم زدن رخ مي دهد يعني هنگامي كه پاشنه با كف زمين تماس مي يابد. اين وضعيت هم چنين طي 5 تا 14 درصد زماني اول فاز حمايتي نيز رخ مي دهد. در شكل زير، رابطه بين نيروي اصطكاك اوليه (FRA)، نيروس تماسي (FTT) و نيروي طبيعي (FN) به تصوير كشيده شده است. چنانچه نيروي اصطكاك اوليه كوچكتر از نيروي مماسي باشد، پاشنه به ناچار دچار لغزش خواهد شد. مطالعات وسيع نشان داده است كه نسبت نيروي اصطكاك اوليه و نيروي طبيعي برابر است با ضريب اصكاك اوليه يا به عبارتي كه بايد بزرگتر از 2/0 و كوچكتر از 4/0 باشد. فشارهاي ظاهر شده در حين قدم زدن در يك «دستگاه مقلدگام» توليد شده است (شكل 3-29). براي اندازه گيري ضريب اصطكاك ، حركت قوسي پا در ابتداي لغزش به كمك يك دستگاه لغزش تقليدي به يك حركت كه مشابه وضعيت طبيعي آن بود تبديل شد. نيروهاي واكنش زمين، نيروي اصطكاك اوليه و نيروي طبيعي با يك صفحه كيستلر اندازه گيري شدند. منحني هاي نيروي اصطكاك و نيروي طبيعي به منظور محاسبه ضريب اصطكاكي در نقطه ماكزيمم نيروي اصطكاك مورد استفاده قرار گرفت. اين ضريب آنگاه به عنوان ضريب اصلي مورد استفاده قرار گرفت. بايد همچنين اشاره كرد كه مواد بكار رفته در كفش و زمين مورد مطالعه از قانون اصطكاك كولمب پيوروي نكردند اما به هر حال ضريب اصطكاك تابعي از اصطكاك بود.
در مطالعه تقليدي فشار، قابليت فيزيولوژيك ضربه گيري فنري سيستم مركب كفش- ساق پا را نمي توان محاسبه نمود. به همين دليل، تمامي مطالعات مربوط به «فرود» از ارتفاعات مختلف انجام شده و ساق پاي شخص نيز تا جاي ممكن راست قرار مي گرفت. همچنين شتاب در ستيغ قدامي استخوان لگن با يك كمربند ويژه اندازه گيري شد. بر روي اين كمربند ويژه، مراكز حساس در جهت قائم قرار گرفته بود تا شتاب را در ناحيه لگن بيماراني كه التهاب مفاصل داشتند تحت نفوذ خود در آورد. هم كفشهاي چرمي و هم كفش هاي بالشتكي هوا در اين مطالعه مورد بررسي قرار گرفت.
در تحقيق مربوط به قابليت جذب ضربات حاصل از تماس در حين اعمال فشار در سرعتهاي كم، پتانسيل جذب انرژي، كه بين 50 و 5000 نيوتن مي باشد از روي نمودار نيرو در مقابل تغيير طول و همچنين از ماكزيمم تغيير شكل ماده اندازه گيري شد. جدول زير اختلافات نسبتا جزئي مشاهده شده بين كفشهاي ضربه گير را نشان مي دهد. همانطور كه انتظار مي رفت ميزان تغيير شكل كفشهاي تخت چرمي خيلي اندك بود.
اندازه گيري پتانسيل جذب و كاهش ضربات ناشي از تماس شديد كفش با زمين نيز اخلافات زيادي بين كفشهاي ضربه گير و كفش چرمي نشان داد. علاوه بر تفاوتهاي موجود در نيروي ماكزيمم، ايمپالس كوچكتري نيز طي ثانيه اول مشاهده شد. جدول زير، ميزان درجات نيروي ماكزيمم و ايمپالس ها بر روي كف پوش مشمع سالن را نشان داده است.
مطالعات انجام شده بر روي مسئله مهار لغزش در وسايل مقلد گام نتايج گوناگوني را تحت شرايط آزمايشي مختلف نشان داده است (جدول 4-29). به عنوان مثال، روي سطوح خشك، مقدار اصطكاك كفش جديد V كاملا از انوع ديگر مناسب تر بود. تحت وضعيت هاي فشاري مشابه روي يك سطح مرطوب PVC، ميزان كمتر از حد مطلوب بود. اين مسئله هنگامي كه كف سالن را با يك ماده پريل مرطوب مي نموديم باز هم صادق بود. مي توان مشاهده نمود كه يك كفش مشخص ممكن است بر روي سطوح خشك اصطكاك مناسبي را نشان دهد اما در مقايسه با كفشهاي ديگر در زمين هاي مرطوب همين كفش، نامطلوب باشد.
درجه بندي كفشها از جهات حداكثر نيرو و ايمپالس روي سطح لينولئوم
در آزمايش هاي مربوط به «فرود» بر روي زمين كه در آبها يك كفش تخت چرمي و يك كفش هوا (كفش دكتر مارتنز) مورد مقايسه قرار گرفت، مشخص شد كه هم از نظر ظاهري و همينطور از نظر اختلافات قابل ملاحظه اي در مورد قابليت تضعيف ضربات بين دو كفش وجود دارد. قبلا در آزمايش اول (پرتاب كفش از ارتفاع 20 سانتي متري) با پوشيدن كفش تخت چرمي، مورد آزمايش دردي را در ناحيه استخوان خويش احساس مس نمود. اين نتيجه مار ا وادار كرد تا همه آزمايش هاي بعدي را در حالي كه بيمار زانويش را كمي خرد كرده است انجام دهيم. اما تمام آزمايش هاي نربوط به كفشهاي هوا مي توانست بدون احساس هيچ نوع دردي با زانوي راست شده نيز انجام بگيرد. حتي تحت اين شرايط (يعني زانوي راست شده در كفشهاي بالشتكي هوا در برابر خم شدن مختصر زانو در كفشهاي تخت چرمي) كفش هاي بالشتكي هوا نسبت به كفش هاي تخت چرمي در مورد تمامفرودها لااقل 15 درصد از ميزان شتاب در ناحيه لگن مي كاست.