คนเดินใช้แรงสะโพกมากสุด-คนวิ่งใช้แรงข้อเท้ามากสุด

[nongna]

นักวิจัยเผยว่า เวลาที่คนเราเดิน สะโพกจะสร้างแรงส่งมากที่สุด ขณะที่เวลาวิ่ง ข้อเท้าจะสร้างแรงส่งมากที่สุด

การศึกษาล่าสุดเป็นการเปรียบเทียบเชิงลึกระหว่างการวิ่งและการเดินของมนุษย์ เพื่อดูว่า สะโพก หรือเข่า หรือข้อเท้า กันแน่ที่เป็นแหล่งกำเนิดแรงส่งที่สำคัญที่สุด และนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ธแคโรไลน่าได้แสดงให้เห็นว่า เวลาที่คนเดิน สะโพกจะสร้างแรงส่งมากที่สุด ขณะที่เวลาที่คนวิ่ง ข้อเท้าจะสร้างแรงส่งมากที่สุด โดยที่เข่านั้นจะสร้างแรงเพียง 1 ใน 5 เท่าของแรงจากแหล่งอื่นเท่านั้น

"งานวิจัยชิ้นนี้อาจจะช่วยบอกได้ว่า เราจะสร้างอุปกรณ์ช่วยเหลือมนุษย์อย่างไรจึงจะดีที่สุด หรืออาจจะนำไปสู่การสร้างหุ่นยนต์รุ่นต่อไปก็เป็นได้" ดร.โดมินิค แฟร์ริส วิศวกรชีวแพทย์ของมหาวิทยาลัยกล่าว

ในอดีต มีการศึกษาที่เน้นไปที่กลไกทางชีวภาพของระบบเคลื่อนไหวร่างกายของมนุษย์โดย มองไปที่ระบบโดยรวมหรือมองที่แขนขาส่วนใดส่วนหนึ่งเพียงส่วนเดียวเท่านั้น แต่การศึกษาครั้งนี้นับเป็นครั้งแรกที่มีการศึกษามุ่งไปที่ประเด็นเรื่องของ แรงกลที่สร้างโดยข้อต่อส่วนล่างแบบเฉพาะเจาะจงกันไปเลย โดยพยายามศึกษาในขณะที่มีการเดินหรือวิ่งที่ระดับความเร็วที่แตกต่างกัน

นักวิจัยพบว่า โดยรวมนั้น สะโพกจะสร้างแรงได้มากกว่าส่วนอื่นเวลาที่คนเดิน และจะเป็นเช่นนี้หากความเร็วยังไม่แตะระดับ 2 เมตรต่อวินาที ด้วยความเร็วระดับนี้ สะโพกจะสร้างแรงคิดเป็น 44 เปอร์เซ็นต์ของแรงทั้งหมดที่ใช้ในการส่งร่างกายไปข้างหน้า ขณะที่ข้อเท้าจะสร้างแรงเพียง 39 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

ขณะที่เวลาคนออกวิ่งที่ระดับความเร็วตั้งแต่ 2 เมตรต่อวินาทีขึ้นไปนั้น ข้อเท้าจะมีการถีบส่งตัวออกไป ทำให้เกิดแรงคิดเป็น 47 เปอร์เซ็นต์ของทั้งหมด ขณะที่สะโพกจะสร้างแรงเพียงแค่ 32 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น และเมื่อความเร็วในการวิ่งเพิ่มขึ้น ข้อเท้าก็ยังเป็นข้อต่อที่สำคัญที่สุดในบรรดาข้อต่อส่วนล่างในการวิ่ง และแม้ว่าเมื่อวิ่งเร็วขึ้นเรื่อยๆ สะโพกจะมีความสำคัญมากขึ้น แต่ก็ยังเป็นรองข้อเท้าอยู่ดี

"มองดูแล้วอาจจะเป็นการโยกย้ายแหล่งกำเนิดแรงส่งหลักจากสะโพกไปเป็นเท้าแทนในขณะที่คุณเริ่มเปลี่ยนจากเดินเป็นวิ่ง" เกรกอรี่ ซาวิคกี้ นักวิจัยร่วมอธิบาย

นอกจากนี้ นักวิจัยทั้งสองรายยังสนใจด้วยว่า การศึกษาครั้งนี้จะสามารถช่วยเหลือคนที่ต้องการความช่วยเหลือในการเดินหรือวิ่งได้อย่างไร และเมื่อได้รู้แล้วว่า ส่วนใดในร่างกายส่วนล่างที่มีส่วนสำคัญในการสร้างแรงส่ง ก็อาจจะทำให้นักวิจัยได้คำตอบแล้วว่า จะออกแบบเครื่องสร้างแรงกลไกอย่างไรถึงจะตอบโจทย์ และแน่นอนว่าต้องขึ้นอยู่กับความเร็วในการเดินหรือวิ่งของคนด้วย

"ยกตัวอย่างนะ อุปกรณ์ช่วยเหลืออย่างเช่นกระดูกเสริมหรืออวัยวะเทียมอาจจะมีมอเตอร์อยู่ ใกล้กับสะโพกและข้อเท้า ถ้าคนจะเปลี่ยนจากเดินเป็นวิ่ง คุณก็อาจจะย้ายพลังงานที่จ่ายไปที่สะโพกส่วนหนึ่งไปจ่ายให้กับข้อเท้าแทน เพื่อให้คนนั้นสามารถเปลี่ยนอิริยาบทที่ว่านั้นได้" ดร.แฟร์ริสกล่าว

ในการทดลองนั้น มีการใช้คน 10 คนให้มาเดินและวิ่งด้วยความเร็วที่แตกต่างกันบนลู่วิ่งที่ออกแบบมาเพื่อการทดลองนี้โดยเฉพาะ และมีการจับภาพท่าเดินโดยการติดมาร์กเกอร์สะท้อนแสงเอาไว้ตามข้อต่อต่างๆที่อยู่ในร่างกายส่วนล่างของอาสาสมัคร และในขณะเดียวกัน ลู่วิ่งก็เก็บข้อมูลแรงส่งของอาสาสมัครในแต่ละย่างก้าวเอาไว้ด้วย นอกจากนี้ นักวิจัยยังชี้ด้วยว่า การวิ่งบนลู่วิ่งที่ลาดชันนั้นจะมีความแตกต่างกับการวิ่งบนพื้นราบด้วย คือ อาจจะมีการใช้แรงส่งที่มากขึ้นนั่นเอง