سلوك التخميد في الحذاء القابل للتكيّف تحت تحميل الالتواء عند سرعات زاوية مختلفة: محاكاة التأثيرات أثناء حركات القطع

لماذا يُهم الالتواء في الأحذية الرياضية

أي شخص ركض سريعاً عبر ملعب ثم قطع فجأة إلى الجانب يعرف أن حذاءه قد يصنع الفارق في نجاح الحركة أو فشلها. تدرس هذه الدراسة حذاءً رياضياً خاصاً ذو نعل مملوء بالهواء لطرح سؤال بسيط لكنه مهم: عندما يلتف الحذاء بسرعة، كم من هذا الحركة يمتصه الحذاء نفسه وكم ينتقل إلى القدم والكاحل؟ قد تساعد الإجابات المصممين على بناء أحذية توازن أفضل بين الأداء وحماية الإصابات أثناء تغييرات الاتجاه الحادة.

كيف تمتص الأحذية الحركة

عندما يتحرك مادة أو هيكل ثم يعود إلى حالته، يُفقد جزء من الطاقة على شكل حرارة بدل أن يعود مباشرة؛ يسمي المهندسون هذا الفقد بالتخميد. في الجري وحركات القطع، يعمل نظام القدم–الحذاء مثل نابض به تخميد مدمج. إذا كان التخميد منخفضاً جداً، تنتقل مزيد من قوى الالتواء والصدمات إلى مفاصلك. إذا كان أعلى، يمتص الحذاء المزيد من الطاقة داخله. تعتمد الأحذية الرياضية الحديثة بشكل كبير على الرغاوي والوسائد الهوائية التي تتصرف كنابض لين، واستجابتها تعتمد على سرعة التحميل. هذا يعني أنه لا يكفي معرفة سلوك الحذاء في اختبارات بطيئة وثابتة؛ بل نحتاج لمعرفة ما يحدث عند سرعات الالتواء السريعة التي تُرى في المباريات الحقيقية.

ثلاث طرق لبناء نعل وسادة هوائية

اختبر الباحثون حذاءً ذا نعل هوائي "قابل للتكيّف" يتكون من غرف قابلة للنفخ ومساحات جوفاء بدلاً من كتلة رغاوي تقليدية. قارنوا بين ثلاث نسخ: حذاء تحكم يحتوي على غرف مملوءة بالهواء فقط، وحذاء مُكيّف لمنطقة وسط القدم حيث زاد صلابة وسط النعل بوساطات مطاطية إضافية، وحذاء مُكيّف لمقدمة القدم حيث وُجّهت الوساطات تحت كرة القدم. من خلال إعادة ترتيب هذه الوساطات، تمكنوا من تغيير كيفية التواء كل حذاء بشكل دقيق دون تعديل المظهر العام أو البنية الأساسية، مما سهل ربط الاختلافات في السلوك الميكانيكي بمناطق محددة من النعل.

التواء الأحذية لمحاكاة حركات القطع

لمحاكاة حركة القطع، ثبت الفريق مؤخرة كل حذاء في جهاز التواء وعبسوا مقدمة القدم داخلياً وخارجياً مراراً ضمن نطاق 0–30 درجة، مشابه لحركة الانقلاب–الانفتاح للقدم. أجروا خمسة عشر دورة التواء–إرجاع عند كل من ست سرعات زاوية متفاوتة تتراوح من 25 درجة في الثانية بلطف حتى 150 درجة في الثانية، ضمن النطاق المرصود فعلياً في تغييرات اتجاه الجري. باستخدام سكربتات حاسوبية مخصصة، ركزوا على الدورات النهائية المستقرة، نَظَّفوا البيانات لإزالة الضوضاء، وحسبوا معامل تخميد يلتقط مدى مقاومة الحذاء وتبديده لطاقة الالتواء مع تغير سرعة الالتواء.

ماذا يحدث مع ازدياد سرعة الالتواء

عبر التصاميم الثلاثة، كان النمط الأساسي واضحاً: مع زيادة سرعة الالتواء، انخفض معامل التخميد. بعبارة أخرى، عندما التوى الحذاء ببطء، امتص طاقة أكثر؛ عند التواءه بسرعة، سمح بمرور طاقة أكثر. عند أعلى سرعة اختُبرت، عرضت جميع الأحذية أدنى قيم للتخميد، مما يعني أنها خزنت وأعادت معظم طاقة الالتواء بدلاً من تبديدها. بين التصاميم الثلاثة، كان لحذاء مقدمة القدم المُكيّف أصغر قيم للتخميد بشكل مستمر، لا سيما عند السرعات العالية، بينما أظهر حذاء وسط القدم المُكيّف سلوكاً متوسطاً عادةً بين الحذاء الضابط وحذاء مقدمة القدم.

ما معنى ذلك للكاحلين ومقدمة القدم

للسلوك الميكانيكي للأحذية دلالات مباشرة على كيفية وصول القوى إلى الجسم. التخميد المنخفض أثناء اللفات السريعة يعني أن أحمال الالتواء الأعلى قد تنتقل إلى الكاحل ومفصل المشط السلامي (MTP) عند كرة القدم. قد يسمح حذاء مقدمة القدم المُكيّف، بتخميده المنخفض بشكل خاص في الجزء الأمامي، بمرور قوة أكبر إلى مفصل MTP عندما يثبت الرياضي قدمه ويقطع، ما قد يضع استقرار المفصل تحت تحدٍ إذا لم تستطع العضلات والأربطة التعويض. مقابل ذلك، التخميد الأعلى عند سرعات الالتواء الأقل يعني فقدان طاقة أكبر في الحذاء وربما نقل قوة أقل، وهو ما قد يكون أكثر تساهلاً مع المفاصل لكنه قد يؤثر أيضاً على شعور الحذاء بالاستجابة.

لماذا تهم هذه النتائج

لغير المتخصص، الخلاصة أن الأحذية لا تتصرف بنفس الشكل عند جميع السرعات: أثناء تغييرات الاتجاه السريعة المشابهة للمباريات، تمتص نِعال الوسادة الهوائية القابلة للتكيّف طاقة التواء أقل وتُمرر المزيد منها إلى القدم والكاحل. يمكن للاختيارات التصميمية الطفيفة بشأن مكان تعزيز أو تليين النعل—وخاصة تحت مقدمة القدم—أن تغيّر مقدار حمولة الالتواء التي تصل إلى المفاصل الحساسة. بينما أُجريت هذه الدراسة على نوع حذاء محدد ودون وجود قدم فعلية بالداخل، فإنها تقدم إرشاداً أولياً لتصميم أحذية رياضية توازن بين استرجاع الطاقة، الاستجابة، وحماية المفاصل أثناء القطعات السريعة. قد يساعد العمل المستقبلي الذي يجمع هذه الاختبارات الميكانيكية مع قياسات على رياضيين فعليين في ضبط التخميد بحيث تدعم الأحذية الأداء وصحة المفاصل على المدى الطويل.

الاستشهاد: Arefin, M.S., Lin, CJ., Chieh, HF. et al. Damping behavior of adaptable shoe under torsional loading at varying angular velocities: replicating the effects on cutting maneuvers. Sci Rep 16, 12445 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41715-9

الكلمات المفتاحية: أحذية رياضية, ثبات الكاحل, حركات القطع, تخميد الحذاء, تحميل التواء