Műszer nélküli mozgáselemzés számolással

A különböző tudományterületek összekapcsolásával lehetséges műszerek nélkül is a mozgáselemzés, bár ez a módszer nem tökéletesen pontos, sok időt vesz igénybe, és a használata csak idealizált körülmények között lehetséges. Fontos, hogy a mozgásról megfelelő távolságból készüljön a kétdimenziós felvétel a mozgás irányára merőlegesen, egy arra alkalmas kamera segítségével (lásd: Videó felvétel). A háttérben el kell helyezni a mozgás irányával párhuzamos vízszintes tárgyat. Ez segíti a vonatkoztatási rendszer felállítását és az „x" tengely meghatározását, mivel a felvételen nincsen referencia keret (viszonyítási alapot adó méretezett keret). A felvételen meg kell határozni egy jól látható állandó „fix" pontot, mely az elemzendő mozgás mögött és alatt helyezkedik el. Ez lesz a képen/képeken a koordináta rendszer origója. A felvételen az „x" tengelyt a vízszintes tárgyra húzott párhuzamossal kell felrajzolni úgy, hogy az a mozgás alapjához kerüljön és a „fix" pontra essen. Az „y" tengelyt erre merőlegesen kell meghúzni, úgy, hogy az a „fix" pontból induljon ki a mozgás mögött. A tengelyek egységének felrajzolása az antropometria (az embertan egyik segédtudománya, testméréstan) és a matematika segítségével történik. A testrészek hosszát pontosan lehet mérni az antropometria módszereivel. A későbbi számításokat és szerkesztéseket könnyíti, ha mozgást végző személyen ízületi jelzőpontok vannak (az ízületek forgástengelyére). Egy, a képen jól látható testrész hossztengelyét meg kell hosszabbítani úgy, hogy az metssze az „x" tengelyt, így az általuk bezárt szöget pontosan le lehet mérni. A testrész hosszának és az általa a vízszintessel bezárt szögének ismeretében meg lehet határozni annak az „x" és az „y" tengelyre eső merőleges vetületének méretét a matematikából ismert cosinus (cos⁡α=(szög mellett befogó)/átfogó) és sinus (sin⁡α= (szöggel szemközti befogó)/átfogó) szögfüggvénnyel. Ezzel lehet megadni a tengelyeken az egységeket. Így már meg lehet határozni a testrészek, ízületek helyzetét is a vizsgált síkban.

A test szegmentek vagy az egész test súlypontjának helyzetének meghatározásához további számításokra van szükség. A testet szegmentekre kell osztani, mely szegmenteket az ízületi forgástengelyek határozzák meg. Ezen szegmentek súlypontjának százalékos elhelyezkedését a proximális és disztális epifízistől számítva Dempster (1955) írta le (1. táblázat). Ha több szegment egy vonalba esik, úgy azok egy nagyobb szegmentnek tekinthetőek (felkar - alkar - kéz). Amennyiben a törzs nem egyenes Barton és Szende (1981) tanulmánya alapján a törzset mellkasra (T₁: Th. 1-12), hasra (T₂: L. 1-4) és medencére (T3: csontos medence) kell osztani. Ezek súlypontjai a magasságukban harántsíkkal határolt szegment határai közötti szimmetriatengely felezőpontjába helyezhetőek el. Az egész test súlypontjának meghatározásához fel kell még használni a szegmentek relatív tömegarányát a teljes testtömeghez viszonyítva (Dempster, 1955; 1. táblázat). Miután a szegmentek súlypontja be lett rajzolva a képen felrajzolt koordinátarendszerben (végtagok esetén külön jobb és bal), meg lehet határozni a test súlypontjának elhelyezkedését. A szegmentek súlypontjának koordinátáit (külön „x" és külön „y") meg kell szorozni a rájuk vonatkozó tömegaránnyal és ezek összege (külön „x" és külön „y") adja majd meg a test súlypontjának koordinátáit (x; y). Ehhez érdemes táblázatba rendezni az adatokat (2. táblázat).

A sebesség és a gyorsulás méréséhez több felvételt kell készíteni a mozgásról és elvégezni rajtuk a fent említett szerkesztéseket, számolásokat külön - külön. Ha a felvétel sebessége ismert, akkor ki lehet számolni a két kép közt megtett út (Δs) és a két kép között eltelt idő (Δt) hányadosából a mozgás sebességét (v=∆s/∆t). A képek között történt sebesség változás (Δv) és az ehhez szükséges idő (Δt) hányadosát nézve, a gyorsulást (a=∆v/∆t) lehet számolni. A szögsebesség (ω) kiszámításához a képek közt ugyanazon két ízesülő testrész hossztengelye által bezárt szög változását (Δφ) és az eltelt időt (Δt) kell felhasználni (ω=∆φ/∆t). A képek közötti szögsebesség változásból (Δω) és az ez alatt eltelt időből pedig a szöggyorsulás (β=∆ω/∆t) kalkulálható ki. A mozgás közbeni a pillanatnyi erőkifejtés nagysága (F) is számolható, a tömeg (m) és a pillanatnyi gyorsulás (a) szorzatával (F=m×a).