ცოტა რამ იმის თაობაზე, თუ რა დიდი როლი აქვს ფიზიკას წარმატებული ნახტომის შესრულებაში.
გინახავთ ოლიმპიურ თამაშებზე ჭოკით ხტომა? ჭოკით ხტომა მძლეოსნობის სახეობაა, რომელშიც ადამიანი გრძელ მოქნილ ჭოკს იყენებს, როგორც საშუალებას ბარიერის გადასალახად. ჭოკით ხტომა ოლიმპიურ თამაშებში 1896 წლიდან ჩაერთო.
ჭოკით ხტომის ფიზიკა მარტივია
ჭოკით მხტომელი უნდა გაიქცეს რაც შეიძლება სწრაფად და შემდეგ სირბილის კინეტიკური ენერგია ახტომის მაქსიმალურ სიმაღლედ აქციოს ჭოკის გამოყენების სათანადო ტექნიკის საშუალებით. რაც უფრო სწრაფად გარბის მხტომელი, მით უფრო მეტია მისი კინეტიკური ენერგია და მით უფრო მაღლა ახერხებს ის გადახტომას.
ფიზიკური სიდიდეების მათემატიკური ჩაწერა:
ენერგიის ერთი სახე შეიძლება სხვა სახედ გარდაიქმნას – ენერგიის მუდმივობის კანონის ცოდნის მომგებიანი გამოყენება ჰორიზონტალური მოძრაობის ვერტიკალური აფრენით შესაცვლელად
გაითვალისწინეთ: მაქსიმალური სიმაღლის წერტილში შეგვიძლია დავუშვათ, რომ კინეტიკური ენერგია ნულია. ასევე ვუშვებთ, რომ ათლეტის მთელი კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიად. ეს არის იდეალური სიტუაცია:
ისე, რომ მასათა ცენტრის სიმაღლის ცვლილება მხოლოდ ათლეტის სასტარტო სიჩქარეზეა დამოკიდებული.
სინამდვილეში, კინეტიკური ენერგია მთლიანად არ გარდაიქმნება გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიად. გარდაუვალია ენერგიის დანაკარგები, ისევე, როგორც ყველა რეალურ სიტუაციაში. ჰაერის წინააღმდეგობა, ჭოკის კონსტრუქცია, რომლის დახვეწაზე ლამის სამეცნიერო ნაშრომები შეიქმნა და მისი პარამეტრების რთული გაანგარიშებით (ისევ ფიზიკა!) მკითხველს თავს არ შევაწყენთ.
სიმძიმის ცენტრის შესახებ ცოდნის მომგებიანი გამოყენება რეკორდის დამყარების მიზნით
რით არის მომგებიანი სიმძიმის ცენტრის ცნება? თუ ჩვენ არ გვაინტერესებს სპორტსმენის თითოეული თითის ფალანგისა და ფეხის სახსრის ცალკეული მოძრაობა, არამედ მხოლოდ მისი სხეულის, როგორც ერთი მთლიანის, რაც შეიძლება მაღლა აფრენა, მაშინ შეგვიძლია საქმე გავიმარტივოთ მათემატიკური თვალსაზრისით და ისე წარმოვიდგინოთ, თითქოს სპორტსმენი წერტილია და მთელი მისი მასა ამ წერტილშია თავმოყრილი. მაშინ მისი კიდურების უსწრაფესი მოძრაობა აღარ დაგვახვევს თავბრუს და არც ცალ-ცალკე გვექნება თითოეული მათგანის მოძრაობა აღსაწერი.
ადამიანის სიმძიმის ცენტრის პოვნა სრულიად მარტივი ამოცანაა და ამას ნებისმიერი მერვეკლასელი შეძლებს პრიმიტიული აიწონა-დაიწონას დახმარებით. საშუალო სიმაღლის ზრდასრული სპორტსმენისთვის სიმძიმის ცენტრი ვერტიკალურად დგომისას დედამიწიდან დაახლოებით 90-100 სმ-ზეა.
აი, აქაა სწორედ მომგებიანი ფიზიკა: ადამიანის სიმძიმის ცენტრი დედამიწიდან უფრო მაღლაა, რეკორდი კი დედამიწის ზედაპირიდან ითვლება, ჭოკზე გადახტომის მომენტში კი სიმძიმის ცენტრის ცნების სარგებლიანობას თვით სპორტსმენი მიხვდა. ამაზე ქვემოთ.
ვთქვათ, ათლეტი მამაკაცის სიმძიმის ცენტრი მდებარეობს მიწიდან 1 მეტრზე და ის გარბის 10 მ / წმ-ით. სწორედ ამ სიჩქარის გაზრდას ცდილობენ სპორტსმენები.
მაგრამ რეკორდი დედამიწის ზედაპირიდან ითვლება და არა მასათა ცენტრიდან, გამოდის, რომ მასათა ცენტრის აწევის სიმაღლეს კიდევ ერთი მეტრი უნდა დავუმატოთ. მივიღებთ 6,10 – კარგი მიახლოებაა დუპლანტისის რეკორდთან.
ფიზიკა მუშაობს!
ისე რომ, ზემოთ მოყვანილი განტოლება ძალიან კარგად ეთანხმება რეალურ ცხოვრებას. ამ განტოლებით ჭოკის გამოყენებამდე სირბილის სიჩქარეზე დაყრდნობით გამოანგარიშებული თეორიული სიმაღლე კარგად ემთხვევა სპორტსმენთა მიერ მიღწეულ რეალურ სიმაღლეს,
მაღალი დონის ჭოკით მხტომლებს შეუძლიათ რეალურად 10 მ / წმ სიჩქარით სირბილი, რაც შესანიშნავი სიჩქარეა იმის გათვალისწინებით, რომ მათ ამ დროს ჭოკიც უჭირავთ.
ბევრის აზრით, მხტომლები არ იყენებენ ძალას ბარიერზე გადასახტომად. ამის ნაცვლად, ისინი, პირველ რიგში, იყენებენ ჭოკს, როგორც შუალედურ საშუალებას, რომელიც ეხმარება მათ, კინეტიკური ენერგია გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიად (სიმაღლე) გადააქციონ. კარგი სიჩქარის შერწყმა და კარგი ტანვარჯიშის უნარი არის ის, რაც საჭიროა ჭოკის ეფექტურად გამოყენებისთვის.
ფიზიკა მონაწილეობს ჭოკის და სხვა ინვენტარის დაპროექტებაში!
ბუნებრივია, ჭოკი უნდა იყოს რაც შეიძლება მსუბუქი, რადგან ეს საშუალებას აძლევს მხტომელს, მაქსიმალურად სწრაფად გაიქცეს აფრენის წინ.
ჭოკი ასევე უნდა იყოს ძალიან ელასტიკური მოხრისას, რადგან ეს საშუალებას მისცემს მხტომელს, ეფექტურად გადასცეს თავისი კინეტიკური ენერგია ჭოკს დრეკადობის პოტენციური ენერგიის სახით, ხოლო ჭოკის ეს ენერგია გარდაიქმნება გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიად, რადგან ჭოკი გასწორდება და მხტომელი ჭოკის მწვერვალს აღწევს.
ჭოკის დარჭობის დროს, გარკვეულწილად, ენერგია იკარგება, რადგან ჭოკის ბოლო ეჯახება ასაფრენ ყუთს. მაგრამ ენერგიის ეს დანაკარგი მინიმუმამდეა დაყვანილი, ასაფრენ ყუთზე სათანადო ტექნიკის გამოყენებით.
ისევ მასათა ცენტრის გამოყენებით მცირე „სპორტულ აფერისტობაზე“
ახტომის სიმაღლის მაქსიმალურად გასაზრდელად სპორტსმენები სხეულს გადარკალავენ ბარიერის ირგვლივ (როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფოტოზე). ამით მათი სიმძიმის ცენტრმა (წითელი წერტილი) შეიძლება რეალურად გაიაროს ბარიერის ქვეშ, ხოლო მათი სხეული გადალახავს ბარიერს. ეს ნიშნავს, რომ ბარიერი რეალურად შეიძლება განთავსდეს უფრო მაღლა, ვიდრე წერტილი, რომელსაც აღწევს სპორტსმენის სიმძიმის ცენტრი. ეს კი ნიშნავს, რომ სპორტსმენის სხეული ბარიერს ზემოთაა მაშინ, როცა მისი სიმძიმის ცენტრი ბარიერზე დაბლაა.
დაშვებები, უგულებელყოფა – დავიწყებას არ ნიშნავს
ამასთან, მაქსიმალურ სიმაღლეზე, ჭოკის წვერზე სხეულს სინამდვილეში უნდა დარჩეს გარკვეული კინეტიკური ენერგია, რომ მხტომელი არ ჩამოვარდეს და ბარიერზე არ დაეცეს. ეს ნიშნავს, რომ მხტომელი უნდა ფლობდეს გარკვეულ ჰორიზონტალურ სიჩქარეს, რათა გადაკვეთოს ბარიერი.
მაშინაც კი, თუ ჰორიზონტალური სიჩქარეა 1.0 მ / წმ, ეს მხოლოდ შეამცირებს ზემოთ მოცემული განტოლებით პროგნოზირებულ სიმაღლეს დაახლოებით 5.0 სმ-ით, რაც ძალიან მცირე სხვაობაა.
მთაში უკეთ ხტებიან? ფიზიკამ იცის…
ჰაერის წინააღმდეგობაც განაპირობებს ახტომის სიმაღლეს. უფრო მეტ სიმაღლეზე ჰაერი ნაკლებად მკვრივია, რაც ამცირებს ჰაერის წინააღმდეგობას სირბილის დროს. ეს თავის მხრივ, ნიშნავს, რომ მხტომელს შეუძლია ახტომამდე უფრო მაღალი სიჩქარე განავითაროს, რაც უფრო მაღალ ნახტომს განაპირობებს. მაგალითად, თუკი ზღვის დონიდან 10 მ / წმ სიჩქარით მოძრავ მხტომელს შეუძლია 2% -ით უფრო სწრაფად იმოძრაოს ზღვის დონიდან მეტ სიმაღლეზე, მაშინ ის შეძლებს, იქ დაახლოებით 21 სმ-ით მეტი ნახტომი განახორციელოს.
იხილეთ მსოფლიო რეკორდი ჭოკით ხტომაში 6,14 მ, რომელიც დაამყარა სერგეი ბუბკამ, უკრაინელმა, 1994 წელს.
21 წლის ფოსბერი ოქროს მედალს მოიპოვებს – უპირატესობა ფიზიკის თვალსაზრისით
1968 წლის 20 ოქტომბერს, მეხიკოში 21 წლის ორეგონელმა დიკ ფოსბერიმ მოიგო ოქრო და დაამყარა ოლიმპიური რეკორდი. 1956 წლის შემდეგ ეს იყო ამერიკელების პირველი გამარჯვება და ფოსბერის დებიუტი. მისი უნიკალური ნახტომი “Fosbury Flop”-ის სახელით შევიდა სპორტის ისტორიაში.
ფოსბერიმ თავისი ნახტომი საშუალო სკოლაში გამოიგონა, როდესაც მან აღმოაჩინა, რომ, მიუხედავად იმისა, რომ ის არ ვარგოდა სხვა სტილით გახტომის დროს, თუ ზურგზე გადაწვებოდა და თავით დაეშვებოდა, მას შეეძლო ყველაზე მაღლა გადახტომა მისი საშუალო სკოლის გუნდში. “უპირატესობა, – თქვა მან, – ფიზიკის თვალსაზრისით, ის არის, რომ ის საშუალებას აძლევს მხტომელს, უფრო მეტი სიჩქარით მიფრინდეს ბარიერთან და ზურგს უკან თაღით შეძლებს მის გადალახვას როცა შეინარჩუნებს სიმძიმის ცენტრს ბარიერს ქვემოთ, ასე რომ, ეს ბევრად უფრო ეფექტური იყო”.
სწავლობენ ჩემპიონები ფიზიკას?
გამოყენებული ინფორმაცია:
