Съвместна рубрика на сп. Обекти и Filibe.com

 

 

Как се става олимпийски шампион

Човешкото тяло може повече, отколкото си мислим. Разберете какво стои зад медалите на Юсеин Болт, Миси Франклин и още знаменити атлети

Иво Цеков

Няколко мъже са на старта на пистата в олимпийски Лондон. Сигнал – и всички хукват. След две-три вдишвания време – или няколко неусетни секунди, Юсеин Болт финишира пръв. Нещо като стария виц: „Какво е футболът? 22-ма мъже ритат топка на терена и накрая германците бият“.
Болт - най-бързият човек на планетата, отново отвя конкурентите си и грабна 3 златни медала на олимпиадата в Лондон преди дни. Скоростта му на бягане не спира да удивява света. Как го постига? Какво правят и останалите шампиони, за да се качат най-горе на стълбичката на победителите?
Нека погледнем към човешкото тяло – в него се крият тайните на успехите. А науката ги обяснява и помага.

С височина от 198 см Болт се извисява доста над конкурентите си. По-дългите му крака правят по-широк разкрач и докато другите бегачи изминават 100 м с 44 крачки, Болт прави само 41. Но по-голямата височина означава и повече маса. Минус ли е това? Май не. Стъпвайки по-тежко на земята, той получава по-силно обратно налягане от нея, което го изтласква напред. За това обаче му е нужна повече сила, което означава много тренировки, включващи всичко – и вдигане на тежести.
Самюел Хамнър, инженер по биомеханика от Станфорд, изследва бягането на Болт, за да създаде симулация на за подобряване на спринта на атлетите. „При всяка негова крачка във всеки крак едновременно и координирано работят 30 мускула - обяснява Хамнър. – Той успява да се задържи по-дълго във въздуха, което му дава решаващо предимство.”
Световната рекордьорка на 200 м гръб Миси Франклин е само на 17 години, но вече се наложи като една от най-добрите плувкини и спечели 4 златни медала в Лондон! Подобно на Болт и тук размерите играят ключова роля при обяснението на успеха й. Франклин е висока 186 см, а дългите й ръце притежават силен размах, който й помага да преодолее водното съпротивление и да постигне високо ускорение.
Д-р Тимъти Уей от Университета на Небраска използва принципите на механиката на флуидите, за да обясни условията, с които трябва да се справи Миси Франклин. „От старта на състезанието срещу нея действат три съпротивителни сили - триене, при което водата около нея се движи в обратна посока, налягане на разделящата се пред нея вода и бариера, създадена от разпръскващите се във водата вълни.” За да се противопостави на тези сили, Франклин съсредоточава усилията си в изтласкването на колкото се може повече вода зад себе си, както и в усилената работа с огромните си крака номер 47, истински естествени плавници. Използвайки принципите на флуидната механика, тя получава решаващо предимство в басейна.
Спортистите епилират телата си, носят плувни шапки и специални костюми, подобряващи хидродинамиката им. Тъй като водата е с по-голямо съпротивление от въздуха, плувецът непрекъснато се стреми да се задържи максимално близо до повърхността, излагайки по-голяма част от тялото си на лекия въздух, а не на пречещата вода.

С рекорд от 280 кг във вдигането на тежести Сара Роблес е една от най-силните жени на света, но и модел за технологичен прототип, наречен WAM arm или whole arm manipulation - механична ръка робот, чиято конструкция наподобява ръката на Роблес. Създател на ръката е Брайън Зенович, биомеханичен инженер от Barrett Technology, който прави сложен инженерен модел, вдъхновен от движенията на Роблес при вдигането и изтласкването на щангата. В този случай не атлетът черпи полза от науката, а точно обратното. „Хората се съсредоточават върху щангата, но всъщност по-важно е движението на тялото около нея“, казва Роблес. Зенович наблюдава внимателно Сара: при изтласкването тя вдига щангата донякъде – до около нивото на раменете, и спира да вдига, прикляква и вече се изправя цялата, с щангата над главата, като голяма роля играят краката. „Това е много важен момент“, смята Зенович.

„Създаването на робот, който може да работи свободно с ръка, е изключително полезно във всекидневието - казва инженерът. - Учейки се от Сара, един ден ще можем да превърнем WAM arm в точно такъв уред.”



Брайън Клей, едно от големите имена в модерния десетобой, спечели олимпийското злато в Пекин преди 4 г., но не успя да се класира за Лондон. И той е сред атлетите, които използват биомеханиката, за да се подготвят за битката на пистата за скок на дължина. При опита на Клей определящи са два фактора – хоризонталното ускорение (скоростта на спринта) и вертикалното ускорение (скоростта на скока). От момента на скока гравитацията дърпа Клей надолу, като променя вертикалното му ускорение, но не засяга хоризонталното.
На помощ се притича Мелвин Рейми, инженер по биомеханика и член на отбора на САЩ по лека атлетика. Измервайки двете ускорения, той се опитва да намери ключов момент – ъгъла на скок, който ще определи неговата дължина.

„Най-добрите постижения на скок дължина са с ъгъл между 18 и 22 градуса”, твърди Рейми, който ползва стереоскопична технология на BMW, за да изчисли данните от скоковете на Клей. „С нея знам колко бързо тичам, как съм скочил и как е трябвало да го направя, за да имам максимален резултат”, заключава атлетът.
Може би най-уникален е опитът на южноафриканския спринтьор Оскар Писториус, чиито два крака са ампутирани под коляното още като бебе. Като използва специални протези от въглеродни нишки, Оскар успешно се състезава и печели поредица надпревари за хора с увреждания. А преди броени дни на редовната Олимпиада в Лондон се класира на полуфинала в бягането на 400 м, с което влезе в историята.
Критиците изтъкват, че протезите му дават нечестно предимство, но учени и инженери са категорични, че това не е така. „В тях няма изкуствен интелект, няма сензори или мускули”, твърди Хю Хер от Масачузетския технологичен институт. „Колкото и да е добра, протезата не може да се сравнява с естествената мускулатура.”
Когато Писториус тича, най-напред в контакт с пистата влиза стъпалото на протезата. Наподобявайки глезен, кракът се сгъва леко и улавя част от енергията от контакта. На свой ред, подобно на сухожилие, тя му помага да се придвижи напред, когато протезата се вдига над земята и съхранената енергия се освобождава. За да компенсира липсата на долни крайници и мускули, атлетът използва мускулите на торса и бедрата си, за да придвижва тялото си напред.
Както протезата на Оскар Писториус показва, механичните приспособления не могат да заменят естествените дадености на тялото, но знаейки как функционира то, инженери, механици и спортисти могат да извлекат невероятно полезна информация.
Въоръжени с нея, все повече модерни атлети прекарват десетки часове в усилено изучаване на модели и схеми на тичане, скачане и плуване, търсейки начин да подобрят максимално постиженията си. А когато дойде денят на състезанието, всички се отправят към пистата и басейна, където в крайна сметка победителят може да бъде само един.

 

Статията се публикува със специалното разрешение на сп. Обекти

Copyright © 2011 Nextel Co