Beidzot atrisināta lodes grūšanas biomehāniskā problēma

Viens no dīvainākajiem olimpiskajiem sporta veidiem ir lodes grūšana – pasākums, kurā sportists met greipfrūta lieluma metāla lodi pēc iespējas tālāk, izmantojot noteikumos noteikto dīvainu mešanas kustību.

Tagad šeit ir ziņkārīga biomehānikas mīkla: kādā leņķī ir jāatlaiž šāviens, lai maksimāli palielinātu metiena attālumu?

Ir viegli domāt, ka tam vajadzētu būt 45 grādiem, un tieša analīze to patiešām var liecināt. Bet labāko putteru darbības mērījumi konsekventi parāda tos, izmantojot atlaišanas leņķi no 37 līdz 38 grādiem. Kāpēc seklāka trajektorija?

70. gados biomehāniķi saprata, ka ir jāiekļauj izlaišanas augstums, jo tas nodrošina, ka trajektorija nav gluži simetriska. Ja to ņem vērā, optimālais atlaišanas leņķis izrādās 42 grādi, tuvāk izmērītajai vērtībai, bet joprojām ir kādi 4 vai 5 grādi ārpusē. Kopš tā laika neviens nav spējis saprast, kur rodas atšķirība

Tagad Aleksandrs Lencs no Dortmundes Tehniskās universitātes un Florians Rapls no Rēgensburgas universitātes Vācijā apgalvo, ka zina, kas notiek. Viņi norāda, ka ir jāņem vērā arī vairāki citi efekti.

Pirmkārt, atlaišanas augstums ir sportista pleca augstums plus papildu termiņš, kas ir atkarīgs no rokas garuma un tās leņķa. Ja to ņem vērā, optimālais atbrīvošanas leņķis izrādās līdz pat 1 grādam lielāks, padarot biomehānisko mīklu vēl asāku.

Tālāk Lencs un Rapls aplūko enerģiju, ko sportisti var piešķirt šāvienam, spiežot to leņķī no pleca. To var sadalīt kinētiskajos un potenciālajos komponentos. Potenciālā sastāvdaļa ir saistīta ar šāviena augstumu virs pleca, kad tas tiek atlaists.

Vācu pāris norāda, ka vienādojums, kas nosaka galīgo attālumu, ir atkarīgs no augstuma, bet arī no ātruma kvadrātā. Tāpēc sportistam labāk ir piešķirt vairāk enerģijas kinētiskā, nevis potenciālā formā. Un tas samazina optimālo atbrīvošanas leņķi.

Visbeidzot, Lencs un Rapls saka, ka jau sen ir zināms, ka pasaules rekordi spiešanā guļus ir ievērojami augstāki nekā spiešanā guļus. Tas nozīmē, ka sportistiem ir lielāka jauda, ​​ja atlaišanas leņķis ir 0 grādi salīdzinājumā ar citiem leņķiem. Šis efekts arī nozīmē, ka mazāks atlaišanas leņķis var virzīt kadru tālāk.

Saliekot visu kopā, Lencs un Rappl izveido lodes grūšanas modeli, kas paredz, ka optimālais atlaišanas leņķis ir no 37 līdz 38 grādiem, kas gandrīz precīzi atbilst labāko sportistu mērījumiem.

Mīkla atrisināta!

Atsauce: arxiv.org/abs/1007.3689 : optimālais atlaišanas leņķis lodes grūšanā

paslēpties