הפיזיקה קופצת לגובה

אנשים מיוחדים, מדע כללי, פיזיקה הוספת תגובה

 אני שמח לארח פוסט של אסף בר-יוסף (asafbj@yahoo.com)
הפוסט מבוסס על ההרצאה "גוף האדם – מהו הגבול?" 
ההרצאה, המיועדת לקהל הרחב חובב המדע, ממחישה דרכים פיזיות ומנטליות,
בהן מותח האדם את גבולותיו על מנת להגיע לשיאים ו
הישגים יוצאי דופן. 

דיק פוסברי ניסה את כוחו כמעט בכל ענף ספורט, אך מעולם לא עלה בידו להצטיין במשהו. כאשר פנה לקפיצה לגובה, אף אחד לא יכל לדמיין שאותו ספורטאי ממוצע ימציא טכניקה שתהפוך אותו לאלוף עולם, ותשנה לעד את עולם האתלטיקה. לאחר שכשל בניסיונו לעבור גובה של 1.5 מטר בתחרויות הקפיצה לגובה בתיכון, הרגיש פוסברי שסגנון הקפיצה שמאמניו לימדו אותן, סגנון גלילת הבטן, מסורבל מידי ולא מאפשר לו למצות את מלוא יכולתו.  פוסברי החל לפתח סגנון קפיצה שונה, שעל פניו נראה מטורף לחלוטין:

הוא קפץ הפוך.

_59866639_fosbury
מה הוא קופץ? דיק פוסברי בצעירותו

במקום לקפוץ עם הבטן קדימה כמקובל, פוסברי הצעיר הפנה בחוצפתו את גבו למוט ויצר קשת בין ראשו לבין רגליו במהלך המעבר מעליו. מאמניו המזועזעים התנגדו לשינוי המהפכני,  אך לאחר שבשנה הראשונה בקולג' ריחף בקלילות מעל 1.91 מ' השתכנעו והחלו לשכלל עמו את סגנון הקפיצה החדש. התוצאות לא אחרו לבוא. במשחקי ההכנה האמריקאיים לאולימפיאדה זכה פוסברי במקום הראשון, אחר שעבר 2.19 מ'. אין זו טעות: בפחות מארבע שנים שיפר דיק פוסברי את הישגיו ביותר מ-25 ס"מ!

מכאן הדברים היו כבר יותר פשוטים. באולימפיאדת מקסיקו 68, בביקורו הראשון מחוץ לארה"ב, הציג פוסברי בפני העולם את סגנונו המהפכני, ובתחרות מורטת עצבים זכה במדליית הזהב לאחר שגבר על יריביו אשר קפצו בסגנון גלילת בטן תקני.

באולימפיאדה הבאה (מינכן 1972)  השינוי כבר חלחל עמוק – עשרים ושמונה מתוך ארבעים הקופצים השתמשו בטכניקה החדשה. דיק פוסברי ניצח בגדול. מאז אותה אולימפיאדה, לא נמצא עוד קופץ שפוי שיבחר לקפוץ בגלילת בטן.

hqdefault
פוסברי מתקשה לעכל את גודל ההצלחה

מדוע סגנון פוסברי כל כך מוצלח?

השיפור העצום שאיפשרה קפיצת פוסברי נעוץ במושג פיזיקאלי הנקרא מרכז הכובד.

בשפה פשוטה: עבור כל גוף  ניתן לבחור נקודה אחת, שמהיבטים פיזיקאלים רבים יכולה לייצג את הגוף כולו. למשל, במקום לתאר מעוף מסובך של ציפור, הפיזיקאים בוחרים, מטעמי פשטות, לתאר תנועתה של נקודה מייצגת אחת בלבד. מרכז הכובד הוא למעשה ממוצע של כך המסות שמהם הגוף מורכב, ולכן, כפי שנראה מייד, הוא אינו בהכרח קבוע ויכול להמצא גם מחוץ לגוף. הסבר מלא יותר מופיע בפוסט על יציבות זוגית ומרכז הכובד.

הסוד של סגנון פוסברי טמון בכך, שהקופץ מקשית את גבו באופן המאפשר לו לעבור מעל המוט בעוד מרכז הכובד שלו נמצא כל הזמן מתחת למוט!

לעומת זאת, בסגנן גלילת בטן, מרכז הכובד צריך לעלות מעל המוט.

בתמונה מומחש ההבדל בין הסגנונות (מרכז הכובד מסומן בצהוב).

fos2

מדוע זה נותן ייתרון לסגנון פוסברי?
אם נניח שהרף עומד על 2.2 מ', הרי שעל מנת לעבור אותו בגלילת בטן, יש להרים את מרכז הכובד – המייצג את מסת הגוף כולה -לגובה של 2.4 מטרים. לעומת זאת, בקפיצת פוסברי, יש להרים את מרכז הכובד לגובה 2.0 בלבד. מכאן, שבסגנון פוסברי, ניתן להגיע לאותו גובה בהרבה פחות אנרגיה, וכך להפיק מאותו כוח שרירים הישג טוב יותר בהרבה. אפשר גם לחשוב על זה כך: בגלילת בטן צריך להעלות את הגוף כולו בבת אחת מעל הרף, בעוד שבפוסברי מעבירים אותו בחלקים…

לסיום, הסרטון הבא מנתח במפורט את קפיצתו של אלוף העולם מ-2011, ג'סי וויליאמס.

מתוך ההרצאה: גוף האדם – מהו הגבול?
סיפורו של פוסברי הינו דוגמא מאלפת כיצד ניתן להגיע לשיאים 
חדשים בעזרת הבנה פיסיקלית של גוף האדם ונחישות בלתי מתפשרת.
לפרטים נוספים והזמנת ההרצאה: אסף בר-יוסף asafbj@yahoo.com

2 תגובות ל “הפיזיקה קופצת לגובה”

  1. התגובה של עופר:

    יפה! תוכל לכתוב משהו על המהפכה בעולם השחיה? כיצד קיזזו כחמש שניות (חמש שניות!) במאה מטר חתירה בפחות מיובל?

  2. התגובה של שלומי:

    כמו בכדורגל; מותניים רחבות (למעשה – תחת גדול) מוריד את מרכז הכובד של הכדורגלן למטה יותר, וכך מאפשר לו יציבות גדולה יותר ויכולת שליטה טובה יותר בכדור. זאת אומרת, ככל שבאיזור המותניים שלך נמצא יותר מסה מסך הגוף שלך כך תהיה שחקן כדורגל טוב יותר.

    מסקנה, תחת גדול זה דבר טוב לכדורגלן.

הוספת תגובה