كيف حطم يوسين بولت الرقم القياسي العالمي لسباق 100 متر؟
RIO DE JANEIRO, BRAZIL - AUGUST 14: Usain Bolt of Jamaica competes in the Men's 100 meter semifinal on Day 9 of the Rio 2016 Olympic Games at the Olympic Stadium on August 14, 2016 in Rio de Janeiro, Brazil. (Photo by Cameron Spencer/Getty Images)
بمشاركة أفضل الرياضيين في العالم بلندن البارحة 26 يوليوز في ذكرى مرور عام على الأولمبياد، قام فريق من الباحثين من المكسيك بإعطاء نظرة ثاقبة في الفيزياء لأداء رياضي يعتبر الأعظم على الدوام.
في ورقة جديدة نشرت بتاريخ 26 يوليوز 2013، في المجلة الأوروبية للفيزياء، طرح الباحثون نموذج رياضي و الذي يُصور و بدقة الأعمال الخارقة للعادة و الاشتثنائية للبطل اوسين بولت خلال تحطيمه للرقم القياسي الذي حققه في سباق السرعة الخاص بسباق 100 متر عام 2009 في بطولة العالم ببرلين.
وفقا لنموذج الباحثين، الوقت الذي استغرقه بولت ليحطم الرقم القياسي كان 9.58 ثانية والذي مازال رقما قياسيا ــ تحقق من خلال وصوله الى سرعة نهائية بلغت 12.2 متر في الثانية وبذله متوسط قوة وصل إلى 815.8 نيوتن.
المذهل حقيقةً تجاه أداءه كان كمية القوة و الطاقة التي كان على بولت أن يبذلها ليتغلب علي تأثيرات الاحتكاك الناتجة عن مقاومة الهواء والتي تفاقمت بسبب جسده العملاق حيث كان طوله يساوي 195 سم.
مع الأخد بعين الاعتبار المسافة العمودية لمسار برلين الرياضي، درجة الحرارة أثناء السباق و عرض بولت نفسه، استنتج الباحثون حسابيا أن لديه معامل احتكاك يصل لـ 1.2 أي أنه أقل تعرضا لمقاومة الهواء بالمقارنة مع الإنسان العادي.
وفقا للحسابات، أنتج بولت ما يقارب 81.58 كيلو جول من الطاقة خلال 9.58 ثانية ولكن فقط 7.79% من هذه الطاقة استُخدِمت في الحركة وباقي ال92.21% من الطاقة استنفذت بواسطة الاحتكاك!
علاوة على ذلك، قام العلماء بحسابات واستنتجوا أن بولت كان لديه حد أعلى من الطاقة بلغ 2619.5 واط بعد مرور 0.89 ثانية فقط من السباق، و عندما كان في منتصف سرعته القصوى بدأ التأثير الفوري للاحتكاك بالظهور.
قال جوج هيرنانديز المشارك في تأليف الدراسة : معامل الاحتكاك الذي قمنا بحسابه يبرز قدرة بولت الفائقة حيث كان قادرا علي تحطيم العديد من الأرقام القياسية بالرغم من أن معدل الحركة الهوائية له ليس كبقية الناس! فكمية الطاقة التي أنتجها بولت عام 2009 بالاضافة للكمية التي استُنفذت في الاحتكاك كانت استثنائية!
إنه من الصعب جداً تحطيم الأرقام القياسية هذه الأيام، حتي ولو بمئات الأجزاء من الثانية، حيث يجب علي العدائين أن يُؤدٌوا السباق بإتقان عالي ضد القوة الهائلة التي تزداد بشكل كبير مع كل زيادة في السرعة.
كل هذا بسبب الحاجز الفيزيائي الذي فرض نفسه بسبب أحوال كوكب الأرض . بالطبع، لو جرى بولت على كوكب كثافة غلافه الجوي أقل بكثير كان ليحقق أرقام قياسية بنسب رائعة.
المشرفين الرسميين علي هذا الحدث بلندن هذا الأسبوع يمكن أن يكونوا أيضا مهتمين باكتشافات الباحثين حيث أنهم زعموا أن معادلاتهم يمكن استخدامها لتفسير تأثير الريح الخلفية التي تختلف من سِباق لآخر والتي تُقلل بشكل ملحوظ زمن السباق.
لشرح تطبيق المعادلات، قام العلماء من الجامعة الوطنية المستقلة بالمكسيك بمقارنة الوقت الذي استغرقه بولت في السباق ببرلين مع الزمن القياسي السابق 9.69 ثانية خلال سباقه في بكين في اولمبياد العام الماضي.
في بكين كان بولت يجري بدون رياح خلفيه بينما في برلين كانت سرعة الرياح الخلفية تبلغ 0.9 متر/ثانية. وفقا لمعادلات الباحثون الجديدة، كان بولت سيسجل وقت أبطأ في برلين إن لم تكن هناك رياح خلفية ولكنه بالطبع سيبقى مُحطِماً للرقم العالمي ببكين، فقد تنبأ الباحثون بأنه كان سيسجل وقت قدره 9.68 ثانية.
تم اختبار العمليات الحسابية في هذه الدراسة للتأكد من دقتها من خلال تجهيز بيانات تجريبية للحياة الحقيقية في المعادلات. و تم الحصول علي البيانات من الرابطة الدولية لاتحاد ألعاب القوي عن طريق جهاز مراقبة سرعة الليزر الذي سجل موقع بولت و سرعته لكل واحد على عشرة ثانية خلال سباق برلين ــ 2009.
التسجيل الدقيق لموقع وسرعة بولت خلال السباق مَدٌنا بفرصة رائعة لدراسة تأثيرات الاحتكاك علي العداء. لو استطعنا الحصول علي المزيد من المعلومات في المستقبل، سيكون شيئاً ممتعاً أن نرى ما يميز عداء عن آخر، يضيف جوج هيرناندير.
ترجمة: هبة مصطفى
مراجعة: رضوان تشي
المصدر:
http://phys.org/news/2013-07-scientists-extraordinary.html