Matematikai sukuria visiškai naują nardymą su 5 posūkiais ir 1,5 salto

Olimpinis nardymas sujungia atletiškumą ir judrumą su galia, grakštumu ir tikslumu. Nardymai vertinami pagal kilimą, skrydį ir įplaukimą į vandenį. Tačiau galutinis rezultatas padauginamas iš nardymo sunkumo laipsnio. Taigi paprastas nepriekaištingai atliktas nardymas dažnai gauna mažiau balų nei sudėtingas, iš dalies sugedęs nardymas.

Dėl šios priežasties nardymas tampa vis sudėtingesnis. 2008 m. Pekino olimpinėse žaidynėse sudėtingiausio nardymo sunkumo laipsnis buvo įvertintas 3,8; tai buvo atvirkštinis 2½ salto su 2½ posūkiais. Šiandien sunkiausias nardymas yra 4,5 salto atbuline eiga lydekoje, įvertintas 4,8. Pasaulio sporto valdymo organas FINA tikisi sunkesnių nardymų.

Taigi narai nuolat ieško būdų, kaip tobulėti. Ir tai kelia įdomų klausimą – kiek salto ir posūkių galima derinti 10 metrų nardymo metu?

Šiandien mes gauname tam tikrą atsakymą dėl Williamo Tongo ir Holgerio Dullino darbo Sidnėjaus universitete, Australijoje, kurie sukūrė matematinį modelį, kaip žmogaus kūnas gali suktis ir suktis ore. Jie pasinaudojo tuo, kad pasiūlytų visiškai naują kūno formos pokyčių seką, kuri gali paversti gryną šokinėjimą į gryną sukimosi judesį ir atgal.

Ši judesių seka leidžia kūnui pasisukti greičiau nei bet kada anksčiau. Tong ir Dullin teigia, kad naudojant šią naują techniką galima atlikti anksčiau negirdėto sudėtingumo nardymą.

Norėdami parodyti savo požiūrį, jie sukūrė niekada anksčiau nebandytą nardymą, kurį sudaro 1,5 salto su penkiais posūkiais. Jie tai vadina 513XD nardymu (vadovaujantis FINA nardymo klasifikacijos kodu) ir sako, kad mano, kad tai bus pasiekta artimiausiu metu.

Pirmiausia šiek tiek fono. Fizikos dėsniai galiausiai apriboja, koks labirintinis gali būti nardymas. Svarbiausia riba yra gravitacija, kuri lemia, kiek laiko naras gali praleisti ore prieš atsitrenkdamas į vandenį. Nuo 10 metrų platformos nukristi reikia per 1,43 sekundės, o šį laiką gerai šuoliu galima padidinti iki maždaug 1,6 sekundės.

Per šį laiką galimų atlikti salto ir posūkių skaičius taip pat ribotas. Nardymo taisyklės neleidžia narams suktis šokinėjant. Vietoj to, pasisukti galima tik paverčiant salto judesį ore, keičiant kūno formą.

Narui prieinamas kampinis momentas skrydžio metu yra pastovus ir jo negalima keisti ore. Taigi kampinio impulso dydis, kurį naras sukuria kilimo metu, yra labai svarbus, nes jis taip pat lemia, kiek posūkių ir salto bus galima.

Narai gali paversti salto į posūkius, judindami rankas, kai jos sukasi. Pradedant iškeltomis abiem rankomis, nuleidus vieną ranką žemyn, kūnas susisuka, o vėl pakėlus sukimo judesį sustabdomas. Greitis, kuriuo rankos juda, lemia sukimosi greitį. Švelnūs judesiai sukuria daugiau impulsų, todėl greičiau pasisuka, todėl naras gali dar labiau suktis kritimo metu.

Naujasis Tong ir Dullin veiksmas naudoja ilgesnę rankos judesių seką, kad sukurtų dar daugiau sukimosi judesių. Kūrenantis naras pradeda ištiesęs abi rankas ir nuleidžia kairę ranką į šoną, kaip ir anksčiau.

Tačiau kitas judesys yra visiškai naujas. Toliau naras pakelia kairę ranką ir tuo pačiu nuleidžia dešinę ranką. Tai padidina sukimosi greitį. Tada naras pakelia dešinę ranką ir tuo pačiu nuleidžia kairę. Galiausiai naras pakelia kairę ranką taip, kad abi vėl būtų virš galvos ir tai sustabdo sukimosi judesį ir baigia nardymą. Žinoma, visa tai turi įvykti narui slenkant 1½ apsisukimo.

Dullinas ir Tongas naudoja biomatematinį kūno modelį, kad imituotų, kaip visa tai gali vykti. Visų pirma, jie apskaičiuoja, kiek laiko užtrunka padaryti penkis posūkius ir 1½ salto, ir parodo, kad tai galima padaryti per 1,8 sekundės, darant prielaidą, kad kilimo metu naras sukuria tik nedidelį kampinį impulsą.

Tai ilgiau nei narai ore. Tačiau pora sako, kad yra įvairių būdų pasipelnyti. Akivaizdus būdas yra padidinti kampinį momentą kilimo metu. Be to, naras praleidžia daug laiko – 0,4 sekundės – ištiesdamas rankas ir kojas, kad pasiektų visus pustrečios salto. Tai gali būti sumažinta, kai užimama įtempta arba pakelta padėtis (nors jų modelis dar negali įtraukti šių pozicijų).

Šie pokyčiai turėtų būti pasiekiami pasaulinės klasės narui, sako Dullinas ir Tongas. Tai leidžia daryti išvadą, kad realaus pasaulio sportininkai iš esmės gali atlikti 513XD nardymą.

Jie teigia, kad tai sukeltų revoliuciją nardymo sporte, jei jis būtų sėkmingai atliktas varžybose. Nardymas, kuris teoriškai sukurtas naudojant matematinį modelį, atveria kelią kitiems pokyčiams, nes modelis pradeda įtraukti kitus kūno formos pokyčius, pvz., dygsnius ir lydekas.

Žinoma, dar nė vienas naras nebandė nardyti 513XD. Imituodami 513XD nardymą, tikimės suteikti treneriams ir sportininkams įžvalgos ir motyvacijos, kad nardymas vieną dieną būtų atliktas varžybų metu, sako Dullinas ir Tongas.

Darbas pritaikytas ir kitose sporto šakose, tokiose kaip slidinėjimas ir snieglenčių sportas. Be to, pakeitimas iš gryno salto į gryną sukimą (ir atvirkščiai) yra pritaikytas manevringumui erdvėje, kai laikas ore nėra veiksnys, teigia komanda.

Tai įdomus darbas, kuriame naudojami matematinio modeliavimo ir inžinerijos principai, siekiant pakeisti sporto prigimtį. Ir jei kuris nors naras mano, kad turi galimybę įsigyti 513XD, praneškite mums. Norėtume pamatyti jūsų bandymų vaizdo įrašą.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1612.06455 : naujas sukamasis salto – 513XD

paslėpti