Warum gilt Schwimmer Michael Phelps als der perfekte Athlet? Wie macht Turnerin Nastya Liukina ihre unglaublichen Sprünge vom Stufenbarren? Lassen Sie uns die Physik und Physiologie in der Welt des Sports verstehen.
Perfekter Sportler
Viel ist über die übermenschlichen sportlichen Fähigkeiten des Schwimmers Michael Phelps geschrieben worden, der bei den Olympischen Spielen 2004 in Athen sechs Goldmedaillen gewann. Das ist ein genetisches Phänomen: Er ist komplex wie ein Fisch und seine Arme und Beine sind wie Ruder. Denn ohne eine genetische Veranlagung für eine bestimmte Sportart können die Olympischen Spiele nicht gewonnen werden. Aber wenn Phelps Mark Spitzs Rekord von sieben olympischen Goldmedaillen im Jahr 1972 brechen würde, wäre das die perfekte Kombination aus natürlichen Fähigkeiten, hartem Training und intelligenter Technik.
1. Körper. Phelps' Körper ist eine besondere Schwimmmaschine. Seine Armspannweite beträgt 201 cm, das sind 8 cm mehr als seine Körpergröße. Er hat einen langen Körper und relativ kurze Beine – die Jeans ist 32 Zoll (81 cm) lang. All dies ermöglicht es Phelps, seinen Körper hoch genug im Wasser zu h alten.
2. Biochemie Bei kräftigen Armschlägen, die charakteristisch für den Schmetterlingsstil sind, wird in den Muskeln Milchsäure gebildet, die deren Leistungsfähigkeit mindert. Die genauen Daten von Phelps sind geheim, aber es ist bekannt, dass in seinem Körper Milchsäure in viel geringeren Mengen gebildet wird als bei anderen Sportlern.
3. Flexibilität. Einige Sportarten erfordern eine besondere Kraft des Athleten (Kugelwerfen), andere - Flexibilität (Gymnastik). Ein Schwimmer braucht beides. Die ungewöhnliche Flexibilität der Arme und Beine von Michael Phelps ermöglicht es ihm, sich mit weniger Widerstand durch das Wasser zu bewegen.
4. Fluiddynamik Beim 200-Meter-Freistil bewegt sich ein Schwimmer mit einer Geschwindigkeit von 6,1 km/h und verbraucht dabei 290 kJ, nur um den Luftwiderstand zu überwinden. Um dieses Problem zu lösen, muss Phelps eine spezielle hydrodynamische Pose einnehmen – der Kopf geht nach unten, die Hüften gehen nach oben.
5. Technik. Michael Phelps ist ein renommierter Schmetterlingsmeister. Indem er sich von der Wand abstößt und einen peitschenden Tritt ausführt, kann er sogar noch schneller schwimmen als mit herkömmlichen Tritttechniken. Dadurch kann er Gegner leicht bis zur Hälfte des Körpers übertreffen.
6. Workouts Phelps trainiert das ganze Jahr über täglich – vier Stunden im Pool und eine Stunde im Fitnessstudio. Da Schwimmer bis zu 1.000 Kilokalorien pro Stunde verbrennen können, ist die Ernährung von Phelps reich an Kohlenhydraten, um die Glykogenspeicher des Körpers nicht zu erschöpfen.
Marathonläufer und Sprinter
Ausdauer. Langstreckenlauf wird durch die aerobe Kapazität bestimmt. Ryan Halls maximales Sauerstoffaufnahmeverhältnis (VO2 max) beträgt 84,7 ml/min/kg, fast doppelt so viel wie bei einer durchschnittlichen Person. Die Muskeln der besten Marathonläufer der Welt bestehen hauptsächlich aus langsamen Fasern, wodurch die Nutzung des absorbierten Sauerstoffs für die Muskelleistung maximiert wird.
Explosive Geschwindigkeit. Der 100-Meter-Lauf endet, bevor der aerobe Effizienzfaktor zu arbeiten beginnt, daher ist für Tyson Gay die Arbeit schneller Muskeln wichtiger als der VO2max-Parameter. Bei Sprintern sind bis zu 80 % der Muskeln schnelle Fasern, und sie kontrahieren zehnmal schneller als langsame Fasern.
Die Turnerin überträgt beim Abwärtsschwung einen Teil ihrer Energie auf den flexiblen Fiberglasstab der Stangen, diese Energie erhält die Turnerin in der Hebephase während der Rotation zurück.
Hohe Geschwindigkeiten
Wenn US-Gymnastics-Teammitglied Nastya Liukina große, sehr energische Drehungen am Stufenbarren macht, können sie wie eine Reihe gewöhnlicher Kreise erscheinen. Tatsächlich findet aber bei dieser Übung ein recht komplexer Energieaustausch zwischen der Turnerin und der flexiblen Oberstange des Stufenbarrens statt, an der sie sich festhält. Überschläge müssen sowohl schön als auch funktionell sein – die Turnerin muss Arme und ausgestreckte Zehen haben, aber gleichzeitig muss sie genügend Trägheitsmoment gewinnen, um einen Abgang mit einem doppelten S alto ausführen zu können. Mit unglaublicher Kraft und Geschwindigkeit überwindet Nastya elegant die Schwerkraft.
1. Der Turner beginnt die Bewegungaus einem Handstand am obersten Punkt über der Stange. Die Beine sind gestreckt, die Socken am String hochgezogen.
2. Wenn sie beginnt, sichaus der H altung nach unten zu bewegen, verringert die Reibung der Hände an der Stange leicht die Rotationsgeschwindigkeit, die in der ersten Phase der Übung 275 Grad / Sek. erreicht. Um diese Verluste auszugleichen, macht die Turnerin eine Peitschenbewegung, senkt ihre Beine und beugt sich leicht in der Taille, um die untere Stange nicht zu berühren.
3. Beim Annähern an die vertikale Positionam unteren Punkt beugt die Turnerin ihren Rücken, um die Rotationsenergie zu erhöhen. G-Kräfte am unteren Punkt können 4 bis 7 g erreichen, was dazu führt, dass sich der Stock bis auf 12 cm durchbiegt.
4. Sie vervollständigt diesen Schnappschuss(Schaukel) in der Aufwärtsphase, indem sie sich in der Hüfte beugt und mit den Beinen nach vorne tritt. Dadurch nähert sich der Schwerpunkt des Körpers dem Rotationszentrum des Körpers, während das Trägheitsmoment zur Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit genutzt wird, die auf 304 Grad/Sek. ansteigt.
5. Das Zeitfenster zum Absteigenbeträgt nur 67 Millisekunden, wenn der Körper des Turners von -10 bis +20 Grad relativ zur Horizontalen positioniert wird. Die Flugzeit beträgt weniger als 1,5 Sekunden.
Es wird angenommen, dass der Prototyp dieser Leichtathletik-Disziplin darin bestand, Sümpfe mit einer langen Stange zu überwinden, die dem Reisenden half, von Unebenheit zu Unebenheit zu springen. Daher diente in der ursprünglichen Form nicht die Höhe, sondern die maximale Länge der Sprünge als Indikator für sportliche Leistungen in dieser Form. Als er jedoch in das olympische Programm aufgenommen wurde, hatte sich dieser Sport zu einem Wettkampf um die Sprunghöhe entwickelt.
Bremse hoch
Der Weltrekord im Stabhochsprung - 614 cm, aufgestellt vom Ukrainer Sergey Bubka, wird seit 14 Jahren geh alten. Brad Walker, der den US-Rekord von 604 cm hält, ist Amerikas neue Olympia-Hoffnung. Was muss getan werden, um diese zusätzlichen 10 cm zu überwinden? Das Geheimnis des Stabhochsprungs ist, dass das Ergebnis zu 85 % aus Physik und zu 15 % aus Akrobatik besteht. Um diese enorme Höhe zu erreichen, muss der 188 cm große Walker über ausreichend kinetische Energie verfügen und daher auf eine Geschwindigkeit von 10 m / s beschleunigen. Wenn die Stange aus nächster Nähe platziert wird, beginnt die Stange wie eine Feder zu arbeiten und überträgt Walkers Energie (4195 J) von einer horizontalen Ebene auf eine vertikale, wodurch sie auf eine Höhe von 5 m angehoben wird. Und weitere 1 m können Sie erreichen, indem Sie den Körper beugen und sich dann mit einer Aufwärtsbewegung von der Stange und durch die Stange abstoßen.
1. Anlauf. Je schneller der Springer anläuft, desto mehr Energie kann er auf die Stange übertragen, wenn er sie aus nächster Nähe platziert. Idealerweise erreicht ein Athlet seine Höchstgeschwindigkeit in 10-12? (Elite macht 18-22 Schritte und Anfänger 10-12 - Kommentar des Übersetzers) Laufschritte.
2. Stange einstellen. Wenn die Stange in einem Winkel von 18 Grad in die Stoppbox gestellt wird, muss sich die Stange so biegen, dass ihre Länge 70 % der ursprünglichen beträgt, während der Biegewinkel der Stange (zwischen den Tangenten an den Enden der Stange? - Kommentar des Übersetzers) beträgt 120 - 160 Grad, abhängig von der Größe des Athleten und seinem Trägheitsmoment.
Moderne Stöcke bestehen, je nach Größe und Gewicht des Sportlers, aus drei Schichten Glasfaser und/oder Kohlefaser, die mit Epoxidkleber zusammengeklebt werden. Beim Erhitzen verwandelt sich diese gesamte Struktur in ein leichtes Verbundmaterial. Die äußere Schicht bestimmt die Gesamtsteifigkeit des Stocks, während die beiden inneren Schichten für die Festigkeit und die Biegeeigenschaften des Stocks entlang der Länge verantwortlich sind.
3. Abstoßung. Die potentielle Energie der gebogenen Stange wird in Form von kinetischer Energie auf den Athleten übertragen. Der Springer stößt sich vom Laufband ab und bewegt sich nach oben, und wenn sich die Stange gerade richtet, richtet sich der Körper auf.
4. Die Stange überwinden. Im Flug beugt der Springer seinen Körper so, dass er immer der Stange zugewandt ist. Springer brauchen gymnastisches Training, um dieses Manöver auszuführen, also üben sie Purzelbäume und einen Handstand.
Sportler trinken nach dem Wettkampf 25-50 % mehr als sie Flüssigkeit verloren haben
Wer wird mehr trinken
Während des Wettkampfs können olympische Athleten bis zu 11 Liter Wasser pro Tag trinken (das ist das 5,5-fache der durchschnittlichen Aufnahme). In Peking müssen die Athleten noch mehr trinken, da die Lufttemperatur in Peking im August +30 ° C übersteigt und die Luftfeuchtigkeit 90 % beträgt. Ein Verlust von nur 2 % des Körpergewichts (das sind 1,6 kg oder 1,6 Liter Wasser für einen 80-kg-Athleten) reicht aus, um die Ergebnisse zu verfehlen. „Wenn der Körper Flüssigkeit verliert, wird das Blut dicker und das Herz muss härter arbeiten, um das Blut zu pumpen“, erklärt Nancy Clark, Sporternährungswissenschaftlerin. Wenn Sie die Intensität des Schwitzens kennen, können Sie bestimmen, wie viel Flüssigkeit ein Athlet erh alten sollte, um sich auf einen Wettkampf vorzubereiten.
Springer Troy Dumais muss zuerst auf eine Höhe von 40 cm springen, um Energie in ein Flipboard zu laden, das ihn dann in die Luft schießt, damit er einen Sprung mit dreieinhalb Umdrehungen ausführen kann.
Flug ins Wasser
Olympische Springer verblüffen uns mit luftakrobatischen Darbietungen, aber wie das Sprungbrett den Athleten wirft, entscheidet darüber, ob es sich um einen Meisterschaftssprung oder einen totalen Splatter-Fehler handelt.
1. Abheben. Der Springer macht ein paar kleine Schritte, um in Schwung zu kommen.
2. Sprungbrett. Es wird vom Flipboard in einem Abstand von 30 cm von dessen Rand abgestoßen. Eine hohe Reichweite wird dadurch erreicht, dass das Brett nach dem Biegen nach oben zurückkehrt.
3. Abstoßung. Beim Hochfahren beschleunigt das Flipboard den Athleten auf eine Geschwindigkeit von 20 km/h und er fliegt bis zu einer Höhe von 5,5 m über der Wasseroberfläche. Die Flugzeit des Springers beträgt 1,5 s. Gleichzeitig erhält er noch ein Trägheitsmoment, um Rotationen im Flug auszuführen.
Reverse-Gate-Tricks (stromaufwärts)
Felsen, Felsvorsprünge und Steine verändern den Lauf des Flusses und bilden Suvodi - Zonen mit relativ ruhigem Wasser, die sich im Schatten dieser Objekte befinden. In Swodi ändert die Strömung ihre Richtung und biegt sogar gegen die Strömung ab.
Ruderslalom (Kajak)
Der Slalom-Kajak-Kurs im Shun Yi Olympic Aquatic Complex in Peking erfordert „Kraft, Gleichgewicht und Konzentration“, behauptet der dreimalige Olympiasieger Scott Shipley. Die Athleten müssen die Strecke mit 18-25 Toren mit einer Strömungsgeschwindigkeit von bis zu 4,5 m/s passieren. Der schwierigste Streckenabschnitt ist die Passage des Tores gegen die Strömung (Reverse Gate), bei der schon ein kleiner Fahrfehler aufgrund der Gegenströmung zum Kentern und Ausrutschen des Bootes führen kann.
1. Das Kajak gleitet seitlich zum Gate. Wenn das Kajak unter der Stange hindurch und weiter ins Wasser eindringt, macht der Athlet einen Schlag und dreht das Heck flussabwärts.
2. Da nur der Kopf durch das Tor darf, rutschen viele Athleten weiter und tricksen dann das Boot unter der unteren Stange und ihren Körper um die Stange herum. Ändert sich der Körperwinkel des Kajakfahrers beim Wenden um den Bruchteil eines Grads, bringt die Strömung das Boot zum Kentern. Beim richtigen Passieren des Tors erfährt der Athlet Überlastungen von 1,5 g.
3. Der Kajakfahrer muss sich gegen die Strömung bewegen, die auf der Strecke in Peking 2,7 m/s betragen wird. Sobald der Athlet das Tor passiert, lehnt er sich zurück, senkt das Heck und hebt den Bug des Bootes, wodurch sich der Wenderadius des Bootes von 3,5 m auf 1,5 m verringert.
4. Um sich mit der Strömung umzudrehen, macht der Athlet einen kräftigen Schlag (Drehmoment 100 kg/m) und steuert auf das nächste Tor zu. Das gesamte Manöver dauert nur 3,5 Sekunden.
