Fizica din spatele “elasticității” halterelor în competițiile olimpice

Halterofilia olimpică implică trei mișcări de bază executate cu o bară: smulsul, aruncatul și împinsul deasupra capului, ultimele două fiind realizate în combinație. La un nivel atât de înalt, sportivii caută să exploateze fiecare avantaj posibil, inclusiv modul în care o halteră se îndoaie și revine, răspunzând la greutatea încărcată și forța aplicată. Această proprietate, cunoscută în fizică sub numele de îndoire flexurală și numită „elasticitate” de către atleții olimpici, a devenit un subiect de interes crescut pentru cercetători.

Joshua Langlois, student la Universitatea de Stat din Pennsylvania și concurent în competițiile de Strongman, a împărtășit într-o conferință de presă cum prietenii săi care concurează la nivel național în halterofilie olimpică utilizează această elasticitate. „Când se apleacă, simt cum bara se îndoaie înapoi și folosesc acest lucru pentru a accelera mișcarea în sus, crescând astfel greutatea pe care o pot ridica”, a explicat el.

Langlois a decis să efectueze o analiză modală, adică să studieze cum se mișcă sau vibrează un obiect, pentru a cuantifica elasticitatea și a înțelege mai bine mecanica, precum și ce caracteristici face o halteră să fie ideală la nivel elită. A suspendat patru haltere de 20 kg pentru bărbați (femeile folosesc haltere de 15 kg) — cu câte 50 kg încărcate la fiecare capăt — de benzi elastice, astfel încât bara să plutească practic în spațiu. Apoi a atașat accelerometre la fiecare capăt al barei, acolo unde apar modelele de vibrații. A urmat să lovească bara în puncte stabilite cu un ciocănel, măsurând accelerația la capete, ceea ce i-a permis să mapeze cum se mișcă barele în răspuns. A comparat vibrațiile diferitelor haltere, precum și ale unei singure haltere încărcate cu greutăți diferite.

Rezultatele au arătat că mișcarea standard a unei bare care plutește liber în spațiu are o frecvență mai mare fără mâneci — adică zona exterioară, mai groasă a barei care susține greutățile și poate rota independent de axul central — decât cu mâneci. Acesta a fost un rezultat așteptat, conform spuselor lui Langlois, deoarece adăugarea de masă la capetele unei bare va scădea în mod tipic rata de oscilație și va și deplasa nodurile (punctele unde bara este staționară).

Surpriza a venit când a examinat mai atent modurile superioare de îndoire flexurală: în acest caz, frecvența a crescut odată cu încărcăturile mai mari. „Bara devine mai fixă, astfel încât lungimea de undă reală a barei este mai mică”, a explicat Langlois. „Cu o viteză de undă stabilă, lungimea de undă este invers proporțională cu rata de oscilație, deci obținem o frecvență mai mare. Acesta este un lucru pe care nu ne așteptam să-l vedem. Deci, tipul de halteră contează.”

Deși este un efect mic, în gama unui singur procent, spune Langlois, „pentru sporturile de elită, un singur procent face toată diferența.” Această descoperire ne-ar putea ajuta să înțelegem mai bine cum pot atleții să își maximizeze performanțele, exploatând proprietățile fizice ale echipamentului lor.

Sursa: Ars Technica

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România