Հարդքոր վազքի օրագիր. Ֆիզիկական բախման դինամիկա

Երբ երկու առարկաներ բախվում են, արդյունքը զուտ ֆիզիկական է։ Սա վերաբերում է անկախ նրանից, թե դա մայրուղով արագությամբ ընթացող մեքենա է, թե բիլիարդի գնդակ, որը գլորվում է թաղիքե սեղանի վրայով, թե վազորդ, որը բախվում է գետնին րոպեում 180 քայլ արագությամբ։

Հողի և վազորդի ոտքերի շփման առանձնահատկությունները որոշում են վազորդի վազքի արագությունը, բայց վազորդների մեծ մասը հազվադեպ է ժամանակ ծախսում իրենց «բախման դինամիկան» ուսումնասիրելու վրա: Վազորդները ուշադրություն են դարձնում իրենց շաբաթական կիլոմետրերին, երկար տարածության վազքի հեռավորությանը, վազքի արագությանը, սրտի զարկերին, ինտերվալային մարզումների կառուցվածքին և այլն, բայց հաճախ անտեսում են այն փաստը, որ վազքի ունակությունը կախված է վազորդի և գետնի փոխազդեցության որակից, և բոլոր շփումների արդյունքները կախված են այն անկյան տակ, որով առարկաները շփվում են միմյանց հետ: Մարդիկ հասկանում են այս սկզբունքը բիլիարդ խաղալիս, բայց վազելիս հաճախ անտեսում են այն: Նրանք սովորաբար ընդհանրապես ուշադրություն չեն դարձնում այն ​​անկյուններին, որոնցով իրենց ոտքերն ու ոտքերը շփվում են գետնի հետ, չնայած որոշ անկյուններ մեծապես կապված են շարժիչ ուժի մաքսիմալացման և վնասվածքի ռիսկի նվազեցման հետ, մինչդեռ մյուսները առաջացնում են լրացուցիչ արգելակման ուժ և մեծացնում վնասվածքի հավանականությունը:

Մարդիկ վազում են իրենց բնական քայլվածքով և խորապես համոզված են, որ սա վազքի լավագույն ռեժիմն է: Վազորդների մեծ մասը կարևորություն չի տալիս ուժի կիրառման կետին, երբ այն շփվում է գետնի հետ (լինի դա գետնին դիպչել կրունկով, ամբողջ ոտնաթաթի ներբանով, թե՞ առջևի մասով): Նույնիսկ եթե նրանք ընտրում են սխալ շփման կետ, որը մեծացնում է արգելակման ուժը և վնասվածքի ռիսկը, նրանք միևնույն է ավելի մեծ ուժ են ստեղծում իրենց ոտքերի միջոցով: Վազորդներից քչերն են հաշվի առնում իրենց ոտքերի կարծրությունը, երբ դիպչում են գետնին, չնայած կարծրությունը կարևոր ազդեցություն ունի հարվածային ուժի պատկերի վրա: Օրինակ, որքան մեծ է գետնի կարծրությունը, այնքան մեծ է ուժը, որը փոխանցվում է վազորդի ոտքերին հարվածից հետո: Որքան մեծ է ոտքերի կարծրությունը, այնքան մեծ է առաջ շարժվող ուժը, երբ այն հրվում է գետնին:

Ուշադրություն դարձնելով այնպիսի տարրերի, ինչպիսիք են ոտքերի և ոտնաթաթերի անկյունը գետնին, շփման կետը և ոտքերի կարծրությունը, վազորդի և գետնին շփման իրավիճակը կանխատեսելի և կրկնվող է։ Ավելին, քանի որ ոչ մի վազորդ (նույնիսկ Ուսեյն Բոլտը) չի կարող շարժվել լույսի արագությամբ, Նյուտոնի շարժման օրենքները կիրառվում են շփման արդյունքի վրա՝ անկախ վազորդի մարզման ծավալից, սրտի զարկերի հաճախականությունից կամ աէրոբիկ կարողությունից։

Հարվածի ուժի և վազքի արագության տեսանկյունից Նյուտոնի երրորդ օրենքը հատկապես կարևոր է. այն մեզ ասում է. Եթե վազորդի ոտքը համեմատաբար ուղիղ է, երբ այն դիպչում է գետնին, և ոտքը մարմնի առջևում է, ապա այս ոտքը կդիպչի գետնին առաջ և ներքև, մինչդեռ գետինը կշարժի վազորդի ոտքն ու մարմինը վեր և հետ։

Ինչպես Նյուտոնն է ասել. «Բոլոր ուժերն ունեն հավասար մեծության, բայց հակառակ ուղղությունների ռեակցիոն ուժեր»։ Այս դեպքում ռեակցիոն ուժի ուղղությունը ճիշտ հակառակն է այն շարժման ուղղությանը, որին վազորդը հույս ունի։ Այլ կերպ ասած՝ վազորդը ցանկանում է առաջ շարժվել, բայց գետնի հետ շփվելուց հետո առաջացող ուժը նրան կշարժի վերև և հետ (ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում)։

Երբ վազորդը կրունկով դիպչում է գետնին, և ոտքը գտնվում է մարմնի առջև, սկզբնական հարվածային ուժի (և արդյունքում առաջացող հրող ուժի) ուղղությունը վերև և հետ է, ինչը շատ հեռու է վազորդի շարժման սպասվող ուղղությունից։

Երբ վազորդը գետնին է դիպչում ոտքի սխալ անկյան տակ, Նյուտոնի օրենքը նշում է, որ առաջացող ուժը չպետք է լինի օպտիմալ, և վազորդը երբեք չի կարող հասնել վազքի ամենաբարձր արագությանը։ Հետևաբար, վազորդների համար անհրաժեշտ է սովորել օգտագործել գետնին ճիշտ շփման անկյունը, որը ճիշտ վազքի ռեժիմի հիմնարար տարր է։

Գետնին շփման հիմնական անկյունը կոչվում է «սրունքոսկրի անկյուն», որը որոշվում է սրունքոսկրի և գետնի միջև ձևավորված անկյան աստիճանով, երբ ոտնաթաթը առաջին անգամ դիպչում է գետնին: Սրունքոսկրի անկյունը չափելու ճշգրիտ պահը ոտնաթաթի առաջին անգամ գետնին շփման պահն է: Սրունքոսկրի անկյունը որոշելու համար պետք է գծել սրունքին զուգահեռ ուղիղ գիծ, ​​որը սկսվում է ծնկի հոդի կենտրոնից և տանում դեպի գետնը: Մեկ այլ գիծ սկսվում է սրունքին զուգահեռ գծի գետնի հետ շփման կետից և գծվում է ուղիղ առաջ գետնի երկայնքով: Այնուհետև այս անկյունից հանեք 90 աստիճան՝ իրական սրունքի անկյունը ստանալու համար, որը շփման կետում սրունքի և գետնին ուղղահայաց ուղիղ գծի միջև ձևավորված անկյան աստիճանն է:

Օրինակ, եթե ոտնաթաթի գետնին առաջին անգամ դիպչելիս գետնին և սրունքոսկրի միջև եղած անկյունը 100 աստիճան է (ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում), ապա սրունքոսկրի իրական անկյունը 10 աստիճան է (100 աստիճանից հանած 90 աստիճան): Հիշե՛ք, սրունքոսկրի անկյունը իրականում անկյան աստիճանն է շփման կետում գետնին ուղղահայաց ուղիղ գծի և սրունքոսկրի միջև:

Սրունքոսկրի անկյունը սրունքոսկրի շփման կետում և գետնին ուղղահայաց ուղիղ գծի միջև ձևավորված անկյան աստիճանն է։ Սրունքոսկրի անկյունը կարող է լինել դրական, զրոյական կամ բացասական։ Եթե սրունքը ծնկան հոդից թեքվում է առաջ, երբ ոտքը հպվում է գետնին, ապա սրունքոսկրի անկյունը դրական է (ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում)։

Եթե ​​ոտնաթաթի գետնին դիպչելիս սրունքը ճիշտ ուղղահայաց է գետնին, ապա սրունքի անկյունը զրո է (ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում):

Եթե ​​գետնին դիպչելիս սրունքը ծնկահոդից թեքվում է առաջ, սրունքի անկյունը դրական է։ Գետնին դիպչելիս սրունքի անկյունը -6 աստիճան է (84 աստիճան մինուս 90 աստիճան) (ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում), և վազորդը կարող է առաջ ընկնել գետնին դիպչելիս։ Եթե գետնին դիպչելիս սրունքը ծնկահոդից թեքվում է հետ, սրունքի անկյունը բացասական է։

Այսքանը ասելուց հետո, հասկացա՞ք վազքի սխեմայի տարրերը։