zondag 7 februari 2010

Over hoge spring(st)ers en fysica

Per toeval zag ik deze week op TV een stukje StudioTVL.
StudioTVL is een programma op de regionale Vlaams Limburgse TV-zender TV-Limburg
Het is een praatprogramma over alles en nog wat: muziek, hobby’s, koken, sport,… met interviews en optredens.


Zo zag ik er deze week een gesprek met Hannelore Desmet, een jonge atlete, hoogspringster en kersverse “Limburgse atlete van het jaar 2009”. Een jonge, sympathieke vrouw van 21.
Een toekomstige opvolgster van olympisch kampioene Tia Hellebaut misschien?
Haar persoonlijk record is 1m87. Dat is nog wel 15cm minder hoog dan het hoogste wat Tia ooit gesprongen heeft, maar Hannelore is ook wel 11 jaar jonger. Ze heeft dus nog kansen om ruim boven de 2m te geraken.

Meteen ging ik aan het mijmeren. Over mijn tijd als fysicaleraar.
Over het “prangend probleem” dat ik toen altijd met mijn leerlingen besprak.
Hoe is het toch mogelijk dat hoogspring(st)ers zo hoog kunnen springen, zelfs hoger dan hun eigen lichaamslengte?
Dat is inderdaad fysica.
Het antwoord ligt immers in snelheid, kracht en vooral techniek.

Hoogspringers moeten de bewegingsenergie van hun (korte) aanloop maximaal kunnen omzetten in potentiële energie.
Potentiële energie is in dit geval energie ten gevolge van de hoogte boven de grond. Je zou het hoogte-energie kunnen noemen.
De bewegingsenergie die de spring(st)ers bezitten door hun aanloop, wordt bepaald door hun massa en hun snelheid. De snelheid is daar de belangrijkste speler.
In de fysica wordt aangetoond dat de bewegingsenergie =
1/2.m.v2
waarin m=massa en v=snelheid.

De hoogte-energie die de spring(st)ers bezitten in hun hoogste punt wordt bepaald door hun massa en de hoogte.
De fysica leert ons dat die potentiële energie = m.g.h waarin g = de constante valversnelling, m=massa en h=de hoogte.
In de veronderstelling dat een hoogspring(st)er in staat zou zijn alle bewegingsenergie in hoogte-energie om te zetten, zou
1/2.m.v2 = m.g.h waaruit h = v2/g.
Je ziet dus dat de hoogte die maximaal kan bereikt worden, vooral bepaald wordt door de snelheid bij de afsprong.
Uiteraard zal niet alle bewegingsenergie uit de aanloop in hoogte-energie kunnen omgezet worden.
Het percentage dat haalbaar is zal afhangen van de afzettechniek en de spierkracht van de spring(st)er.

Maar er is nog iets zeer belangrijk.
De hoogte h die bereikt wordt bij die omzetting van bewegingsenergie in hoogte-energie, is de hoogte van het zwaartepunt van het lichaam van de spring(st)er!
Tot eind van de jaren 60 werd de roltechniek gehanteerd.
Op het beeld hieronder zie je dat bij het overschrijden van de lat met de roltechniek, het zwaartepunt boven de lat ligt:
Zw1 Maar in 1968 verbaasde Dick Fosbury iedere atletiekliefhebber met een totaal nieuwe hoogspringtechniek: de fosburyflop!

Nog eerst even dit: van een sterk gebogen voorwerp ligt het zwaartepunt buiten het voorwerp!
Bij dit hoefijzer b.v. ligt het zwaartepunt in de ruimte tussen de gebogen delen:

hoefijzer  
Fosbury ging over de lat met een achterwaarts gekromd lichaam.
Wel niet zo sterk gekromd zoals en hoefijzer, maar toch gekromd.
Gevolg? Zijn zwaartepunt kwam buiten zijn lichaam en onder de lat te liggenZw2
En aangezien het er bij het hoogspringen op aankomt het zwaartepunt omhoog te brengen, begrijp je dat met de fosburyflop de spring(st)er er kan voor zorgen dat zijn/haar zwaartepunt onder de lat blijft, terwijl hij/zij er zelf, meerdere centimeters hoger, over gaat!

De rolsprong is door die ingenieuze en efficiëntere floptechniek intussen helemaal verdrongen.
Elke hoogspring(st)er flopt nu.
De hoogste rolsprong bedroeg 2m34 (Vladimir Jasjtsenko).
Met de flop werd al een hoogte van 2m45 bereikt (Javier Sotomayor).
Of hoe kennis van een beetje fysica records kan helpen verbeteren.
En nog: tot wat een gemijmer het kijken naar Hannelore Desmet op StudioTVL kan leiden…

Geen opmerkingen:

Een reactie posten