211service.com
Matematikere lager et helt nytt dykk med 5 vendinger og 1,5 salto
Den olympiske dykkingsporten kombinerer atletikk og smidighet med kraft, ynde og presisjon. Dykk bedømmes etter start, flytur og inntreden i vannet. Men den endelige poengsummen multipliseres med dykkets vanskelighetsgrad. Så et enkelt dykk perfekt utført scorer ofte mindre enn et vanskelig dykk som er delvis feil.
Av denne grunn har dykk blitt stadig mer komplekse. Ved OL i Beijing i 2008 hadde det mest komplekse dykket en vanskelighetsgrad på 3,8; dette var en omvendt 2½ salto med 2½ vendinger. I dag er det vanskeligste dykket en omvendt 4½ salto i gjeddeposisjonen vurdert til 4,8. Vanskeligere dykk er forventet av FINA, sportens verdensstyrende organ.
Så dykkere er hele tiden på utkikk etter måter å forbedre seg på. Og det reiser et interessant spørsmål - hvor mange saltoer og vendinger kan kombineres i et 10-meters dykk?
I dag får vi et slags svar takket være arbeidet til William Tong og Holger Dullin ved University of Sydney, Australia, som har bygget en matematisk modell av hvordan menneskekroppen kan vri seg og snu seg i luften. De har brukt dette til å foreslå en helt ny sekvens av kroppsformsendringer som kan konvertere ren salto-bevegelse til ren vridende bevegelse og tilbake igjen.
Denne sekvensen av bevegelser lar kroppen vri seg raskere enn noen gang før. Tong og Dullin sier at med denne nye teknikken er det mulig å utføre dykk med tidligere uhørt kompleksitet.
For å vise frem sin tilnærming, har de designet et dykk som aldri har vært forsøkt tidligere, bestående av 1,5 salto med fem vendinger. De kaller dette 513XD-dykket (etter FINAs dykkeklassifiseringskode) og sier de tror det vil være mulig i nær fremtid.
Først litt bakgrunn. Fysikkens lover begrenser til syvende og sist hvor labyrintisk et dykk noensinne kan være. Den viktigste grensen er tyngdekraften, som bestemmer hvor lang tid en dykker kan tilbringe i luften før den treffer vannet. Fra en 10-meters plattform tar det 1,43 sekunder å falle, en tid som kan økes til ca 1,6 sekunder med et godt hopp.
Antall saltomortaler og vendinger som kan gjennomføres på denne tiden er også begrenset. Dykkerregler hindrer dykkere i å vri seg mens de hopper. I stedet kan vridning bare oppnås ved å konvertere salto-bevegelse i luften ved å endre formen på kroppen.
Mengden vinkelmomentum som er tilgjengelig for dykkeren er konstant under flyturen og kan ikke endres i luften. Så mengden vinkelmomentum som dykkeren genererer under start er avgjørende, fordi det også bestemmer hvor mange vendinger og saltoer som vil være mulig.
Dykkere kan gjøre om saltomortaler til vendinger ved å bevege armene mens de roterer. Ved å starte med begge armene hevet, fører den ene armen ned og kroppen vri seg mens du hever den igjen og stopper vridningsbevegelsen. Hastigheten som armene beveger seg med bestemmer hastigheten på vridningen. Snappede bevegelser skaper mer impuls og fører dermed til raskere vendinger, slik at dykkeren kan vri seg videre i løpet av fallet.
Det nye trekket fra Tong og Dullin bruker en lengre sekvens med armbevegelser for å generere enda mer vridende bevegelser. Saltodykkeren starter med begge armene utstrakt og slipper venstre arm til siden, som før.
Men den neste bevegelsen er helt ny. Dykkeren løfter deretter venstre arm mens den samtidig senker høyre arm. Dette øker vrihastigheten. Deretter løfter dykkeren høyre arm samtidig som den senker venstre. Til slutt løfter dykkeren venstre arm slik at begge er over hodet igjen og dette stopper vridningsbevegelsen og avslutter dykket. Alt dette må selvfølgelig skje mens dykkeren er i salto gjennom 1½ sving.
Dullin og Tong bruker en biomatematisk modell av kroppen for å simulere hvordan alt dette kan finne sted. Spesielt beregner de hvor lang tid det tar å gjøre fem vendinger og 1½ salto, og viser at det kan gjøres på 1,8 sekunder, forutsatt at dykkeren bare genererer moderate nivåer av vinkelmoment under start.
Dette er lengre enn dykkere har i luften. Men paret sier at det er forskjellige måter å tjene penger på. En åpenbar måte er å øke mengden vinkelmoment under takeoff. Dykkeren bruker også en betydelig mengde tid – 0,4 sekunder – med armer og ben strukket ut for å oppnå hele 1½ salto. Dette kan reduseres ved å ta en tucked eller piket posisjon (selv om modellen deres ennå ikke er i stand til å inkludere disse posisjonene).
Disse endringene bør være oppnåelige for en dykker i verdensklasse, sier Dullin og Tong. Dette får oss til å konkludere med at idrettsutøvere i den virkelige verden i prinsippet kan utføre 513XD-dykket.
Dette ville revolusjonere dykkesporten hvis den ble utført i konkurranse, sier de. Et dykk som er teoretisk konstruert ved hjelp av en matematisk modell baner vei for andre endringer ettersom modellen begynner å inkorporere andre kroppsformsendringer som tucks og pikes.
Selvfølgelig har ingen dykkere forsøkt 513XD-dykket ennå. Ved å simulere 513XD-dykket håper vi å gi trenere og idrettsutøvere innsikt og motivasjon slik at dykket en dag kan utføres i konkurranse, sier Dullin og Tong.
Arbeidet har bruksområder også i andre idretter, som luftski og snowboard. Også konverteringen fra ren salto til ren vri (og omvendt) har applikasjoner i rommanøvrerbarhet der luftbåren tid ikke er en faktor, sier teamet.
Det er interessant arbeid som bruker matematisk modellering og ingeniørprinsipper for å endre sportens natur. Og hvis noen dykkere der ute har lyst på sjansene sine på 513XD, gi oss beskjed. Vi vil gjerne se en video av forsøkene dine.
Ref: arxiv.org/abs/1612.06455 : En ny kronglete salto—513XD