प्योंगचांग में इस महीने, भौतिकी और भौतिक विज्ञान के विशेषज्ञों की दुनिया भर की विशिष्ट टीमों ने हमें अनुग्रह और शक्ति के दिखावटी प्रदर्शन के साथ चकाचौंध कर दिया। हम आमतौर पर इन विशेषज्ञों को एथलीटों के रूप में संदर्भित करते हैं। जिमनास्ट गुरुत्वाकर्षण और गति की अपनी सूक्ष्म समझ प्रदर्शित करते हैं। तैराक और गोताखोर मास्टर द्रव की गतिशीलता और सतह तनाव। स्कीयर घर्षण और जल विज्ञान के अपने ज्ञान का उपयोग करते हैं, और लूजर अपने वायुगतिकीय चॉप को सीमा तक धकेल देते हैं। ओलंपियन, आखिरकार, विज्ञान को एक आंत के स्तर पर समझते हैं कि हम में से अधिकांश नहीं करते हैं।
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इस तरह की शारीरिक शक्तियों का पता लगाने के लिए सबसे अच्छी जगहों में से एक है फिगर स्केटिंग। एक स्केटर के हर मोड़, मोड़ और छलांग संतुलन के साथ शुरू होता है। और संतुलन आपके द्रव्यमान के केंद्र को बनाए रखने में सक्षम होने पर निर्भर करता है - जो कि, जैसा कि नाम का अर्थ है, वह केंद्र है जहां एक वस्तु का द्रव्यमान स्थित है - सीधे बर्फ के संपर्क के बिंदु पर। किसी वृत्त या गोले जैसी अत्यधिक सममित वस्तु के लिए, वह मृत केंद्र में होता है। मानव शरीर के ढेलेदार, ऊबड़ आकार के लिए, द्रव्यमान का केंद्र व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति में भिन्न होता है लेकिन नाभि से थोड़ा नीचे होता है। ग्लाइड्स, स्पिन्स, टेकऑफ़ और लैंडिंग के माध्यम से, एक फिगर स्केटर को बर्फ पर एक पैर के साथ अपने द्रव्यमान के केंद्र को बनाए रखना पड़ता है - या एक टंबल लेने का जोखिम।
यह सिर्फ जन का केंद्र नहीं है जो फिगर स्केटिंग में मायने रखता है। "जड़ता का क्षण", गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के सापेक्ष उस द्रव्यमान को कैसे वितरित किया जाता है, का एक अंतर भी एक अंतर बनाता है। जब एक स्केटर एक चमकदार स्पिन करता है, तो वे जड़ता के क्षण को कम करने के लिए अपनी बाहों को खींचकर अपनी घूर्णी गति को नियंत्रित करते हैं और रोटेशन को गति देते हैं या जड़ता और धीमी गति से रोटेशन को कम करने के लिए उन्हें फैलाते हैं।
जो लोग कम फिसलन वाली सतह पर भौतिकी का अनुभव करना पसंद करते हैं, वे कार्यालय की कुर्सी पर हथियारों के साथ विस्तारित हो सकते हैं: बाहों में खींचो, और स्पिन की गति बढ़ जाती है। यह वृद्धि कोणीय गति के संरक्षण नामक एक सिद्धांत के कारण है। जड़ता का एक उच्च क्षण एक कम घूर्णी गति से मेल खाता है, और जड़ता का एक निम्न क्षण उच्च घूर्णी गति से मेल खाता है।
कनाडा के वैंकूवर में 2010 के शीतकालीन ओलंपिक में यहां दिखाए गए जापानी फिगर स्केटर मिक्की एंडो एकमात्र महिला हैं जिन्होंने चतुर्भुज सालचो का सफल प्रदर्शन किया। (ZUMA प्रेस, इंक। / आलमी) लेकिन जितने अच्छे स्पाइन्स होते हैं, जम्पिंग आइस स्केटिंग में भौतिकी के सबसे सुंदर पाठ्यपुस्तक उदाहरण हो सकते हैं। फिगर स्केटर्स उतार और एक सुशोभित परवलयिक वक्र के माध्यम से पाल, कताई के रूप में वे जाते हैं। नौकायन और कताई के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के बीच का व्यापार-व्यापार, जो किसी भी स्केटर की दिनचर्या का ऐसा कठिन और प्रभावशाली हिस्सा बन जाता है।
"यह तीन घटकों के लिए होता है: आप कोणीय गति से कितना बर्फ छोड़ते हैं, आप हवा में जड़ता के अपने पल को कितना छोटा बना सकते हैं, और आप हवा में कितना समय बिता सकते हैं, " जेम्स रिचर्ड्स कहते हैं, एक प्रोफेसर Delaware विश्वविद्यालय में kinesiology और अनुप्रयुक्त शरीर विज्ञान जिन्होंने अपनी कूद तकनीकों में सुधार करने पर ओलंपिक फिगर स्केटर्स और उनके कोचों के साथ काम किया है। उनके समूह ने पाया कि अधिकांश स्केटर्स के पास बर्फ छोड़ने के लिए आवश्यक कोणीय गति थी, लेकिन कभी-कभी कूद को पूरा करने के लिए पर्याप्त घूर्णी गति प्राप्त करने में परेशानी होती थी।
रोटेशन के माध्यम से आर्म पोजिशन पार्टवे में भी छोटे बदलाव सफलतापूर्वक पूरा होने के कारण कूद सकते हैं। "क्या चौंकाने वाला है कितना बड़ा फर्क पड़ता है, " वह कहते हैं। "आप अपनी बाहों को तीन या चार डिग्री स्थानांतरित करते हैं, और यह स्पिन दर को थोड़ा बढ़ा देता है।"
सबसे पहले, लैब को इन निष्कर्षों को स्केटर्स के लिए सलाह में अनुवाद करने में कुछ कठिनाई हुई। "मेरा क्षेत्र चार्ट और प्लॉट और ग्राफ़ और टेबल बनाने में अद्भुत है, " वे कहते हैं। लेकिन वे मीडिया नहीं थे जो स्केटर्स और कोचों ने सबसे अच्छे से अवशोषित कर लिए थे। "हम उस सभी गणित को ले गए और इसे एक बहुत ही सरल निर्माण के लिए उबाल दिया।" विशेष रूप से, उन्होंने स्केटर्स के उच्च गति वाले वीडियो ले लिए और उस डेटा को स्केटर के एक अवतार में स्थानांतरित कर दिया। तब वे कूदने के स्थान पर शरीर की स्थिति को मोड़ते थे और जहां स्केटर में कुछ सुधार होता था।
स्केटर तब उनकी तुलना में देख सकता था कि उन्होंने क्या किया और क्या कुछ छोटे संशोधनों के साथ कूदना पसंद करेंगे। "जो कुछ भी हम बदलते हैं वह किया जा सकता है, " वे कहते हैं। "हम वापस जाते हैं और स्केटर्स के लिए आवश्यक बलों को देखते हैं और यह सुनिश्चित करते हैं कि वे स्केटर की ताकत की सीमा के भीतर अच्छी तरह से हैं, और यह उनकी अधिकतम शक्ति का एक छोटा सा अंश है।" परिवर्तनों पर उपयोग होने वाली बर्फ पर बहुत समय बिताने के लिए, लेकिन विज़ुअलाइज़ेशन उपकरण उन्हें यह जानने में मदद करते हैं कि उन्हें क्या काम करना चाहिए।
ओलंपिक स्केटर्स की कूद तकनीक में सुधार करने के लिए, रिचर्ड्स समूह ने स्केटिंग करने वालों की उच्च गति वाली फिल्म को इन कताई अवतारों में बदल दिया। (सौजन्य जिम रिचर्ड्स) आश्चर्यजनक रूप से, रिचर्ड्स के समूह ने पाया कि स्केटर्स के लिए शारीरिक चुनौती की तुलना में जल्दी से पर्याप्त घूमना एक मानसिक चुनौती थी। "एक गति सीमा प्रतीत होती है जो आंतरिक रूप से वायर्ड होती है, " वे कहते हैं, हालांकि यह अधिकतम गति व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति में भिन्न होती है। एक एथलीट को अपने प्राकृतिक आराम क्षेत्र की तुलना में तेजी से स्पिन करने के लिए खुद को प्रशिक्षित करने में हफ्तों या महीनों का समय लग सकता है।
इथाका कॉलेज में व्यायाम और खेल विज्ञान के एक प्रोफेसर डेबोरा किंग ने देखा है कि कैसे स्केटर्स युगल से तिगुने तक और त्रिगुण से चौगुनी तक बढ़ते हैं। "कैसे स्केटर को हवा में बिताए गए समय को संतुलित या अनुकूलित करने की आवश्यकता है?" वह पूछती है।
स्केटर्स जो मज़बूती से ट्रिपल या चौगुनी कूद पूरी कर सकते हैं, वह कहती हैं, हवा में उतना ही समय बिताती हैं, भले ही वे किस तरह की छलांग लगा रही हों। कूदने की शुरुआत में उनकी कोणीय गति युगल की तुलना में त्रिगुणों या चौगुनी के लिए थोड़ी अधिक हो सकती है, लेकिन अधिकांश अंतर यह है कि वे जड़ता के क्षण को कैसे नियंत्रित करते हैं।
उस ने कहा, कूद के अन्य पहलुओं में छोटे अंतर से फर्क पड़ सकता है। यहां तक कि कूल्हों और घुटनों में थोड़ा सा झुकना स्केटर को बड़े पैमाने पर निचले केंद्र के साथ उतरने की अनुमति दे सकता है, जैसा कि उन्होंने शुरू किया था, शायद रोटेशन के कुछ कीमती डिग्री और लैंडिंग के लिए बेहतर शरीर की स्थिति।
ऊर्ध्वाधर वेग और कोणीय गति के बीच एक व्यापार बंद है। उच्चतर कूदने के लिए, स्केटर्स ताकत का निर्माण कर सकते हैं, जिससे उन्हें मांसपेशियों को लाभ मिल सकता है। यह अतिरिक्त द्रव्यमान उनकी जड़ता के क्षण को और बढ़ा सकता है, जिससे उन्हें हवा में धीमा कर दिया जा सकता है। रिचर्ड्स कहते हैं, "आप हवा में बढ़े हुए समय से अधिक जड़ता के क्षण से अधिक खो सकते हैं।" दूसरे शब्दों में, बर्फ पर संतुलन हासिल करना अपना संतुलन बनाता है।
वर्तमान में, ओलंपिक स्तर के पुरुष चौगुनी छलांग लगाते हैं, जबकि महिलाएं आमतौर पर त्रिकोणीय खेल में रुकती हैं। (इस प्रकार अब तक, जापानी स्केटर मिक्की एंडो प्रतियोगिता में चतुष्कोणीय कूद को सफलतापूर्वक पूरा करने वाली एकमात्र महिला हैं।) इससे उन लोगों को आश्चर्य होता है जो आइस स्केटिंग की भौतिकी का अध्ययन आश्चर्य से करते हैं: क्या क्वाड्स एक कठिन सीमा है? "नियमों के वर्तमान सेट के तहत, हाँ, मेरा मानना है कि यह है, " रिचर्ड्स कहते हैं। चौगुनी कूद के लिए जाने वाले स्केटर्स पहले से ही शरीर के बहुत करीब से अपनी बाहों को खींच रहे हैं, इसलिए जड़ता के क्षण को सुधारने और अधिक तेज़ी से घुमाने के लिए बहुत जगह नहीं है। और बहुत अधिक कूदने से संभवतः अधिक मांसपेशियों के निर्माण की आवश्यकता होगी, जो नीचे की ओर घूमती है।
राजा अधिक आशावादी होता है। "एक क्विंट संभावित रूप से संभव होगा, " वह कहती हैं। ऐतिहासिक रूप से, वह कहती हैं, आम तौर पर एक विशेष फिगर स्केटिंग जंप में अतिरिक्त रोटेशन को जोड़ने के लिए कुछ दशक लगते हैं, इसलिए हमें कम से कम 2030 तक उनकी उम्मीद नहीं करनी चाहिए। चौगुनी से क्विंटुपल्स तक पहुंचने के लिए, स्केटर्स को थोड़ा अधिक कूदने की आवश्यकता होगी, थोड़ा अधिक कोणीय गति प्राप्त करें और जड़ता के क्षण को कम करें। "यह देखने की बात है कि वे संभावित रूप से उन संख्याओं को वास्तविक रूप से कितना बदल सकते हैं, " वह कहती हैं।
हवा में बढ़ती घूर्णी गति लैंडिंग क्विंटुपल जंप का एक आवश्यक हिस्सा होगा। एक प्रयोग में, रिचर्ड्स की प्रयोगशाला ने दिखाया कि यह कैसे संभव हो सकता है। शोधकर्ताओं ने स्केटर्स को छोटे हाथ वजन दिए; जब स्केटर्स ने अपनी बाहों को लाया, तो बढ़े हुए वजन का मतलब जड़ता के क्षण में एक बड़ा बदलाव था, जिसने उनकी घूर्णी गति को बढ़ावा दिया। (एक कार्यालय की कुर्सी में, यदि आप अपने हाथों में किताबें या अन्य वजन के साथ शुरू करते हैं, तो आप अपनी बाहों को बंद करते समय और भी अधिक गति करेंगे।)
वास्तव में, स्केटर्स ने अपने हाथों में वजन के साथ अधिक तेज़ी से घुमाया, हालांकि शोधकर्ताओं ने पाया कि उन्होंने बदलाव के लिए जल्दी से मुआवजा दिया। पहली छलांग के बाद, उन्होंने वजन कम करने के लिए उसी घूर्णी गति को बनाए रखने के लिए अपनी बाहों को नीचे खींचा। फिर भी, यदि एक स्केटर क्विंटुपल जंप के लिए जाना चाहता था, तो हाथ की उँगलियाँ उन सभी घुमावों को पूरा करने के लिए आवश्यक घूर्णी वेग प्राप्त करने में मदद कर सकती हैं।
ओलंपियन स्केटर्स के लिए, हालांकि, केवल एक छोटी समस्या है। "मेरा मानना है कि यह भी धोखा है, " रिचर्ड्स कहते हैं।
