Fizica (și aici vorbim despre partea din fizică numită Mecanică) este prezentă peste tot și mereu în viața noastră, iar sportul nu poate face excepție. De la determinarea traiectoriei unei mingi aruncate până la forțele care sunt prezente în alergare sau în sărituri, fiecare mișcare a corpului este influențată de legile fizicii. Înțelegerea acestor concepte din mecanică nu doar că poate ajuta sportivii să își îmbunătățească performanțele, dar oferă și antrenorilor și consultanților în sportul de performanță instrumentele necesare pentru a ajusta tehnica și antrenamentele.
1. Forța și mișcarea
Forța este un concept de bază în fizică. La fel este și în sport și este prezentă în orice activitate sportivă. În esență, orice mișcare este rezultatul unei forțe aplicate. De exemplu, în fotbal, atunci când un jucător lovește mingea, acesta aplică o forță asupra mingii, iar mingea răspunde mișcându-se pe direcția și sensul forței aplicate.
- Legile lui Newton (principiul 1 al mecanicii) ne spune că un obiect va rămâne în repaus sau se va mișca uniform în linie dreaptă, cu excepția cazului în care o forță externă acționează asupra sa. Acesta este motivul pentru care mingea nu se mișcă până nu este lovită și de ce continuă să se miște până când forța de frecare sau o altă forță o oprește.
- Forța de frecare este, de asemenea, importantă în sporturi precum alergarea sau ciclismul, unde sportivii trebuie să își ajusteze efortul pentru a contracara rezistența aerului sau frecarea dintre picioare și sol.
2. Momentul forței și principiul pârghiei
Pârghia este o bară (un corp) rigid care se mișcă în jurul unui punct fix, care este numit punct de sprijin. Asupra unei pârghii acționează trei forțe: forța activă (forța care mișcă pârghia), forța de rezistență (forța care se opune mișcării) și reacțiunea din punctul de sprijin (importantă pentru noi în momentul fixării punctului de sprijin).
Acum, dacă în loc de o pârghie ne gândim la femur, atunci avem în articulația șoldului un punct de sprijin, forța activă este forța musculară aplicată de către mușchiul (mușchii) agonist, forța de rezistență fiind forța care se opune mișcării (o sumă de forțe dată din forța de greutate, forțe de frecare ce apar în articulație sau în restul mecanismului, forța exercitată de mușchiul antagonist (pentru controlul mișcării). Reacțiunea în acest caz este formată din forțe care susțin articulația.
Multe sporturi, cum ar fi tenisul sau baseball-ul, implică utilizarea pârghiilor – fie că vorbim despre brațul jucătorului care folosește o rachetă sau despre propriul corp. Momentul este o forță care provoacă rotația unui obiect în jurul unui punct de pivotare.
Efectul de pârghie se referă la amplificarea forței dată de lungimea „brațului” forței: cu cât distanța de la punctul fix (în cazul nostru articulația) este mai mare, cu atât momentul generat de către forța activă este mai mare.
În tenis, de exemplu, cu cât jucătorul folosește mai bine momentul și efectul de pârghie (prin lungimea brațului sau a rachetei), cu atât poate genera mai multă viteză și putere asupra mingii. Acest lucru este esențial pentru a controla direcția și viteza loviturilor.
3. Gravitația și săriturile
Un alt aspect al fizicii în sport este gravitația, forța care atrage orice obiect către Pământ. În sporturi precum baschetul sau voleiul, unde săriturile sunt esențiale, înțelegerea modului în care gravitația și alte forțe acționează asupra corpului poate ajuta la optimizarea săriturii.
- Forța gravitațională acționează în direcția opusă săriturii, încetinind corpul pe măsură ce acesta se ridică și accelerându-l la coborâre. Sportivii își antrenează forța explozivă pentru a învinge gravitația și pentru a sări la înălțimi tot mai mari.
- Deplasarea și viteza inițială sunt importante în calcularea înălțimii maxime a săriturii. Exercițiile de forță și antrenamentele pliometrice contribuie la creșterea vitezei inițiale cu care corpul este propulsat în aer, ceea ce duce la o săritură mai înaltă.
4. Rezistența la înaintare
În sporturi precum ciclismul, înotul și alergarea apare ca foarte importantă rezistența la înaintare. Nu înseamnă că în alte sporturi nu este importantă, însă aici importanța ei este foarte ridicată. Rezistența aerodinamică (sau hidrodinamică) este o forță care acționează împotriva mișcării sportivului și afectează viteza și performanța.
- Înotătorii și cicliștii folosesc costume sau echipamente speciale pentru a reduce frecarea cu aerul sau cu apa, minimizând astfel pierderile de energie. În ciclism, poziționarea corpului pentru a fi cât mai „aerodinamic” permite reducerea rezistenței la frecarea cu aerul și astfel permite creșterea vitezei fără a consuma mai multă energie.
- În sporturile de viteză, cum ar fi schiul sau patinajul, sportivii se poziționează pentru a minimiza suprafața corpului expusă aerului, reducând astfel forțele care îi încetinesc.
5. Ciocniri și conservarea Impulsului
În sporturi de echipă precum fotbalul sau rugby-ul, dar și în multe alte sporturi, ciocnirile între jucători sau jucători și obiecte sunt inevitabile. Legea conservarii impulsului explică modul în care jucătorii transferă energie unul altuia sau asupra unui obiect.
- Impulsul este produsul dintre masa unui obiect și viteza sa (pentru corectitudine: mărimea vectorială egală cu produsul dintre masă și vectorul viteză). Când două obiecte sau persoane se ciocnesc, impulsul total înainte de coliziune este egal cu impulsul total după coliziune. Acest principiu este esențial în înțelegerea forței impactului și a modului în care energia este transferată în timpul unui joc.
Înțelegerea acestui concept ne ajută să înțelegem nu doar efectele ciocnirilor dintre doi sportivi, ci și cum se transferă energia la sărituri, spre exemplu.
6. Energia cinetică
Un alt concept fizic esențial în sport este energia cinetică, care este energia pe care o are un obiect datorită mișcării sale. În sporturi, fie că este vorba de corpul sportivului sau de obiecte, cum ar fi o minge sau un instrument sportiv (rachetă, bâtă), energia cinetică joacă un rol important în performanță.
Valoarea scalară a energiei cinetice se poate calcula ca fiind semiprodusul dintre forță și viteza la pătrat. Acest lucru înseamnă că energia cinetică crește atât cu masa, cât și cu pătratul vitezei. De exemplu, un fotbalist care aleargă cu o viteză mare va avea o energie cinetică mai mare decât unul cu aceeași masă (popular greutate, însă ține minte că greutatea este o forță) care se deplasează mai încet. Aceasta explică de ce un jucător aflat în deplasare cu viteză rapidă este mai greu de oprit, de exemplu.
- În sporturi de contact, cum ar fi fotbalul sau rugby-ul, energia cinetică a jucătorilor aflați în mișcare contribuie la forța impactului în timpul coliziunilor. Cu cât un jucător are o viteză mai mare, cu atât va avea mai multă energie cinetică și va putea crea un impact mai puternic la contactul cu adversarul sau mingea.
- În sporturile cu obiecte în mișcare, cum ar fi tenisul sau baschetul, energia cinetică a mingii este crucială pentru a înțelege cum viteza și masa influențează traiectoria și distanța. Un jucător de tenis care lovește mingea cu mai o viteză mai mare îi conferă acesteia o energie cinetică mai mare, ceea ce face mingea să călătorească mai rapid și mai departe.
În concluzie: fizica este un aliat al performanței în sport
Cred că am văzut, foarte la suprafață, cât de important este să ne uităm la performanța sportivă într-un mod științific. Privind așa sportul antrenorii și sportivii pot optimiza antrenamentele, având, spre exemplu preocuparea scăderii energiei consumate pentru o viteză egală sau chiar mai mare de deplasare. Nu spun aici că trebuie ca fiecare antrenor să stea să calculeze integrale și diferențiale. Ce spun este că trebuie să avem cu toții această preocupare: cum putem optimiza fiecare detaliu. Fiecare mișcare, salt sau lovitură poate fi îmbunătățită prin punerea la loc central a științei sportului.
Prin urmare, fie că ești un părinte care își încurajează copilul în sport, fie că ești sportiv amator sau antrenor, cunoașterea rolului fizicii în sport poate deschide noi perspective asupra modului în care performanța în sport poate fi îmbunătățită.
