العوامل الفيزيائية المؤثرة في عدو 400 متر حرة

العوامل الفيزيائية المؤثرة في عدو 400 متر حرة

تؤثر ثلاثة عوامل مهمة في عدو 400 متر حرة ، وهذه العوامل هي :

1-مقاومة الحيز (الهواء)

2-سرعة الريح

3-القوة الطاردة

الحركات الرياضية تتأثر بالمحيط الذي يطبق فيه ففي السباحة تعني مقاومة الحيز مقاومة الماء اما في العدو والركض والجري فان الحيز يتكون من الهواء ولذلك فان اللاعب يقاوم الهواء كلما تحرك ويبقى في مأمن منه كلما سكن ، ومقاومة الهواء دائما تكون بعكس اتجاه الحركة أي تكون سلبية دائما ، على العكس من الريح المتحرك فانك تستطيع ان تستفيد من سرعة الريح ، في مقاومتك للهواء ، وفي المجال الرياضي فان مقاومة الهواء تعد من الامور التي نحاول تجاهلها بسبب تعقد حساباتها وتضاؤل تطبيقاتها ورغم ذلك فان راكب الدراجة يحني جذعه الى الأسفل وعداء الحواجز يحني جذعه الى الأمام فوق الحاجز لا لكي يخفض مركز كتلته وإنما أيضا يقلل من مقاومة الهواء لجذعه اذا ان مقاومة الهواء يكون بالمسطح الأمامي للجسم دائما طالما ان الحركات الرياضية الى الأمام دائما ، حتى ان زاوية انحراف القرص والرمح تتطلب دراسة مقاومة الأدوات للحيز ، وان مقاومة الهواء تتعلق بمدى قابلية الرياضي والأداة لجعل معامل الاحتكاك في اقله. ولذلك فان الجسم في الفراغ يستمر في حركته ما لم تقاومه قوة اخرى لإيقافه.حتى ان السرعة الزاوية المتولدة لراقص الباليه عند الدوران حول المحور الطولي فان ايقاف الحركة تكون بابعاد الذراعين الى الخارج لاطالة نصف القطر ، ان هذا العمل ايضا يرافقه مقاومة الحيز بالاجزاء الجديد أي تعرض مسطح اكبر الى مقاومة الحيز

ان سرعة الريح تعمل إيجابا او سلبا في المناطق الأربعة في عدو 400 متر حرة ففي المنطقة الأولى والتي عبارة عن منحنى بنصف قطر (35 مترا) فان القوة الطاردة تعمل في أبعاد العداء عن مجاله (مساره) ، وبذلك فان سرعةالريح تعمل مع القوة الطاردة ، وفقا لنظام المتجهات. ويكون تأثير العوامل بمقادير مختلفة في المسطحين الأمامي والجانبي للجسم، ويتضح تأثير المسطح العلوي في ركض الحواجز والوثب العالي بشكل أكثر.

شكل (1) يوضح مجالات ومناطق عدو 400 متر حرة

شكل (2) يوضح اتجاه الريح على مجالات ركض 400 متر حرة

 شكل (3) يوضح الزوايا التي تكونها اتجاه الريح مع اتجاه اللاعب في مجالات ركض 400 متر حرة

والمثال الأتي يوضح بعض الحلول

عداء كتلته (70 كغم) معدل سرعته في المنحنى الأول (8 متر\ثانية) سرعة الريح مع اتجاه العدو في سباق 100 متر (2 متر \ثانية) جد سرعته في منتصف المنحنى اذا علمت ان نصف قطر المنحنى (35 متر) ، وجد سرعته المحصلة في المنحنى الثاني اذا علمت ان معدل سرعته هي نفسها

= 8.24 م\ثا

حساب القوة الطاردة على اللاعب في المنحنى الأول

وهذا يعني ان القوة الطاردة ستزداد على العداء في المنحنى الأول .

ولكي نعرف مقدار الزيادة الحاصلة في القوة الطاردة نجد مقدار القوة الطاردة بدون تأثير سرعة الريح

= 128 نيوتن

حساب القوة الطاردة على العداء في المنحنى الثاني= 136 – 128

= 8 نيوتن أي تقريبا أي ما يقارب (800 غم) الفائدة او الضرر من سرعة الريح البالغة (2 م\ثا)

ماذا يحصل في المنحنى الثاني ؟

هناك ملاحظة مهمة وهي ان مقدار السرعة المحصلة هي نفسها والقوة الطاردة ستكون نفسها وفقا للمعادلة ولكن هل من المعقول ان تكون نتيجة القوة الطاردة نفسها مع وجود سرعة ريح موجبة أي ضد القوة الطاردة ؟ الجواب : كلا ، فما مقدار الفائدة في المنحنى الثاني من سرعة الريح في تقليل القوة الطاردة ؟ ان سرعة الريح ستقاوم القوة الطاردة وتساعد العداء في الاندفاع نحو الداخل في المنحنى الثاني وفي كل الاحوال يجب ان تقل القوة الطاردة في المنحنى الثاني ، فما هي الحلول ؟

توصلنا سابقا ان مقدار الفائدة او الضرر هي (800 غم ) او (8 نيوتن) فتضاف في المنحنى الاول وتطرح في المنحنى الثاني

القوة الطاردة في المنحنى الاول = 128 + 8

= 136 نيوتن

القوة الطاردة في المنحنى الثاني = 128 - 8

= 120 نيوتن

ونصل الى نتيجة ان محصلة السرعة ستؤثر على القوة الطاردة استنادا الى منطقة تواجد العداء في المنحنى وسيختلف الأمر بالتضاد وبالمقدار نفسه على المنحنى الأخر

شكل (4) يوضح نظام المتجهات بعد تكامل تأثير عوامل سرعة الريح والقوة الطاردة في المتسابق ولمناطق مختلفة

شكل (5) يوضح تأثير سرعة الريح على المسطحين الأمامي والجانبي

تحليل عدو 400 متر وفقا لأربع مناطق (أربع أجزاء، كل جزء 100 متر)

1-عند الدخول إلى المنحنى الأول تكون السرعة الابتدائية قليلة مع زاوية تقريبا بمقدار 45 درجة مع سرعة الريح البالغة 2 متر لكل ثانية ورغم ان اللاعب سيواجه سرعة الريح بجزء من المسطحين الأمامي والجانبي فان الاحتكاك مع الهواء يكون ثابتا وتعمل سرعة الريح مع القوة الطاردة في إخراج اللاعب من المجال.

2-في منتصف المنحنى الأول يكون اللاعب قد اكتسب تعجيلا رغم انه يقاوم القوة الطاردة ولكن سرعته قد تزايدت مع ثبات مقاومة الهواء فان زاوية اتجاه الريح مع اللاعب تكون عمودية (90 درجة) وان اللاعب سيقاوم سرعة الريح بالمسطح الجانبي ، مما يقلل من فرص الاحتكاك الكبير بسرعة الريح مقارنة مع بداية المنحنى ورغم ذلك فان سرعة الريح ستضاف إلى القوة الطاردة. لقد بلغ معدل السرعة لمسافة (100 متر المنحنى الأول) في بطولة برلين (2009) لنهائي سباق 400 متر رجال (8.92 متر\ثانية وبمدى 8.82 – 9.11)

3-في هذه المنطقة (الخروج من المنحنى) تزداد سرعة اللاعب ولكنه سيواجه سرعة الريح بزاوية مقدارها 135 درجة ويكون في احتكاك مع الريح بمشاركة جزأين من المسطحين الأمامي والجانبي كما حدث عند الدخول إلى المنحنى إلا ان سرعة الريح ستؤثر بزاوية اكبر

4-في المستقيم الأول يتعاكس اتجاه اللاعب مع اتجاه الريح تماما مع وجود تزايد بمقدار بسيط في سرعة اللاعب ويجابه اللاعب مقاومة الهواء بالمسطح الأمامي وتعمل سرعة الريح إلى إبطائه ولكن اللاعب سيكون في تزايد السرعة مما تكون مقاومة الهواء في تزايد مستمر أيضا. لقد بلغ معدل السرعة لمسافة (100 متر المستقيم الأول) في بطولة برلين (2009) لنهائي مسابقات 400 متر رجال (9.84متر\ثانية وبمدى9.32 – 9.68)

5-عند الدخول إلى المنحنى الثاني يتعرض اللاعب إلى تلك المتغيرات التي تعرض لها عند الدخول إلى المنحى الأول ولكن سرعة الريح ستبدأ بمساعدة اللاعب لمقاومة القوة الطاردة ولو بمقدار قليل ونستنتج من ذلك ان زاوية ميل اللاعب ستقل مقارنة بدخوله للمنحنى الأول ، ومن المعلومات السابقة فان معدل السرعة كانت منخفضة في المنحنى الثاني.

6-ان الذي حدث في منتصف المنحنى الأول يحدث في منتصف المنحنى الثاني ولكن تكون معدل سرعة العداء هنا تقريبا منخفضة وتساعد سرعة الريح في مقاومة القوة الطاردة. لقد بلغ معدل السرعة لمسافة (100 متر المنحنى الثاني) في بطولة برلين (2009) لنهائي سباق 400 متر رجال (8.98 متر\ثانية وبمدى 8.81 – 9.23)

7-عند الخروج من المنحنى الثاني سيكون اتجاه الريح مع جزء من المسطح الأمامي وجزء من الجانبي ولكن ستكون المواجهة من الخلف أي ان سرعة الريح ستساعد اللاعب في ركضه بعكس دخوله للمنحنى الأول ورغم ان الزاوية ستتراوح بين (36 – 40 درجة) إلا ان سرعة الريح ستميل إلى مساعدة اللاعب ، ويلاحظ ان الريح تبدأ بالايجابية مع مجابهة اللاعب بالمسطح الجانبي.

8-من لحظة دخول اللاعب إلى المستقيم الثاني يتعرض إلى انخفاض في سرعته (مطاولة السرعة) إلا ان الريح ستساعد اللاعب إذ يتم جمع سرعة الريح مع سرعة اللاعب للحصول على السرعة المحصلة. وقد بلغ معدل السرعة لمسافة (100 متر المستقيم الثاني) في بطولة برلين (2009) لنهائي مسابقات 400 متر رجال (8.15 متر\ثانية وبمدى7.73 –8.55)

9-بلغت سرعة الريح السلبية على المسابقة (-0.1 م\ثا) سجلت في المسابقة النهائية لعدو (200 متر نساء) وفي تمام الساعة (21:40) وبدأت مسابقة (400 متر نهائي رجال) في تمام الساعة (22:00) ولو افترضنا ان سرعة الريح بقيت مثلما هي فما هي المتغيرات المترتبة على نظام المتجهات؟ وتعني سرعة الريح السلبية أنها بعكس اتجاه المتسابق. ويعني ان سرعة الريح في المستقيم الأول يكون موجبا وفي المستقيم الثاني يكون سالبا. أي ان معدل سرعة المتسابق في المستقيم الأول = معدل سرعته + 0.1ولحساب معدل سرعة العداء الأول (Merritt LaShawn) فاننا نرى ان (معدل سرعته = 100 ÷ 11.14 = 8.98 م\ثا) وبما ان سرعة الريح كانت ايجابية على العداء فيمكننا حساب مقدار استفادة العداء (8.98 – 0.1 = 8.88 ) وبذلك يكون الزمن الحقيقي بدون سرعة الريح (الزمن = 100 ÷ 8.88 = 11.26 ثانية) وبالطريقة نفسها يمكن حساب مقدار خسارة العداء لزمنه بسبب سرعة الريح)

جدول (1) يبين نتائج المناطق الأربعة في نهائي عدو 400 متر حرة رجال لبطولة العالم (12) برلين للعام 2009

شكل (6) يوضح معدلات السرعة لكل (100 متر) لمسابقة نهائي عدو 400 متر حرة رجال لبطولة العالم (12) برلين للعام 2009

ويلاحظ من الشكل بان منحنيات السرعة في المنطقة الثالثة (المنحنى الثاني) منخفضة لدى اغلب المتسابقين وان معدل سرعة العداء الثالث في المنحنى الاول ( من البداية وحتى 100 متر الأولى) يساوي معدل سرعته في المستقيم الثاني ( 100 متر الأخيرة) وهذا يعني انه كان افضل المتسابقين في (100 متر الأخيرة) ولكنه كان اقلهم سرعة في المنحنى الأول (100 متر الأولى) وهذا يعني ان معدل سرعته في المنحنى الأول لم يكن بالمستوى المطلوب مقارنة بالمتسابقين معه. ان السبب في انخفاض معدلات السرعة لدى بعض المتسابقين يعود الى كيفية التخطيط لتفادي القوة الطاردة لان المرحلة التي يعدو فيها هي ضمن مرحلة الاحتفاظ بالسرعة وتعمل مقدار القوة المبذولة لمقاومة القوة الطاردة على خفض السرعة بشكل كبير

ملاحظات مهمة

-يتم قياس سرعة الريح لفترة 10 ثوان في المائة متر و13 ثانية في 110 م حواجز و100م حواجز. أما في المأتي متر فيقاس سرعة الريح لمدة 10 ثوان تبدأ من لحظة دخول العداء الأول في الجزء المستقيم من المضمار.

-سجل (Tyson Gay) (9.85 ثا) في نهائي عدو 100 متر بسرعة ريح (+0.5) اوساكا 2007

-سجل (Tyson Gay) (19.76 ثا) في نهائي عدو 200 متر بسرعة ريح (+0.9) اوساكا 2007

-سجل (Usain Bolt) (9.58 ثا) في نهائي عدو 100 متر بسرعة ريح (+0.9) برلين 2009

-سجل (Usain Bolt) (19.19 ثا) في نهائي عدو 200 متر بسرعة ريح (-0.3) برلين 2009