Miks peab hea teivashüppaja olema ühtlasi ka hea sprinter?

Teivashüpe on spordiala, mille puhul mängib tulemuse saavutamises rolli see, kui hästi suudad sa füüsikaseadusi ära kasutada. Kõrgele hüppamiseks tuleb joosta võimalikult kiiresti ning õiget tehnikat kasutade jooksul kogutud kineetiline energia kanda üle elastsele teibale potentsiaalse energia kujul, mis hüppe lõppfaasis kannab teiba sirgenemisel vabaneva potentsiaalse energia üle teivashüppaja gravitatsioonilisele potentsiaalsele energiale, mis avaldub hüpatud kõrguses. Mida kiiremini teivashüppaja jookseb, seda suurem on tema kineetiline energia ja seda kõrgemale ta hüpata saab.

(1/2)MV2 = Mg(Δh), kus M  on teivashüppaja mass, V on teivashüppaja jooksukiirus just vahetult enne hüpet, g on gravitatsioonikonstant (9.8 m/s2) ning Δh on teivashüppaja raskuskeskme kõrguse muutus. Selles võrrandis on kirjeldatud teoreetilist ideaaljuhtu, mida on reaalsuses pea võimatu saavutada, kuna igas hüppeetapis võib ette tulla energiakadusid. Kuid siiski saab ülalpool olevast võrrandist avaldada Δh = (1/2)V2/g, mille abil saab välja arvutada hüppaja poolt võimaliku hüpatava kõrguse.

Vastupidiselt levinud väärarusaamale, ei pea teivashüppajad üle lati hüppamiseks omama märkimisväärset jõudu. Oluline on hoopis see, kui hästi suudavad nad teiba abil jooksul omandatud kineetilise energia gravitatsiooniliseks potentsiaalseks energiaks ehk kõrguseks konverteerida. Seega pole kõrgele hüppamiseks mitte niivõrd oluline omada häid jõunäitajaid, vaid pigem olla kiire ning heade võimlemisoskustega, kuna teiba kohal olles aitab keha painutamine tekitada olukorra, kus hüppaja raskuskese on allpool latti, aga keha ületab lati. Seeläbi on võimalik latt asetada kõrgemale, kui seda võrrandist arvutatav kõrgus lubaks.

pole vaulter center of mass below bar
Lisaks kõigele eelpool kirjeldatule sisaldab teivashüpe nüansirohke alana veel nii mitmeidki füüsikalisi aspekte (energia kadu erinevates hüppefaasides, õhutakistus jms), mille kirjeldamisele antud peatükis ei keskendutud.

Tekst ja foto:
https://www.real-world-physics-problems.com/physics-of-pole-vaulting.html

Kommentaarid

Postita kommentaar

Populaarsed postitused sellest blogist

Miks rändlinnud lendavad kolmnurgas?

Kujutis
Igaüks, kes on sügisel või kevadel korraks pilgu taevasse heitnud, teab, et rändlinnud lendavad üldjuhul V-kujulises parves. Päris kindlat seletust teadlased sellele veel anda ei oska, kuid oletusi on mitmeid. Suuretiivaliste lindude puhul on märgatud, et nad paigutavad üksteise suhtes oma tiivad väga hoolikalt ning sünkroniseerivad nende lehvitamist, et püüda esimese linnu tiibade poolt tekitatud tõstejõudu, mistõttu on neil võimalik säästa energiat. Tõstejõud tekib õhu liikumisest ümber linnu tiiva. Üle tiiva ülaosa puhuv õhuvool suunatakse allapoole (alltoodud joonisel näidatud punasega), samal ajal kui tiiva tippudes suunatakse õhk kiiresti ülespoole (joonisel tähistatud sinisega). Seda ülesse suunatud õhku kasutavadki linnud ära ja paigutuvad parves tekkinud õhuvoolude järgi. Lisaks kohavalikule on linnul oluline oma tiibade liigutamine juhtlinnu järgi paika seada, kusjuures oluline ei ole mitte niivõrd samaaegne tiibade liigutamine, vaid igal järjekorras tagapool oleval
Lisateave

Soe õhk tõuseb üles. Miks siis kõrgel mägedes pole palav, vaid hoopis külm ja esineb igilumi?

Igaüks teab, et soe õhk tõuseb üles. Veidi täpsemalt, õhumass, mis on soojem kui selle ümber olev õhk, paisub, ja muutub vähem tihedaks ning tõuseb seetõttu jahedamast õhust kõrgemale. See toimib nii mistahes kõrgustel ja kui see oleks ainus tegur, mis temperatuuri mõjutamisel rolli mängiks, siis muutuks temperatuur atmosfääris kõrguse kasvades üha suuremaks. Samas on temperatuuri mõjutamisel roll ka rõhul. Gaas muutub jahedamaks, kui selle rõhk langeb.  Mida kõrgemal alal viibida, seda väiksem on seal õhurõhk. Just madalam rõhk kõrgematel kõrgustel ongi see, mis põhjustab temperatuuri languse. Ehk siis soe õhk tõuseb küll ülesse, kuid lihtsalt jahtub seal ära. Mida kõrgem on rõhk, seda kiiremini liiguvad molekulid ning seda kõrgem on temperatuur. Sarnast protsessi saab modelleerida näiteks deodorandipudeliga, mis muutub külmemaks, kui sellest kogu rõhu all olnud gaas välja lasta. Lisaks on maapinna temperatuuri mõjutamisel oluline roll ka Maa enda kiirataval soojuskiirgusel (
Lisateave

Kui kapillaartõus tõstab vett maksimaalselt 10 m kõrgusele, siis kuidas saab vesi 100 m kõrgusele hiidsekvoia tippu?

Kujutis
Atmosfäärirõhku saab vee tõukamiseks kasutada kuni 10 m kõrgusele transportimiseks, mistõttu saab kapillaartõusu kasutada ainult madalamate puude veetranspordi iseloomustamiseks. Sellest kõrgemad puud kasutavad vee hankimiseks mitme mehhanismi koostoimimist. Peamiselt kasutatakse tõmbejõudu, mis tekib, kuna taime lehtedes ja vares olevad õhulõhed kaotavad pidevalt vett aurumise tõttu. Kui õhulõhed on avatud, liiguvad veemolekulid kõrgema kontsentratsiooniga alalt ehk lehest madalama kontsentratsiooniga ümbritsevasse keskkonda ehk õhku. Seda protsessi kutsutakse transpiratsiooniks. Ühe ksüleemi kapillaarses torustikus on veemolekulid üksteisega seotud pikkadesse ahelatesse tänu vesiniksidemele. Kui üks molekul õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda lahkub, asendub see teise veemolekuliga, mis omakorda tõmbab endaga madalamal asuva veemolekuli kaasa ja nii edasi kuni juurtes olevate veemolekulideni välja. Selline pideb liigutamine hoiab kogu ahelat pinge all. Kuni see pinge on lakk
Lisateave