Олимпийская наука: физика и физиология в мире спорта

Почему пловец Майкл Фелпс (Michael Phelps) считается идеальным спортсменом? Как гимнастка Настя Люкина делает свои невероятные соскоки с брусьев? Давайте разберемся с физикой и физиологией в мире спорта.

Идеальный спортсмен

Много написано о сверхчеловеческих спортивных способностях пловца Майкла Фелпса, который завоевал шесть золотых медалей на Олимпиаде в Афинах в 2004 году. Это генетический феномен: он сложен как рыба и руки-ноги у него — как весла. Действительно, Олимпийские игры нельзя выиграть без генетической предрасположенности к конкретному спорту. Но если бы Фелпс побил рекорд Марка Спица (семь золотых олимпийских медалей на играх 1972 года), то это было бы идеальное сочетание природных способностей, упорных тренировок и грамотной техники.

1. Тело. Тело Фелпса — это специальная машина для плавания. Размах его рук — 201 см, что на 8 см больше, чем его рост. У него длинное тело и относительно короткие ноги — длина джинсов — 32 дюйма (81 см). Все это позволяет Фелпсу держать тело достаточно высоко в воде.

2. Биохимия. При мощных гребках руками, которые характерны для стиля баттерфляй, в мышцах образуется молочная кислота, снижающая их работоспособность. Точные данные Фелпса засекречены, но известно, что в его организме молочная кислота образуется в гораздо меньшем количестве, чем у других спортсменов.

3. Гибкость. Одни виды спорта требуют от спортсмена быть особенно сильным (метание ядра), другие — гибким (гимнастика). Для пловца необходимо и то, и другое. Необычная гибкость рук и ног Майкла Фелпса позволяет ему двигаться в воде с меньшим сопротивлением.

4. Гидродинамика. В заплыве на 200 м вольным стилем пловец двигается со скоростью 6,1 км/ч, при этом он тратит 290 кДж только для преодоления лобового сопротивления. Для решения этой проблемы Фелпсу приходится занимать особую гидродинамическую позу — голова опускается вниз, бедра поднимаются вверх.

5. Техника. Майкл Фелпс — известный мастер баттерфляя. Отталкиваясь от стенки и делая хлесткий удар ногами, он может плыть даже быстрее, чем при традиционной технике работы ногами. Это позволяет ему легко выигрывать у соперников до половины корпуса.

6. Тренировки. Фелпс тренируется ежедневно круглый год — четыре часа в бассейне и один час в зале. Поскольку пловцы могут сжигать до 1000 килокалорий в час, диета Фелпса содержит большое количество углеводов, для того чтобы избежать истощения запасов гликогена в организме.

Марафонцы и спринтеры

Выносливость. Бег на длинные дистанции определяется аэробными способностями. Максимальный коэффициент потребления кислорода у Райана Холла (VO2 max) составляет 84,7 мл/мин/кг, что почти в два раза превышает уровень обычного человека. Мышцы лучших марафонцев планеты в основном состоят из медленных волокон, что позволяет максимально использовать поглощаемый кислород для производительности мышц.

Взрывная скорость. 100 метровый забег заканчивается раньше, чем начинает работать фактор аэробной эффективности, поэтому для Тайсона Гэя работа быстрых мышц важнее, чем параметр VO2 max. У спринтеров до 80 % мышц составляют быстрые волокна, а они сокращаются в 10 раз быстрее, чем медленные волокна.

Гимнастка передает часть своей энергии гибкой стеклопластиковой жерди брусьев во время маха вниз, эту энергию гимнастка получает назад в фазе подъема при вращении.

Большие обороты

Когда член сборной США по гимнастике Настя Люкина делает большие, очень энергичные, обороты на брусьях, то они могут показаться серией обычных кругов. Но на самом деле во время этого упражнения происходит довольно сложный обмен энергией между гимнасткой и гибкой верхней жердью брусьев, за которую она держится. Обороты должны быть и красивыми и функциональными – у гимнастки должны быть прямые руки и вытянутые носки, но при этом она обязана набрать достаточный момент инерции, чтобы суметь выполнить соскок с двойным сальто. С невероятной силой и скоростью Настя элегантно преодолевает гравитацию.