Beh patrí medzi najzákladnejšie ľudské pohyby už od čias, keď začali naši vzdialení predkovia chodiť vzpriamene po dvoch nohách. Pre svoju priamočiarosť a relatívnu jednoduchosť sa stal aj ideálnym športovým odvetvím.
Beh na jeden stadion bol prvou disciplínou, v ktorej sa súťažilo na prvých olympijských hrách v roku 776 pred n. l. a behy tvorili jedinú náplň olympiád až do 18. hier o 70 rokov neskôr. Veda o niečom takom samozrejmom sa môže zdať až zbytočná.
Rýchlosť nestačí
Beháme takmer všetci. Deti namiesto chôdze, dospelí súťažne, rekreačne alebo aspoň na ranný autobus. Všetci pritom intuitívne zdvíhajú nohy, aby natiahli krok, švihajú pažami, aby udržali stabilitu a snažia sa vyjsť s dychom. Už to je veda.
Základná mechanika behu demonštruje tretí Newtonov zákon. Bežec pôsobí na zem silou nadol a proti smeru, ktorým beží. Zem pôsobí na bežca rovnakou a opačnou silou – jeho telo je tak poháňané nahor a dopredu. Na bežca zároveň pôsobí gravitácia. Sila, ktorou pôsobí bežec na zem a ktorú mu zem vracia, musí byť väčšia ako pôsobenie gravitácie, aby sa zdvihol a letel po parabolickej trajektórii, až kým sa zeme nedotkne druhá noha. Táto sila je však dôležitá aj pre rýchlosť behu samotného.
Zdalo by sa logické, že fenomenálny držiteľ svetového rekordu v behu na 100 metrov (9,58 sekundy) Usain Bolt bežal rýchlejšie ako ktokoľvek na planéte vďaka tomu, že najrýchlejšie pohyboval nohami. No nie je to tak. Keď U. Bolt zlepšoval svetový rekord, pohyboval nohami rovnako rýchlo ako jeho súperi. Mať rýchle nohy je dôležité, na medailu to však nestačí.
Úder o zem
Maximálna rýchlosť behu závisí viac od veľkosti sily pôsobiacej na zem než od toho, ako rýchlo sa končatiny premiestňujú vo vzduchu, uviedol v roku 2000 v časopise Journal of Applied Physiology tím profesora fyziológie a biomechaniky Petra Weyanda zo Southern Methodist University. Pri porovnávaní športovcov a nešportovcov prekvapení vedci zistili, že čas potrebný na zdvihnutie nohy a jej položenie je u všetkých veľmi podobný. Čas, počas ktorého sú nohy človeka vo vzduchu, je asi 0,12 sekundy bez ohľadu na to, či ste rýchly alebo pomalý, vysvetľoval P. Weyand.
O tom, či z vás bude amatér alebo rekordér, rozhoduje čosi iné: Predstavte si nohy ako pružiny. Čím väčšou silou dokážu tlačiť na zem, tým ďalej dokážu poháňať telo dopredu. V plnom šprinte vynakladá priemerný človek približne 250 až 300 kg sily. Olympijský šprintér môže vyvinúť viac ako 500 kg, uviedol v roku 2011 internetový magazín o vede a športe ThePostGame. Druhým faktorom je čas pôsobenia tejto sily: noha bežného človeka je na zemi približne 0,12 sekundy, zatiaľ čo noha olympijského šprintéra len 0,08 sekundy. Elitný šprintér získa čas vo vzduchu, ktorý potrebuje, s kratším časom na zemi na návrat do vzduchu – pretože môže silnejšie udrieť, uviedol ThePostGame.
Nákladiak na dráhe
Podľa analýzy, ktorú v roku 1973 v časopise Physics Today uverejnil americký matematik Joseph Bishop Keller, predstavuje vzdialenosť 291 metrov medzník: pre vzdialenosti do tohto bodu platí, že bežec by mal jednoducho čo najrýchlejšie zrýchľovať, kým nedosiahne svoju maximálnu rýchlosť a tú by si mal potom udržať až do konca pretekov.
Usain Bolt bol so svojimi 195 cm podstatne vyšší ako jeho súperi, čo ho malo v porovnaní s nimi skôr znevýhodňovať. Vyšší šprintéri síce môžu dosiahnuť väčšiu maximálnu rýchlosť, je však pre nich ťažké dostať sa do nej – nižší ľudia totiž dokážu vyvinúť väčšiu silu v pomere k tomu, koľko vážia. Lenže U. Bolt mal vynikajúce zrýchlenie a to, čo azda stratil pri štarte vzhľadom na tých súperov, ktorí sa dokázali dostať na maximum rýchlejšie, prekonal vďaka svojej sile a veľkosti. Kým väčšina šprintérov potrebuje na prekonanie 100 metrov 44 krokov, Boltovi na to stačilo 41 krokov. V maximálnej rýchlosti pritom vydržal až do konca (a to ešte 20 metrov pred cieľom oslavne zdvihol ruky, ako pri prekonaní svetového rekordu na olympijských hrách 2008). Ak je priemerný športovec motocykel, Usain Bolt je sklápač a na spomalenie sklápača je potrebný oveľa väčší odpor ako na motocykel. Preto aj keď sa unaví, spomaľuje pomalšie, uviedol americký atletický tréner Mike Young.
R, foto Pixabay
