Twoja wyszukiwarka

MICHAŁ MIŚ
OLIMPIADA TECHNIKI
Wiedza i Życie nr 9/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 9/2000

O wygranej w sporcie decydują obecnie tysięczne części sekundy lub milimetry. W tej sytuacji sukces na wagę olimpijskiego złota może zapewnić nowoczesna technika.

Gdy w 1896 roku baron Pierre de Coubertin otwierał igrzyska olimpijskie w Atenach, przyświecała mu szczytna idea: Nie dla zwycięstwa, lecz dla współzawodnictwa. I mimo że hasło to zostanie powtórzone również podczas otwarcia olimpiady w Sydney, nie ma się co łudzić  od dawna jest martwe. W dzisiejszym, profesjonalnym sporcie liczą się bowiem wyłącznie zwycięzcy i kolejne, coraz bardziej wyśrubowane rekordy. W ich osiąganiu pomagają zawodnikom wciąż unowocześniane technologie. Stosowane w trakcie treningów, wykorzystywane przy produkcji sprzętu i budowie obiektów sportowych, przydają się również w pracy sędziów i mierzeniu wyników.

Sprawny jak wyczynowiec

Przyglądając się uważnie rezultatom osiąganym przez sportowców w ciągu ostatnich dziesięcioleci, można zauważyć dwie prawidłowości, które potwierdzają wzrost znaczenia techniki w rozwoju sportu wyczynowego.

Już proste zestawienie wyników uzyskiwanych przez amatorów i profesjonalistów wskazuje na dużo szybszy wzrost sprawności wyczynowców. W 1932 roku przeciętny polski osiemnastolatek skakał wzwyż 122 cm. W 1989 roku średni wynik w takiej samej grupie badanych poprawił się o około 10%. Jest to związane głównie z poprawą jakości odżywiania oraz opieki zdrowotnej. W tym samym czasie rekord świata w skoku wzwyż został podwyższony z 203 cm do 245 cm, czyli aż o 20%. Według prof. Zenona Ważnego z warszawskiej Akademii Wychowania Fizycznego, wpływ na to mają efektywniejsze metody treningowe, większa wiedza o ludzkim organizmie oraz zastosowanie nowoczesnego sprzętu sportowego.

Drugą prawidłowością potwierdzającą znaczenie techniki dla wyników sportowych może być porównanie osiągnięć w pokrewnych dyscyplinach. W lekkiej atletyce najwolniejsze tempo poprawy rekordów obserwuje się w skoku w dal. Nieco wyższy wzrost można zauważyć w trójskoku i skoku wzwyż. Olbrzymią poprawę wyników da się natomiast zauważyć w skoku o tyczce, do czego w największym stopniu przyczyniła się zmiana tworzywa stosowanego w jej konstrukcji.

Do końca lat pięćdziesiątych dyscyplina ta rozwijała się tylko w nieznacznym stopniu. Pierwsze tyczki wykonane były z bambusa. Często zdarzało się, że podczas skoku nie wytrzymywały obciążenia i pękały. Wprowadzone następnie tyczki stalowe były bardziej wytrzymałe, ale w niewielkim stopniu poprawiły osiągane wyniki. Dopiero zastosowanie w latach sześćdziesiątych sprężystej tyczki wykonanej z włókien węglowych  indywidualnie dopasowanej do wzrostu i wagi zawodnika  spowodowało, że skoczkowie zaczęli szybować aż 76 cm wyżej. Obecnie używane tyczki są również wykonane z włókien węglowych. Aby tyczka była jeszcze bardziej wytrzymała i giętka, włókna są ułożone na przemian wzdłuż oraz w poprzek.

Trening czyni mistrza

Obecnie zaawansowana technika wykorzystywana jest już podczas przygotowań do zawodów sportowych. Do zaplanowania najwydajniejszych treningów potrzebne są bowiem precyzyjne informacje o wydolności zawodnika i szybkości zmian zachodzących dzięki ćwiczeniom w jego organizmie.

Podstawową aparaturą stosowaną w trakcie treningów są sporttestery i kardiolidery, rejestrujące czas trwania ćwiczeń oraz częstotliwość pracy serca. Na podstawie zebranych informacji automatycznie wyznaczają one maksymalną dla ćwiczącego zawodnika porcję wysiłku oraz długość przerw między ćwiczeniami. Analizatory składu osocza krwi pozwalają obserwować zmiany fizjologiczne zachodzące podczas treningu, co umożliwia trenerowi wprowadzenie korekty do programu ćwiczeń i opracowywanie planu treningów.

W przygotowaniach do imprez sportowych wykorzystuje się również tzw. trenażery. Wymuszając określoną formę ruchu, pozwalają one ćwiczącemu doskonalić ruchy charakterystyczne dla uprawianej dyscypliny. Jednocześnie podają informacje o reakcjach zawodnika na obciążenia i siłach działających w poszczególnych fazach ćwiczeń. Oczywiście, wszystkie dane o postępie ćwiczeń i relacjach między wydolnością organizmu a stosowanym treningiem analizowane są przez programy komputerowe.

Bieg po złoto

W osiąganiu coraz lepszych wyników pomagają również używany w czasie zawodów sprzęt oraz konstrukcja obiektów sportowych. Nawierzchnia tartanowa, która zastąpiła trawiastą bądź ceglastą bieżnię lekkoatletyczną, przyczyniła się do poprawienia wielu rekordów. Wykonana z piankowej masy poliuretanowej, jest sprężysta, elastyczna i mało podatna na działanie wilgoci. W czasie biegu stopa lekkoatlety lepiej przylega do takiej nawierzchni i nie cofa się przy każdym kroku o kilka milimetrów, tak jak podczas biegu po trawie, przez co bieg staje się szybszy. Grubość nawierzchni tartanowej ma również niebagatelne znaczenie dla osiąganych rezultatów. Średnio wynosi od 12 do 18 mm, bo wtedy biegacz traci najmniej energii przy odbijaniu się od jej powierzchni.

Zastosowanie tartanu przyczyniło się również do zmiany rodzaju obuwia stosowanego przez sportowców. Buty dla biegaczy nie muszą już być zaopatrzone w potężne, ciężkie kolce poprawiające przyczepność do podłoża, tylko w niewielkie szpikulce, co pozwala uzyskiwać lepsze rezultaty.

Kluczem do wyjaśnienia zagadki wielu sportowych rekordów są... buty. Mają one zróżnicowaną konstrukcję w zależności od dyscypliny sportu, którą uprawia ich właściciel. Podczas ich projektowania bada się rozkład sił pomiędzy stopą a podłożem. Doskonałym tego przykładem może być obuwie dla maratończyków. Podczas zawodów biegacz musi pokonać dystans ponad 42 km. W tym czasie wykonuje ponad 30 tys. kroków, amortyzując w sumie siłę około 6 mln kG (przy jednym kroku siła przekracza 3.5-krotnie ciężar ciała). Najbardziej obciążoną i narażoną na kontuzje częścią jego stopy są okolice palucha. Buty wykonane są więc w ten sposób, żeby „rozłożyć” powstające siły na jak największą część podeszwy. Jednocześnie muszą być lekkie i sprężyste, gdyż asfaltowa nawierzchnia, na której przeprowadzany jest maraton, słabo amortyzuje bieg.

Elektroniczny sędzia

Jeszcze nie tak dawno ludzkie oko wystarczało, aby decydować o wyniku zawodów. Z nastaniem ery telewizji i wyrównaniem poziomu sportowej czołówki rozpoczęło się szaleństwo pomiarów. Rekordy bije się dzisiaj w setnych, a nawet tysięcznych  jak w przypadku kolarstwa torowego  częściach sekundy. Dlatego dawno przestały wystarczać używane wcześniej przez sędziów stopery.

Nowoczesne systemy pomiaru czasu są całkowicie skomputeryzowane. Pistolet startowy wysyła sygnał do komputera, który rozpoczyna pomiar czasu. Umieszczone za plecami sprinterów miniaturowe głośniki dają sygnał do startu, niwelując opóźnienie wynikające z odległości, którą musi przebyć dźwięk. Czujniki zainstalowane w blokach startowych mierzą szybkość reakcji zawodnika (około 1/10 s od sygnału startu) lub informują o falstarcie. Zainstalowane na linii mety kamery rejestrują obraz i zestawiają go z podanym przez komputer czasem. Kamera rejestruje obraz w zwolnionym tempie na filmie nie podzielonym na klatki, co pozwala wychwycić nawet 10-mm różnice w odległości między zawodnikami, czyli odległość, którą sprinter pokonuje w ciągu jednej tysięcznej sekundy.

Również w tenisie wykorzystywane są zaawansowane technologie do określenia, czy piłka trafiła w kort, czy wyszła na aut. Odpowiada za to system Cyclops, który nad samą powierzchnią kortu  przy liniach serwisowych  emituje promienie podczerwone. Gdy piłka minie linię, przecina promień fotokomórki, powodując włączenie sygnału oznajmiającego aut.

Nie wszyscy sędziowie chcą się jednak zgodzić na zastosowanie nowoczesnych technologii w swej pracy. W piłce nożnej do dzisiaj sędzia pozostaje nieomylny, choć mógłby zweryfikować swą decyzję choćby na podstawie obrazu wideo. Podobnie w siatkówce i wielu innych dyscyplinach sportu. Jednak jest to raczej spowodowane chęcią skupiania jak największej władzy we własnych rękach niż brakiem technicznych możliwości.

Nie ma już dyscyplin sportu, które oparłyby się wpływom nowoczesnej techniki. Nawet jeśli  jak choćby w sportach walki  na pierwszy rzut oka jej nie widać, to za zdobytym medalem kryją się całe laboratoria. W pogoni za kolejnymi zwycięstwami i rekordami sportowcy godzą się na własnej skórze testować technologie, z których później nieświadomie korzystamy w czasie przedpołudniowej partyjki tenisa.

Od sportu do zdrowia

Wiedza o biomechanice chodu wykorzystywana jest do leczenia schorzeń stóp u cukrzyków. Zbyt duże siły działające w okolicach palucha powodują bowiem powstawanie u diabetyków bardzo trudne do zaleczenia rany. Dr Henry Canvack z uniwersytetu w Pensylwanii opracował więc obuwie, które część wytworzonego w trakcie chodu ciśnienia przenosi w okolice pięty, co przywróciło chorym normalną aktywność.

Buty na medal

Tradycyjne buty do szermierki są takie same zarówno dla prawej, jak i lewej stopy. Stopy szermierza wykonują jednak całkowicie różne ruchy. Dlatego najnowsze obuwie, które zostanie wykorzystane na olimpiadzie w Sydney, zaprojektowano asymetrycznie. Dla każdej stopy wykonano inny model.

Wiodąca stopa szermierza kroczy w kierunku przeciwnika. Porusza się szybko do przodu i do tyłu, ciężko lądując na pięcie podczas ataku. Twórcy obuwia uwzględnili to, wyposażając pierwszy but w zelówkę, która zwiększa tempo wykonywania ruchu, oraz poduszkę amortyzującą piętę. Dla stopy oporowej charakterystyczna jest natomiast pozycja prostopadła do stopy wiodącej; jej głównym zadaniem jest dodatkowe „popchnięcie” w czasie wypadu. Zelówka została zaprojektowana więc do ruchu bocznego. Dodatkowo wkładka stanowi klin, wyższy od strony zewnętrznej i niższy od wewnątrz, dzięki czemu podczas ataku stopa może obracać się szybciej i łatwiej w kierunku podłogi.

Projektując nowe buty, pomyślano również o biegaczach. Stopa biegacza zachowuje się jak dźwignia, pchająca lekkoatletę podczas biegu do przodu. Kiedy się zgina, energia ulega rozproszeniu. Dlatego w bucie znalazła się płytka z włókna węglowego, usztywniająca stawy śródstopia. Powoduje to zmniejszenie giętkości stopy i zwiększa efektywność ruchu lekkoatlety.

Nawet najmniejszy zysk w wykorzystaniu posiadanej energii może stanowić o różnicy między złotem a srebrem. Dlatego Adidas zaprojektował również nowe kolce do biegów krótkich w kształcie litery „Z”. Analizy przeprowadzone w laboratoriach firmy wykazały, że ciągłe wpychanie i wyciąganie z bieżni tradycyjnie ukształtowanych kolców powoduje straty energii. Nowe kolce uwzględniają dodatkowo właściwości bieżni tartanowej Mondo, która zainstalowana została na olimpijskim stadionie w Sydney. Kolce Adidasa nie pogrążają się w bieżni, ale wczepiają w nią, zapewniając optymalny pęd. Nowością są również kolce dla długodystansowców, które po raz pierwszy zostały wyprodukowane z plastiku, co nie wpływa na utratę prędkości, a zmniejsza wagę buta. W nowych butach zastosowano również wkładki podwyższające   zewnętrznej części buta prawego i w wewnętrznej części buta lewego. Utrzymują one stopę sportowca w lepszej pozycji, kiedy biegnie on z dużą prędkością po łuku.

Inteligentne stroje

Specjalnie na olimpiadę w Sydney firma Adidas przygotowała nowe stroje dla ciężarowców. Dzięki badaniu zespołu ruchów charakterystycznych dla tego sportu nowy strój pozwala atletom lepiej wykorzystać energię, wkładaną w podniesienie sztangi. W czasie zawodów olimpijskich (rwanie, podrzut i wyciskanie) sztanga porusza się szybko od ud ciężarowca do jego klatki piersiowej lub ponad głowę. Cała siła ciężarowca powinna zostać spożytkowana na podniesienie ciężaru, a nie tracona na pokonywanie tarcia. W tym celu kostium został wyposażony na udach we wkładki teflonowe, dzięki którym sztanga gładko pokonuje tę strefę. Dodatkowo, w przypadku rwania i podrzutu, umieszczone w górnej części klatki piersiowej wkładki kewlarowe działają jak panele mocujące, pomagające atlecie w przytrzymaniu sztangi przed wypchnięciem jej ponad głowę. Tradycyjne kostiumy ciężarowców odsłaniały pas barkowy, zmuszając wielu atletów do wkładania pod kostium T-shirtów. Nowy strój zaprojektowano więc od razu z krótkimi rękawkami. Nie jest to jednak pogoń za modą, ale kolejne udogodnienie. Rękawki mają bowiem właściwości uciskowe, dzięki czemu utrzymują mięśnie w stanie gotowości i zwiększają zdolności percepcyjne zawodnika (w tym przypadku zdolność odczuwania zmian pozycji ciała). Pozwala to ciężarowcowi na bardziej efektywne poruszanie się.

Rewolucja w pływaniu

Kilka miesięcy przed olimpiadą w Sydney zrobiło się głośno o nowym kostiumie pływackim firmy Speedo. Fastskin  bo tak nazywa się nowy kostium  wykonany jest z elastanu (elastycznej tkaniny formującej sylwetkę) i pozwala, według badań wykonanych w Międzynarodowym Centrum Badań Wodnych (ICAR) w Stanach Zjednoczonych, na zwiększenie szybkości pływaka o całe 3%. Tajemnica nowego stroju tkwi w podobieństwie do... skóry rekina. Charakteryzuje się ona minimalnym oporem stawianym wodzie. Dzieje się tak dzięki mikroskopijnym ząbkom pochylonym do tyłu. Ukierunkowują one przepływ wody i redukują jej opór, zwiększając szybkość zwierzęcia. Fastskin ma także drobne grzbiety, na których tworzą się mikroskopijne zawirowania. Wysokość i szerokość grzbietów zostały dobrane tak, aby dokładnie odzwierciedlały proporcję ząbków na skórze rekina. Kostium zakrywa praktycznie całe ciało, a ponieważ tkanina, z której został wykonany, doskonale przylega do ciała, ma jeszcze jedną dodatkową własność  uciskając mięśnie, redukuje ich drgania. Pozwala to pływakowi na dodatkową oszczędność energii. Pracę nad kostiumem rozpoczęły się już w 1996 roku. Brali w nich udział eksperci w dziedzinie dynamiki cieczy, biomechaniki, technologii tekstyliów, nauki o sporcie oraz trenerzy. Używanie nowego kostiumu zostało zakazane przez Amerykańską Federację Pływacką (American Swimming Association) podczas kwalifikacji olimpijskich, ponieważ według jej opinii zmniejsza szansę zawodników, którzy go nie używają. Jednak już w czasie Olimpiady Fastskin będzie dozwolony. Wystąpi w nim m.in. Michael Klim, australijski pływak polskiego pochodzenia.