Phelps gibi yüzmenin formülü

Michael Phelps gibi yüzebilmek için neler gerekiyor? Sadece güçlü kollar ve mükemmel bir kondisyon mu? Bunlar yüzmek için hayati öneme sahip olsa da yüzücülerin alt etmesi gereken başka bir şey daha var: sürtünme kuvveti.

• 1

  Michael Phelps gibi yüzebilmek için neler gerekiyor? Sadece güçlü kollar ve mükemmel bir kondisyon mu? Bunlar yüzmek için hayati öneme sahip olsa da yüzücülerin alt etmesi gereken başka bir şey daha var: Sürtünme kuvveti.

• 2

  Kulaç attığınız zaman, suyun nasıl karşı koyduğunu hissedebilirsiniz. Bu dirence fizikte hidrodinamik sürtünme deniyor. Yüzücüler her kulaç attığında su onu geriye itmek için sahip olduğu kütlesel gücü kullanıyor.

• 3

  Rio'da kazandığı üç altın madalyayla toplam altın madalya sayısını 21'e çıkartan Micheal Phelps gibi şampiyonalara hazırlanan yüzücüler antremanlarını yeniden şekillendiriyor. Sürtünme kuvvetinin olumsuz etkilerini azaltmak ve olumlu etkilerini artırmak isteyen sporcular durmadan yüzme, dalış, kulaç atma vb. hareketlerini değiştiriyor.

• 4

  Sürtünme kuvvetinin yüzmeye nasıl bir etkisi olduğunu anlatmadan önce, yüzme eylemi esnasında ortaya çıkan potansiyel kuvvetlerden bahsedelim. Yüzme temel olarak dört prensip üzerinden ilerleyen bir süreçtir;

• 5

  Yüzücülerin kulaçları ve ayak vuruşları sayesinde yaratılan itme kuvvetine, sürtünme kuvveti karşı koyar. Modern zamanda yüzücüler daha çok kulaç ve güçlü kondisyonla beraber aynı zamanda doğanın yasalarına göre antreman yapıyorlar. Peki bu sürtünme kuvvetinin etkileri nasıl azaltılabilir bunun için öncelikle formüllere bakmak gerekiyor.

• 6

  1- Yer çekimi kuvveti: Aşağıya yönelik olarak uygulanan bu kuvvet yüzücünün kitlesine bağlıdır

• 7

  2- Suyun kaldırma kuvveti; Su yüzücüyü, yukarıya doğru iterek başlangıçta yüzücünün hacmiyle yer değiştiren su miktarını dengelemeye çalışır. Eğer yüzücü yüzeyde kalırsa kaldırma kuvvetinin büyüklüğü yer çekimi kuvvetine eşit olur.

• 8

  3- İtme kuvveti: Bu kuvvet adından da anlaşılacağı gibi yüzücüyü ileriye doğru iten kuvvetin adıdır. Söz konusu yüzme olduğu için bu kuvveti yüzücünün kulaçları ve ayak vuruşları ortaya çıkarır.

• 9

  4- Sürtünme kuvveti: Yüzücü her ileriye atıldığında suya bir kuvvet uygular, fizik yasaları gereği su da bu kuvvete karşı koyar. Suyun yüzücüyü geri itmesine sürtünme kuvveti adı verilir, bu kuvvet yüzücünün yapısına ve hızına göre değişkenlik gösterir.

• 10

  Formülde F (kuvvet), p (su), A (kesit alanı) C (sürtünme katsayısı) son olarak v (hacim) anlamına geliyor. Yüzme işlemi suyun içerisinde yapıldığı için p formülde değişmez değerlerden biri olarak kabul görür, kesit alanı da yine aynı şekilde müdahaleye çok fazla açık değildir.
  
  Yüzücünün vücut yapısı antremanlarla değiştirilebilir ama bunun sağlayacağı fayda oldukça az olacaktır. Ancak suya dalma şekli ve suyun içerisinde vücudun pozisyonu bu noktada öne çıkan etkenlerden.

• 11

  Etki edilebilir en büyük değişken ise sürtünme katsayısı. Sürtünme katsayısında yüzücünün yapısı ve yüzeyi oldukça önem arz eder. Sürtünmeyi biraz bile azaltabilmek, yüzücülere aynı enerjiyle daha fazla hız sağlayabilir. Hız ise şampiyonları belirleyen en büyük değişkendir.
  
  Formüller üzerinden bunu hesaplamak gerekirse 1 olarak kabul ettiğimiz sürtünme katsayısı (C) 0.99'a indirildiğinde genel sonuçta ne gibi bir değişiklik meydana gelir.

• 12

  Bu noktada yapılan iş, sürtünme kuvvetinin gidilen mesafeye çarpılmasına eşittir ama eğer gidilen mesafeyi, zamana böldüğünüzde yüzücünün hızını elde edersiniz.

  Yani bir yüzücü 100 metreyi 100 saniyede yüzüyorsa hızı saniyede bir metredir. Tabi profesyonel yüzücülerin hızları çok daha fazladır

• 13

  Daha sonra formüle sürtünme kuvvetini eklediğinizde bir kaç adım sonra resimdeki formülü elde edersiniz.

• 14

  Matematiğin sağladığı yer değiştirme formüllerini kullanarak denklemi yeniden tanımladığımızda resimdeki denkleme ulaşırız.

  Bu durumda soruyu tekrarlamak gerekirse sürtünme kuvvetini 1'den 0.99'a düşürdüğümüzde ne gibi bir sonuç elde ederiz.

• 15

  Sürtünme katsayısındaki yüzde 1 oranında bir azalma hızı yüzde 0.34 oranında arttırır. Bu hız artışı oldukça önemsiz gözükebilir

• 16

  Örneğin serbest yüzmede 1.53.36'yla altın madalya kazanan Michael Phelps en yakın rakibi Masato Sakai'ye sadece 4 salise fark atabilmişti.

• 17

  Peki Sakai'nin hızını yüzde 0.34 arttırdığımızda yarışın sonucu nasıl değişecekti? Yarışı 1.53.40'la bitiren Japon yüzücünün hızı saniyede 1.7595 metreydi bu hızı yüzde 0.34 oranında artırdığımızda Sakai'nin hızı saniyede 1.7655 metreye yükseliyordu.

  Sakai yarışı bu hızla tamamlayabilseydi bitirme süresi 1.53.28 olacaktı ve toplamda 12 salise kazanarak 8 salise farkla olimpiyatlarda altın madalya kürsünde Phelps'in yerini alacaktı.

• 18

  Peki olimpiyat yüzücüleri sürtünme katsayılarını azaltmak için neler yapıyorlar? 

• 19

  Yarışmacılar öncelikle vücutlarını tamamıyla traş ediyor, daha önceden sürtünmeyi azaltıcı kıyafetler giyiyorlardı ancak 2010'dan sonra bunların tamamı yasaklandı.

• 20