ไขปริศนาความเร็ว "อูเซน โบลต์" นักวิ่งลมกรด

นักวิทยาศาสตร์ใช้คณิตศาสตร์ไขปริศนาความเร็วของ "อูเซน โบลต์" นักวิ่งลมกรด เผยถึงกำลังและพลังงานที่เขาใช้เอาขณะแรงดึงจากการต้านอากาศ จนทำความเร็วครองสถิติโลกมานานถึง 4 ปี

อูเซน โบลต์ (Usain Bolt) นักวิ่งฝีเท้าดีจากจาไมกา ทำสถิติวิ่ง 100 เมตรด้วยเวลา 9.58 วินาที ในการแข่งขันชิงแชมป์โลกที่กรุงเบอร์ลิน เยอรมนี เมื่อปี 2009 และเป็นสถิติโลกที่ยังไม่ถูกทำลาย นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามไขปริศนาความเร็วที่ไม่ธรรมดานี้ โดยใช้คณิตศาสตร์ช่วยหาคำตอบ

ผลจากการศึกษาได้ตีพิมพ์ลงวารสารยูโรเปียนเจอร์นัลออฟฟิสิกส์ (European Journal of Physics) โดยบีบีซีนิวส์ได้อธิบายตามที่นักวิจัยระบุว่า แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของพวกเขาเผยว่า กำลังและพลังงานที่โบลต์ใช้เอาชนะแรงดึงจากการต้านอากาศนั้น ได้ส่วนเสริมจากรูปร่างสูงใหญ่ 6 ฟุต 5 นิ้วของเขา

จากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เผยว่าสถิติ 9.58 วินาทีที่เบอร์ลินนั้นเป็นผลจากความเร็วที่เขาทำได้ถึง 12.2 เมตรต่อวินาที โดยกำลังสูงสุดของโบลต์เกิดขึ้นหลังสาวเท้าวิ่งไม่ถึง 1 วินาที และขณะทำความเร็วอยู่ที่ครึ่งหนึ่งของความเร็วสูงสุด ซึ่งเกิดขึ้นลัดหน้าผลกระทบจากแรงต้านอากาศไม่นาน

นักวิทยาศาสตร์ยังพบอีกว่า พลังงานจากกล้ามเนื้อไม่ถึง 8% ถูกใช้เพื่อเคลื่อนตัวไปข้างหน้า ส่วนที่เหลือถูกดึงโดยแรงต้านอากาศ และเมื่อเปรียบมวลร่างกาย ความสูงของลู่วิ่ง และอุณหภูมิอากาศแล้ว พวกเขาพบว่า สัมประสิทธิ์แรงต้าน (drag coefficient) หรือแรงต้านต่อหน่วยพื้นที่มวลของโบลต์นั้น ต่ำกว่าค่าเฉลี่ยของผู้ชายทั่วไป

จอร์จ เฮอร์นันเดซ (Jorge Hernandez) จากมหาวิทยาลัยปกครองตนเองแห่งเม็กซิโก (National Autonomous University of Mexico) กล่าวถึงงานวิจัยดังกล่าวว่าการคำนวณสัมประสิทธิ์แรงต้านของพวกเขาเน้นให้เห็นความสามารถอันโดดเด่นของโบลต์ ซึ่งสามารถทำลายสถิติได้หลายครั้ง

งานในความหมายทางฟิสิกส์ปริมาณมหาศาลที่โบลต์สร้างขึ้นในการแข่งขันเมื่อปี 2009 และงานปริมาณมากที่ถูกดูดกลืนไปกับแรงดึงนั้น เป็นสิ่งที่เฮอร์นันเดซมองว่าไม่ใช่เรื่องธรรมดา และเป็นเรื่องยากที่ใครก็ตามจะทำลายสถิตได้ในตอนนี้ แม้เร็วกว่าเพียง 0.01 วินาทียังเรื่องยาก

"เนื่องจากนักวิ่งต้องแสดงพลังมหาศาลเพื่อต้านแรงมากมาย ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างใหญ่โตในทุกความเร็วที่นักวิ่งสามารถเพิ่มขึ้นได้ ที่เป็นเช่นนี้เพราะการกีดกันในทางกายภาพ ที่กำหนดโดยสภาพบนโลก หากเขาไปวิ่งบนดาวเคราะห์อื่นที่มีความหนาแน่นของบรรยากาศน้อยกว่า เขาก็อาจสร้างสถิติที่น่าตื่นตากว่าอยู่แล้ว" เฮอร์นันเดซกล่าว

การบันทึกข้อมูลตำแหน่งและความเร็วที่แม่นยำของโบลต์ทำให้ทีมวิจัยมีโอกาสที่ดีในการศึกษาประสิทธิภาพของแรงดึงจากอากาศที่กระทำต่อนักวิ่งระยะสั่้น แต่ถ้ามีข้อมูลมากกว่านี้ในอนาคต เฮอร์นันเดซระบุว่า จะช่วยให้เราจำแนกนักวิ่งที่โดดเด่นได้ดีขึ้น

ด้าน จอห์น บาร์โรว์ (John Barrow) จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (Cambridge University) อังกฤษ ซึ่งเคยมีงานศึกษาก่อนหน้านี้ว่าโบลต์กลายเป็นนักวิ่งที่เร็วขนาดนั้นได้อย่างไร อธิบายว่าความเร็วของบาร์โรว์มาจากก้าววิ่งที่กว้างเป็นพิเศษ และเขายังมีเส้นใยกล้ามเนื้อจำนวนมากที่ตอบสนองต่อความเร็วอย่างทันที เมื่อรวมสองปัจจัยดังกล่าวทำให้เขามีความเร็วที่ไม่ธรรมดา