De natuurkunde van de perfecte duik

Duiken heeft dit jaar veel vreemde aandacht gekregen, dankzij een gebrek aan filtratiechemicaliën die ervoor zorgden dat het water veranderde van een ongerept blauw naar een zorgelijk groen, wat volgens Olympische ambtenaren geen reden tot bezorgdheid is, maar in werkelijkheid wel zou kunnen ruiken zoals scheten.

Niettemin moet de show doorgaan. Om een ​​duiker het goud te laten winnen in hun respectievelijke evenement, moeten ze een reeks ongelooflijk ingewikkelde manoeuvres uitvoeren binnen een straal van enkele seconden - spring van het bord, draai in de lucht en raak het water in een hoek van 90 graden. Het is een verbazingwekkende prestatie die ook de wetten van de natuurkunde zeer elegant illustreert.

Wanneer een duiker uiteindelijk van het bord springt en de top bereikt van hun sprong, dragen ze een impulsmoment bij zich dat constant blijft gedurende de hele val. Momentum is de impuls die een voorwerp tijdens het bewegen door de ruimte transporteert - het is een product van de massa en snelheid van een object. Angulair momentum is eigenlijk momentum met een roterende beweging - de hoeksnelheid van een object (hoe snel het draait) vermenigvuldigd met zijn traagheidsmoment.

Traagheid is de weerstand van een voorwerp tegen veranderingen in zijn staat van beweging (of rusttoestand). Dus het traagheidsmoment is eigenlijk hoeveel koppel nodig is om de hoeksnelheid te veranderen. Wanneer een duiker van de duikplank springt, moeten ze een bepaald hoeveelheid koppel bij zich dragen waarmee ze in de lucht kunnen draaien. Het koppel zal tijdens de herfst niet veranderen, dus de waarde wordt direct vanaf de eerste sprong gedefinieerd.

Een duiker die van het platform springt, moet dat op zo'n manier doen dat hij of zij in de lucht springt en al genoeg koppel heeft dat zich vertaalt in een voldoende hoeveelheid rotatiebeweging. Deze rotatiebeweging zal resulteren in voldoende impulsmoment dat de duiker kan gebruiken om snel genoeg rond te draaien om genoeg tricks te maken in de korte tijd tussen springen en landen. Veel hangt af van het momentum dat je creëert als je jezelf van het bord dwingt.

Het impulsmoment zal hetzelfde blijven terwijl de duiker valt, maar wat de duiker kan verandering is zijn of haar traagheidsmoment. Hoe? Door de ledematen dichter bij het punt van rotatie te brengen (dat wil zeggen het midden van het lichaam), wat het traagheidsmoment zou moeten verminderen en daarom de hoeksnelheid zou verhogen. Dat is waarom je duikers in meer verknipte plooien sneller ziet draaien. Het uitrekken van de ledematen zal het traagheidsmoment vergroten, waardoor de hoeksnelheid wordt verlaagd - wat essentieel is voor een nette en foutloze duik in het water.

En dat brengt het laatste deel van de duik naar voren: de plonsloze wateringang. De sport van het duiken beloont waterinvoer die in het zwembad snijdt zonder echt te veroorzaken dat er veel water terug schopt en rondslingert. Een duiker zal zijn handen samen willen vouwen en loodrecht op het water willen richten, en zo verticaal mogelijk naar binnen willen duiken. Dit opent in wezen een deel van het water dat het hele lichaam stilletjes en zachtjes naar binnen schuift.