Mi volt Usain Bolt titka?

A közelmúlt atlétikájának legnagyobb alakja Usain Bolt jamaicai sprinter, több világverseny hőse, aki fénykorában nagy fölénnyel nyerte meg versenyeit. Minek köszönhette sikereit? Ennek titkát fejtsük meg analizálva, hogyan érte el világcsúcsát, amikor a 2009-es atlétikai világbajnokságon a 100 méteres síkfutást 9,58 másodperces idővel nyerte meg. Átlagsebessége kevéssel nagyobb volt, mint 10 m/s, pontosan számítva 10,44 m/s, ami km/óra egységben 37,58-nak felel meg. Miben tudott Bolt vetélytársai fölé kerekedni?

Ezt megérthetjük, ha a futó sebességfüggvényét vizsgáljuk meg. Mint mindenki, ő is nulla kezdősebességgel indult, és bár kezdeti gyorsulása nem volt kiemelkedő, 50 méter után már méterekkel haladt a többi futó előtt. Ennek oka, hogy a többi sprinter gyorsulása csak az első 20 méteren jelentős, ezután sebességük már csak kismértékben növekszik, míg az ő esetében ez a gyorsulási szakasz néhány méterrel tovább tartott. Ha az egyszerűség kedvéért az első húsz métert úgy tekintjük, hogy a sprinterek sebessége egyenletesen gyorsul, akkor ebben a szakaszban az átlagsebesség a maximális sebességnek – ez hozzávetőleg 12 m/s = 43,2 km/h – a fele, azaz 6 m/s, és így az első 20 méter lefutásának részideje 20/6 = 3,33 s. A hátralévő 80 méter részideje 12 m/s sebesség esetén 6,66 s, és így az elért idő éppen 10,00 s. A sprinterek gyorsulása az első szakaszban a = 12/3,33 = 3,6 m/s2.

Bolt gyorsulása sem nagyobb, de ő még kb. 0,5 s ideig tovább gyorsul, így 1,8 m/s további sebességnövekedést ér el, és így maximális sebessége 13,8 m/s = 49,68 km/h lesz. A 3,83 s idejű gyorsulási szakaszban a startvonaltól számítva 26,4 métert tesz meg, és ha végig tartani tudná a maximális sebességet, akkor a hátralévő táv részideje 5,33 s lenne, és a célba éréskor 9,16 másodperces időt érhetne el. A mért idő ennél néhány tizeddel rosszabb, mert Bolt sem tudja végig megtartani a 13,8 m/s sebességet, és az utolsó szakaszon lelassul. Ez megnyilvánul az utolsó métereken, amikor látszólag kienged a nagy előny birtokában, de egyáltalán nem biztos, hogy ha végig teljes erőből futna, akkor a görcsös mozgás nem lassítaná le ugyanilyen, vagy akár még nagyobb mértékben.

Grafika: Tóth Róbert Jónás

Érdekes evvel összevetni a francia Christophe Lemaitre futását, akinek a fehér bőrű futók közül elsőnek sikerült átlépni 100 méteren a bűvös 10 másodperces határt. Ő többnyire az utolsó métereken érte utol és hagyta le ellenfeleit, pedig ő sem gyorsult tovább ebben a szakaszban, viszont képes volt végig megtartani a 12 m/s körüli sebességet, szemben a többi sprinterrel, akik az utolsó 10-20 méteren elmerevedő mozgásuk miatt már lassabban futnak. A két futó sebességváltozását és az idő függvényében megtett távolságokat a két alábbi ábra mutatja.

Grafika: Tóth Róbert Jónás

A sebességek természetesen folyamatosan, élesebb törések nélkül változnak, az ábra azonban a töréspontokkal az egyes futási szakaszok különbségét kívánja kiemelni.

Grafika: Tóth Róbert Jónás

A szerző fizikus, a BME és az ELTE címzetes egyetemi tanára. A Qubiten a Kalandozások a fizikában címen futó sorozatának korábbi írásai itt olvashatók.