יש משהו מוזר בצעדיו של האצן יוסיין בולט.
האם יוסיין בולט הוא אצן המהיר ביותר בהיסטוריה למרות – או בגלל – צעד לא סימטרי שמפריך את הדעה המקובלת?
להלן מאמר שהופיע בניו-יורק טיימס, מאת ג'רה לונגמן, יולי 2017.
יוסיין בולט מג'מייקה הופיע על מסך הוידיאו בסינגלט לבן ובטייטס שחורים, כשהוא רץ בהילוך איטי במחצית האחרונה של מרוץ ה-100 מטרים. בכל פסיעה גמע 2.74 מטרים (9 פיט), פלג גופו העליון נע מעלה ומטה כמעט בלתי מורגש, רגליו חובטות על המסלול ומתרוממות במהירות כה רבה עד שעקביו לא נגעו בקרקע.
בולט הוא האצן המהיר ביותר אי פעם, בעל שיא העולם ב-100 ו-200 מטרים, והאדם היחיד שזכה בשני האירועים בשלוש אולימפיאדות. עם זאת, כשהוא מתקרב ליום ההולדתו ה-31 ומועד פרישתו הקיץ, מדענים עדיין מנסים להבין כיצד השיג בולט את המהירות חסרת התקדים שלו.
בחודש שעבר, חוקרים מהאוניברסיטה המתודיסטית הדרומית בדאלאס, טקסס, מהמומחים המובילים בתחום הביומכניקה של ריצות מהירות (ספרינטים), אמרו כי הם מצאו משהו בלתי צפוי במהלך בדיקת סרטון של צעדיו של בולט: רגלו הימנית נראית כמכה על המסלול בכוח שיא של יותר מ-13% לעומת רגלו השמאלית, ובכל צעד, רגלו השמאלית נשארת על הקרקע כ-14% יותר זמן מרגלו הימנית.
הגילוי הזה מנוגד לדעה רווחת, המבוססת על מחקר מוגבל, כי צעד לא אחיד (לא סימטרי) נוטה להאט את הרץ.
צוות המחקר במעבדה לביצועים לוקומוטוריים של האוניברסיטה שוקל מספר שאלות בזמן שבולט מכין את מה שלדבריו תהיה הופעתו האחרונה בתחרות בינלאומית גדולה – 100 מטרים ומרוץ שליחים 4×100 מטרים – בחודש הבא (אוגוסט, 2017) באליפות העולם ה-16 שתערך באצטדיון האולימפי של לונדון.
בין השאלות: האם לאיזון או סימטריה של הצעדים יש חשיבות עבור מהירות? האם בולט ייעל את אי הסימטריה הזו והפך לאדם המהיר ביותר? או, אילו היה לו צעד מאוזן יותר במהלך תקופת השיא, האם יכול היה לרוץ אפילו מהר יותר מ-9.58 שניות ב-100 מטרים ו-19.19 שניות ב-200 מטרים?
"זוהי שאלת מיליון הדולר", אמר פיטר וויאנד (Peter Weyand), מנהל המעבדה לביצועים לוקומוטוריים של האוניברסיטה.
"המחקר של בולט", שנערך באוניברסיטה המתודיסטית הדרומית בדאלאס, בראשות אנדרו אודופה (Andrew Udofa), דוקטורנט חוקר, עדיין לא הושלם, וההשפעה של צעדים א-סימטריים על מהירות עדיין לא מובנת היטב. אבל במקום להזיק לבולט, תוצאותיו של צעד לא אחיד עשויות להיות מועילות, מציין וויאנד.
יתכן כי בולט סיגל באופן טבעי את צעדיו כהתאמה לעקמת בגבו (סקוליוזיס). על פי האוטוביוגרפיה שלו, העקמת גרמה לעמוד השדרה שלו להתקמר ימינה, והפכה את רגלו הימנית קצרה יותר מרגלו השמאלית.
ממצאי המחקר הראשונים הוצגו בחודש שעבר (יוני, 2017) בכנס הבינלאומי על ביומכניקה בספורט בעיר קלן, גרמניה. לרוב אצני העילית יש צעדים מאוזנים, אחידים, אך לא לכולם. היקף השונות של בולט נראה יוצא דופן, אמר וויאנד.
"הנחת העבודה שלנו היא שבולט כנראה מייעל את המהירות שלו, ושחוסר האחידות משקפת זאת", אמר וויאנד. "במילים אחרות, תיקון אי הסימטריה שלו לא יאיץ אותו ואולי אפילו יאט את קצב הריצה שלו. אם הוא ירוץ בצורה סימטרית, זה עלול להיות לא טבעי בשבילו".
אנטי מרו (Antti Mero), פיזיולוג מאמץ מאוניברסיטת Jyvaskyla, פינלנד, שחקר את המרוצים המהירים ביותר של בולט, אמר שהוא מסוקרן מממצאי האוניברסיטה המתודיסטית בדאלאס.
"בדרך כלל יש הבדלים קטנים בין רגל ימין ושמאל, אבל אני חושב שהם בדרך כלל כ-1, 2, 3 אחוזים", אמר מרו בראיון טלפוני. "הממצאים כאן נשמעים קצת יותר גדולים." הוא מוסיף כי, בהינתן העקמת וההבדל באורך רגליו של בולט, צעדיו של האצן נראו לו אופטימליים. "אם המאמן ינסה לשנות את תבנית הריצה, זה לא יהיה טוב".
מעט רקע:
גברים ונשים ג'מייקנים זכו ב-11 מתוך 18 המדליות הזמינות בריצות 100 מטרים בשלוש האולימפיאדות האחרונות, על אף שלאיים הקריביים יש אוכלוסייה אשר מונה כ-2.8 מיליון תושבים בלבד. תיאוריות על הצלחת האצנים מג'מייקה נעות בין חלקם היחסי הגבוה של סיבי שריר מהירים בגופם, דרך מערכת חינוך נודעת לפיתוח הנוער באי, ועד למסע בריאות הציבור משנת 1920.
בהגדרה הבסיסית ביותר שלה, מהירות היא תוצאה של אורך הצעד X תדירות הצעד. למרות שגובהו של בולט עומד על 1.95 מ', הוא פורץ קדימה כמו אצנים נמוכים יותר וזקוק רק ל-41 צעדים כדי להשלים 100 מטרים, בעוד שאצני עילית אחרים צריכים 43, 45, או אפילו 48 צעדים.
אין שום אצן שמסוגל להאיץ לכל מלוא 100 המטרים. אבל ברגע שבולט מגיע למהירות שיא ב-60 – 70 מטרים, הוא שומר על מהירותו ביעילות רבה יותר מאחרים, ומאט פחות לכיוון קו הסיום. האצן הזוכה הוא לא האדם שמאיץ במהירות הגבוהה ביותר בסוף המרוץ, אלא זה שהכי פחות מאט.
ההנחה הרווחת בעבר הייתה שהרצים המהירים ביותר השיגו מהירות גבוהה על ידי הינף רגליים מהיר יותר מאשר רצים איטיים, תוך שהם ממקמים מחדש את איבריהם בין הנפת הרגל לנחיתתה.
במחקר שנערך בשנת 2000, וויאנד, שעבד אז עם צוות בהרווארד, קבע כי אצני עילית לא הניפו את רגליהם במהירות רבה יותר. במקום זאת, הם צברו מהירות מקסימלית על ידי כך שחבטו בקרקע בכוח גדול יותר מאחרים ביחס למשקל גופם, ולפרקי זמן קצרים יותר.
עבור אצנים בקנה מידה אולימפי, כוח שיא זה עשוי להיות שווה ערך לפי חמישה ממשקל גופם, ולהעניק להם מינוף וכוח הנעה כדי להתחיל את הצעד הבא. במקרה של בולט, כוח השיא שלו יכול לעלות על 453 ק"ג (1,000 פאונד).
שיא כוח ההשפעה (Peak impact force) מועבר בתוך החלק השלוש מאות של שנייה, או 30 אלפיות השנייה, מהמגע עם המסלול. זהו אחד הרגעים הקריטיים ביותר בספרינט. פחות כוח שמיושם על המסלול פירושו פחות ניתור חוזר למעלה. לורנס רייאן (Laurence Ryan), פיזיקאי במעבדת האוניברסיטה המתודיסטית הדרומית בדאלאס, מכנה את פרק הזמן הזה "30 אלפיות השנייה לתהילה."
במילים אחרות, וויאנד טוען, "אתה זוכה במדליה שלך או שאתה מחוץ למרוץ על בסיס פרק הזמן הקצר הזה."
שלא כמו רצי מרתון עלית, שחובטים בקרקע בכוח השווה בערך לפי שלוש ממשקל גופם, ואשר צריכים לחזור על כל צעד כ-25,000 פעמים על פני 42 ק"מ, אצנים אינם מודאגים לגבי סיבולת ויעילות מקורות האנרגיה שלהם בריצת 100 מטרים.
אצנים הם כמו רכבי מרוצים, המבקשים ליצור מהירות מקסימלית וכוח על פני מרחק קצר.
מעבדת האוניברסיטה המתודיסטית הדרומית בדאלאס מצאה בשני מחקרים שנערכו ב-2014 כי, אצני עילית אינם נוחתים באופן פסיבי ונרתעים חזרה לאוויר כאילו רגליהם היו מקלות פוגו. במקום זאת, הם מניפים את הברך המובילה גבוה ומנחיתים את כף הרגל לתוך המסלול בקרסול נוקשה. בעיקרו של דבר, זה כמו אגרוף הנשלח במהירות גבוהה ובולם בפתאומיות.
"זה כמו מסב כדורי (קוגלגר)", אמר רייאן, הפיזיקאי (למסבים יש מגע נקודתי, והם מסוגלים לפעול במהירויות גבוהות מאחר שהחיכוך בהם קטן יותר).
אצנים כמו בולט נוחתים ממש מאחורי כרית כף הרגל, אשר מכה במסלול בזווית של כ-6 מעלות. רגלו התחתונה מאטה לפתע, תוך שהיא סופגת 16 כוחות ג'י. העקב שלו נוחת רק לשתי מאיות השנייה – מקביל לאינץ' (2.54 ס"מ) – לפני שהוא מתרומם שוב. סך הזמן המושקע על הקרקע עם כל צעד הוא בערך החלק התשע מאות של שנייה.
למעשה, יש רק דרך ביומכנית אחת עבור אצנים ברמה עולמית לרוץ מהר מאוד.
"הם דומים למכונות, "אמר וויאנד. "מדהים עד כמה הם עושים אותו הדבר."
החוקרים מהאוניברסיטה המתודיסטית בדאלאס לא ידעו שאחת מרגליו של בולט הייתה ארוכה יותר מהשנייה כשהחלו במחקר לפני חצי שנה. הם בדקו טכניקה חדשה המבוססת על תנועה, המכונה מודל הדו-מסה, המאפשרת להם לקבוע את תגובת כוחות הקרקע באמצעות סרטוני מרוצים במהירות גבוהה, במקום הליכונים עם ציוד מיוחד במעבדה.
אודופה, החוקר הראשי, בחן כל 20 צעדים שבוצעו על ידי בולט ועוד שלושה אצני עילית ב-100 מטר, באמצעות סרטון מתוך מרוץ שנערך במונקו בשנת 2011.
בממוצע, בולט פגע באדמה עם כוח שיא של 490 ק"ג (1,080 פאונד) על רגלו הימנית, ו-433 ק"ג (955 פאונד) על רגלו השמאלית. מכיוון שרגלו הימנית קצרה יותר, יש לה זמן נחיתה ארוך טיפה יותר על המסלול, מה שתורם למהירות גבוהה יותר עבור הצעד הזה.
"הגיוני לחשוב שאם אתה רוצה ששתי הרגליים יספקו כוח רב ככל האפשר, ואם אחת לא מספקת מספיק כוח, אם היא תתן יותר כוח, בולט ירוץ מהר יותר," אמר וויאנד. "אבל בהיגיון השטחי הזה אין כל ממש".
ההסתגלות הטבעית של בולט הייתה לשמור את רגלו השמאלית על המסלול למשך פרק זמן קצר יותר עם כל צעד – 97 אלפיות השנייה, לעומת 85 אלפיות השנייה על רגלו הימנית. זה נותן לו קצת יותר זמן לייצר כוח ברגל השמאלית, אמר וויאנד, דבר שמעניק לו מינוף גדול יותר מהקרקע.
ראלף מאן (Ralph Mann), מחלוצי חקר הביומכניקה בארצות הברית, אמר שהוא יכול לזהות מעין דהירה בצעד הבלתי אחיד של בולט. אבל שונות של 13% או 14% הייתה מפתיעה, אמר מאן, בהתחשב בעובדה שבעבודתו כיועץ של נבחרת האתלטיקה הקלה של ארה"ב, מצא בדרך כלל א-סימטריה של בין 0% ל -7% בקרב אצני עילית.
"זהו מספר עצום; כאשר אתה רואה שאתה הולך למצוא חריגות פיזית", אמר מאן, שזכה במדליית הכסף בריצת 400 מטרים משוכות באולימפיאדת מינכן 1972. אבל על ידי חיזוק הרגל החלשה יותר, לכאורה, הוסיף, "אני לא יכול לחשוב על שום סיבה מדוע זה לא ישפר ביצועים".
יש אדם אחד שכנראה לא מוצא את המחקר מהאוניברסיטה המתודיסטית בדאלאס מעניין במיוחד. זה יוסיין בולט עצמו, לדברי הסוכן שלו, ריקי סימס (Ricky Simms), שמסר בהודעת דואר אלקטרוני, "הוא לא שייך לסוג האנשים שלומדים דברים מהסוג הזה".
אבל סימס, אירי שלמד ביומכניקה באוניברסיטה, אמר כי הוא מצא את המחקר משכיל, בהתחשב בהיסטורית הפציעות של בולט בגב וברגליים והצורך שלו בטיפול קבוע כדי להישאר בריא. הוא לא ירד מרף 10 השניות בשני המרוצים הראשונים שלו השנה, לפני שהשיג 9.95 שניות ביום שישי במונקו.
"אני מניח שהחוקרים עשויים לקבל תוצאות משתנות בבדיקות מהסוג הזה תלוי איזה מרוץ הם ניתחו ותלוי איזה שריר או מפרק מסוים היו צפודים באותו הזמן," אמר סימס.
זמן קצר לאחר פרישתו של בולט החוקרים מקווים לשכנע אותו לבקר במעבדה שלהם לבדיקות ישירות יותר על הליכון.
"אנשים תורמים את גופם למדע", אמר אודופה, שמוביל את המחקר. "הוא יכול לתרום את כוחותיו למדע".
תמונה: dreamstime
מקורות:
Something Strange in Usain Bolt’s Stride. Bolt is the fastest sprinter ever in spite of — or because of?- an uneven stride that upends conventional wisdom. By JERÉ LONGMAN, 2017
https://www.nytimes.com/2017/07/20/sports/olympics/usain-bolt-stride-speed.html
