211service.com
Ett hemligt verktyg för det amerikanska simteamet
Ungefär när badklädesföretaget Speedo uppmanade NASA-forskare att hjälpa till att skapa den nu berömda LZR Racer-dräkten – en förstärkt hud som många krediterar för mer än ett dussin världsrekord som slagits av simmare hittills i veckan i Peking – en vetenskapsman i New York började arbeta på ett annat verktyg för simmarens arsenal. Under de senaste fem åren, Tim Wei , en mekanisk och rymdingenjör vid Rensselaer Polytechnic Institute, har förnyat en etablerad teknik inom vätskedynamik för att studera mänsklig rörelse för första gången. Metoden låter forskare och tränare studera hur snabbt och hårt en simmare trycker på vattnet när hon rör sig genom det. Simtränare Sean Hutchison , som satte två idrottare i det olympiska simlaget, säger att han använde Weis insikter som grunden för varje teknisk förändring han gjorde med simmare inför de olympiska försöken och spelen i år.
Sparka igång: En speciell enhet byggd för att analysera en simmars dragkraft (triangulär struktur, till höger) kan hjälpa henne att slå. Här visar den röda vertikala linjen hur mycket kraft simmaren genererar när hon sparkar.
Wei använder en spårningsteknik som kallas digital partikelbildhastighet, vanligen används för att mäta flödet av små partiklar runt ett flygplan eller små fiskar eller kräftdjur i vatten. För vattenbaserade flödesexperiment häller forskarna små silverbelagda pärlor i vatten och lyser upp dem med en laser. En höghastighets digital videokamera spårar nedströmsflödet av pärlor över varelsen. Men att rampa upp till stora skalor är svårt, säger biologen Frank Fish , som studerar framdrivningen av vattenlevande däggdjur vid West Chester University och har samarbetat med Wei om delfinstudier. Att lysa lasrar på simmare och sänka ner dem i vatten fullt av glaspärlor kan be dem att gå utöver det i vetenskapens namn.
Wei utarbetade en ny lösning: istället för glaspärlor filtrerade han tryckluft i en dyktank genom en porös slang för att skapa bubblor på cirka en tiondels millimeter i diameter. En idrottare simmar genom ett ark av bubblor som stiger från poolgolvet, och en kamera fångar deras flöde runt simmarens kropp. Bilder visar bubblornas riktning och hastighet, som Wei sedan översätter till simmarens dragkraft med hjälp av programvara som han skrev. Mer kraft är lika med snabbare simning, säger han.
I samarbete med Hutchison, som tränar elitidrottare utanför Seattle, filmade Wei OS-guldmedaljör Megan Jendrick och mer juniorsimmare Ariana kukors i ett flumsimbröstsim, som har en grodliknande spark. Jendricks hastighetsvektorer signalerade en hög hastighet, och de pekade rakt ut från botten av hennes fötter. Detta innebar att hennes fötter kastade vatten bakom henne och stötte henne framåt, ungefär som en skridskoåkare som kastar en boll kommer att skjuta sig själv i motsatt riktning. Som jämförelse hade Kukors, en mindre erfaren elitsimmare, långsammare vektorer som löpte parallellt med hennes fötter, vilket gjorde att hon gled genom vattnet.
[Hutchison] tog det och modifierade bröstsimssparken för alla sina elitidrottare, säger Wei, som presenterade sitt arbete för USA simning , sportens styrande organ, 2007. I en sport där rakning av en tiondels sekund kan vara anledning att fira, rapporterade Hutchison att genom att anpassa sin spark, tappade Kukors flera sekunder i en bröstsimstävling, även om hon precis missade det olympiska laget. Jendrick och en annan av Hutchisons simmare, Margaret Hoelzer, tävlar den här veckan på spelen, där Jendrick placerade sig på femte plats på 100 meter bröstsim och Hoelzer, som tog ett brons på 100 meter rygg, hoppas kunna vinna guld på 200 rygg. . Hon slog världsrekord i tävlingen i juli.
På senare tid har Wei riktat sin uppmärksamhet mot en simmars dragkraft. Med finansiering från USA Swimming byggde Wei en kraftbalans, en upp och nedvänd triangulär ram som fungerar som en badrumsvåg. Simmare ligger utsträckta i vattnet och sparkar in i ramen, och den mäter deras framdrivning över tiden. Resultatet, som för en elitsimmare som Kukors visade en sinusformad, repetitiv våg, kan hjälpa tränare att avgöra om en idrottare ska försöka generera mer kraft med en hårdare, större spark snarare än en grundare, snabbare. Det beror på den enskilda simmaren, säger Wei, som hoppas kunna kombinera flödes- och dragkraftsmätverktyg till en bild. Han vill också göra fler mätningar av idrottare som simmar fritt, snarare än att trycka mot en vägg eller i en ränna.
Wei kommer att träffa USA Swimming biomekanikkoordinator Russell Mark under hösten för att prata om vad han ska göra härnäst. Russells jobb är att ge tränare en sund fysikbas för vad de än säger åt simmare att göra, säger Wei. USA Simning förlitar sig också på datorbaserad flödesanalys med hjälp av helkroppsskanningar av simmare; dessa skulle kunna kombineras för att bestämma hur den ena validerar den andra.