Science Behind Sports: క్రీడాశాస్త్రం

ఒలింపిక్‌ క్రీడలనగానే ఎక్కడలేని ఆసక్తీ పుట్టుకొస్తుంది. ప్రపంచం నలుమూలల నుంచి వచ్చే క్రీడాకారుల విన్యాసాలు ప్రతిసారీ కొత్త రికార్డులను సృష్టిస్తూనే ఉన్నాయి. పరుగు, ఈత, జిమ్నాస్టిక్స్‌, పోల్‌వాల్ట్‌ వంటి అథ్లెటిక్స్‌ మానవ శక్తి, సామర్థ్యాలకు నిజమైన పరీక్షలుగా నిలుస్తూనే వస్తున్నాయి. ఆటగాళ్ల నైపుణ్యం, ప్రతికూలతలను అధిగమించే ధైర్యం, బలం ఎప్పుడూ ఆశ్చర్యకరమే. చూడటానికివి ఆటలే కావొచ్చు గానీ వీటి వెనక ఉన్నందంతా సైన్స్‌ మాయాజాలమే!

క్రీడలు శారీరక దారుఢ్యం, వ్యాయామం, పోటీ, సామర్థ్యాలకు పరీక్షలు. అంతేనా? నిశితంగా గమనిస్తే వీటిల్లో సైన్స్‌ కీలకపాత్ర పోషిస్తుందన్న విషయమూ తేటతెల్ల మవుతుంది. ఆమాటకొస్తే మనిషి శరీరమే సైన్స్‌ అద్భుతం! తిన్న ఆహారాన్ని శక్తిగా మార్చేసి విజేతలుగా నిలుపుతుంది. నిరంతర శక్తిని అందిస్తూ పరుగు పందెం విజేతను సృష్టిస్తుంది. కండరాల మెలికలతో మల్ల వీరుడికి భుజకీర్తులు తగిలిస్తుంది. జీవశాస్త్రంతో ముడిపడిన ఇలాంటి విషయాలను పక్కనపెడితే భౌతిక శాస్త్రం (ఫిజిక్స్‌) పాత్రా తక్కువేమీ కాదు. ఎంత వేగంగా బంతిని విసరాలి? ఎంతవేగంగా ఫుట్‌బాల్‌ను తన్నాలి? ఈదేటప్పుడు ఎంత బలంగా చేతులతో నీటిని నెట్టాలి? ఇవన్నీ భౌతికశాస్త్ర సూత్రాల మీద ఆధారపడినవే. లాంగ్‌ జంప్‌ చేసేవాళ్లు చేతులను క్రమమైన పద్ధతిలో ముందుకూ వెనక్కూ ఆడిస్తూ గాల్లోకి ఎగరటంలోనూ, పోల్‌వాల్ట్‌లో పొడవైన కర్ర సాయంతో పైకి లేచి అక్కడ్నుంచి మరింత పైకి ఎగిరి దూకటంలోనూ నిబిడీకృతమైంది సైన్సే. అలాంటి కొన్ని క్రీడలకు సంబంధించిన సైన్స్‌ అంశాలు ఇవీ..

స్ప్రింట్‌లో

అతి వేగంగా, తక్కువ దూరం పరుగెత్తే వంద మీటర్ల వంటి స్ప్రింట్‌ పోటీల్లో ఆక్సిజన్‌ సామర్థ్యం కన్నా వేగంగా సంకోచించే కండర పోచలే కీలక పాత్ర పోషిస్తుంటాయి. చాలా కండరాల్లో నెమ్మదిగా, త్వరగా సంకోచించే కండర పోచలుంటాయి. నెమ్మదిగా సంకోచించేవి ఎక్కువ దూరం పరుగెత్తేలా చేస్తాయి. త్వరగా సంకోచించేవి వేగంగా పరుగెత్తేలా చేస్తాయి గానీ కొద్దిసేపే నిలకడగా పనిచేస్తాయి. అతివేగంగా పరుగెత్తే పోటీల్లో పాల్గొనే స్ప్రింటర్లలో 80% వరకూ త్వరగా సంకోచించే కండర పోచలుండటం గమనార్హం. ఇవి 10 రెట్లు ఎక్కువ వేగంగా సంకోచిస్తాయి. ఇలా మరింత వేగంగా పరుగెత్తటానికి తోడ్పడతాయి. బలాన్ని ప్రయోగిస్తే వేగం పుంజుకుంటుందనే సైన్స్‌ సూత్రమూ ఇందులో ఇమిడి ఉంది. మరింత ఎక్కువ చలనశక్తిని సాధించాలంటే నిర్ణీత సమయం మేరకు బలాన్ని ప్రయోగించాల్సి ఉంటుంది. దీన్నే ప్రచోదనం (ఇంపల్స్‌) అంటారు. పరుగుకు దీన్ని అన్వయిస్తే- కాళ్లతో ప్రచోదనాలను బట్వాడా చేయగలగే సామర్థ్యాన్ని బట్టి వేగం ఆధారపడి ఉంటుందని అనుకోవచ్చు. ఉసేన్‌ బోల్ట్‌లో ఇలాటి సామర్థ్యం ఎక్కువ. శరీర ద్రవ్యరాశి కన్నా కాళ్లతో శక్తిమంతమైన ప్రచోదనాలు పుట్టించే సామర్థ్యమే అతడిని అందరికన్నా వేగంగా పరుగెత్తేలా చేస్తోంది. పాదం నేలకు తాకినప్పుడు పుట్టుకొచ్చే సమతల బలం పరుగు వేగం మీద నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. స్ప్రింటర్లు ప్రతిసారీ పాదంతో 500 కిలోలకు పైగా బలంతో నేలను నొక్కుతుంటారు. అదే మామూలు వ్యక్తులు సగటున సుమారు 300 కిలోల బలాన్నే ప్రయోగిస్తారు. సగటు వ్యక్తులు పరుగెత్తేటప్పుడు పాదాన్ని 0.12 సెకండ్ల సేపు నేలకు ఆనిస్తే.. స్ప్రింటర్లు 0.08 సెకండ్లు మాత్రమే ఆనిస్తారు. నెమ్మదిగా పరుగెత్తినా, వేగంగా పరుగెత్తినా సాధారణంగా 0.12 సెకండ్ల పాటు పాదం గాల్లో ఉంటుంది. ఎక్కువసేపు సేపు పాదం గాల్లో ఉండేలా చూసుకుంటూ, బలంగా నేలను తాకటం ద్వారా ముందుకు సాగేందుకు అవసరమైన బలాన్ని సాధించొచ్చు. ఈ సూత్రమే పరుగులో విజేతలను నిర్ణయిస్తుంది.

ఈతలో

స్విమ్మింగ్‌ అనగానే ఎవరికైనా ముందుగా మైకేల్‌ ఫెల్ప్స్‌ మదిలో మెదులుతాడు. నీటిలో చేపలా కదిలే అతడి నైపుణ్యంలో శరీర నిర్మాణం (జీవశాస్త్రం), నీటిలో కదిలే తీరు (హైడ్రోడైనమిక్స్‌), కొలనులోకి దూకే ముందు పాదంతో దన్నును తన్నటం (ఫిజిక్స్‌) వంటి సూత్రాలెన్నో ఇమిడి ఉన్నాయి. ఈతలో వీటి వినియోగానికి  ఫెల్ప్స్‌ మంచి ఉదాహరణ. వీటిని గమనిస్తే అతడి విజయం వెనక దాగి ఉన్న సైన్స్‌ అవగతమవుతుంది.

* ఫెల్ప్స్‌కు చేపలాంటి శరీర నిర్మాణమే పెద్ద వరం. చేతులు, పాదాలు పడవ తెడ్ల మాదిరిగానే ఉంటాయి. చేతులను పూర్తిగా పక్కలకు చాపితే ఆ చివర నుంచి ఈ చివర వరకు 6.7 అడుగుల దూరం ఉంటుంది. ఇది అతడి ఎత్తు కన్నా ఎక్కువ. మొండెంతో పోలిస్తే కాళ్లు చిన్నగానూ ఉంటాయి. ఇక మడమ దగ్గర్నుంచి గజ్జల వరకు ఉండే దూరం 32 అంగుళాలు. జీవశాస్త్రంతో ముడిపడిన ఇలాంటి కొలతలన్నీ వేగంగా ఈదటానికి తోడ్పడేవే.

* చేతులతో నీటిని కొడుతూ బలంగా వెనక్కి నెడుతున్నప్పుడు కండరాల్లో లాక్టిక్‌ ఆమ్లం ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఇది సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంటుంది. దీని ఉత్పత్తిని తగ్గించుకుంటే సామర్థ్యం ఇనుమడించినట్టే. కచ్చితమైన సంఖ్య తెలియదు గానీ మిగతావారి కన్నా ఫెల్ప్స్‌లో లాక్టిక్‌ ఆమ్లం తక్కువగా ఉత్పత్తి అవుతుందన్నది నిపుణుల భావన.

* షాట్‌పుట్‌ వంటి క్రీడలకు బలం కావాలి. జిమ్నాస్టిక్స్‌ వంటివాటికి కీళ్లు తేలికగా కదలాలి. ఈతకు ఇవి రెండూ అవసరమే. మోచేతులు, మోకీళ్లు, మడమలు తేలికగా కదిలితే తక్కువ నిరోధకత్వంతో ఎక్కువ వేగంగా ముందుకు కదలటానికి తోడ్పడతాయి. ఫెల్ప్స్‌లో ఇది ఎక్కువ.

* ఈదేటప్పుడు ముందుకు కదలటానికి శరీరం శక్తిని వినియోగించుకుంటుంది. తక్కువ శక్తి ఖర్చయ్యేలా చూసుకుంటే ఎక్కువ వేగం సాధించొచ్చు. సాధారణంగా 200 మీటర్ల ఫ్రీస్టయిల్‌ పందెంలో గంటకు 3.8 మైళ్ల వేగంతో ఈదితే 290 కిలోజౌళ్ల శక్తి ఖర్చవుతుంది. తలను కిందికి వంచి, తుంటిని పైకి లేపి ఈదటం ద్వారా ఫెల్ప్స్‌ దీన్ని తగ్గించుకోగలుగుతున్నాడు.

* కొలనులోకి దూకే ముందు పాదంతో గోడను బలంగా నెట్టటం, దూకిన తర్వాత కాళ్లను డాల్ఫిన్‌ తోక మాదిరిగా వేగంగా పైకీ కిందికీ కదిలించటం ఈతలో బాగా ఉపయోగపడుతోంది. ఆరంభంలోనే ఫెల్ప్స్‌ మిగతావారి కన్నా ముందుండటానికివి తోడ్పడుతున్నాయి.

* ఈత క్రీడాకారుల్లో గంటకు వెయ్యి కేలరీలు ఖర్చవుతుంటాయి. ఇది త్వరగా శక్తి సన్నగిల్లేలా చేస్తుంది. దీన్ని అధిగమించటానికి ఫెల్ఫ్స్‌ అనుసరించే సూత్రమేంటో తెలుసా? గ్లూకోజుకు మూలమైన గ్లైకోజెన్‌ తగ్గకుండా పిండి పదార్థాలు ఎక్కువగా తినటం.

మారథాన్‌లో

ఎక్కువ దూరం పరుగెత్తటంలో కండరాల బలం కన్నా ఆక్సిజన్‌ స్థాయులు కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. మామూలు వ్యక్తులతో పోలిస్తే మారథాన్‌ పోటీలో పాల్గొనేవారు దాదాపు రెండింతలు ఎక్కువగా ఆక్సిజన్‌ను గ్రహించుకుంటారు. దీని మూలంగానే ఎక్కువ దూరం పరుగెత్తే సామర్థ్యం ఇనుమడిస్తుంది. ప్రముఖ మారథాన్‌ క్రీడాకారుల కండరాల తీరును పరిశీలిస్తే నెమ్మదిగా సంకోచించే కండర పోచలు పెద్దమొత్తంలో ఉంటుండటం గమనార్హం. ఇవి ఆక్సిజన్‌ను ఎక్కువగా గ్రహించుకుంటూ కండరాలకు బలాన్ని అందిస్తూ ఎక్కువ దూరం పరుగెత్తటంలో సాయం చేస్తుంటాయి.

పోల్‌వాల్ట్‌లో

పోల్‌ సాయంతో ఎక్కువ ఎత్తుకు ఎగరటంలో 85% తోడ్పడేది భౌతికశాస్త్రమే. మిగతా 15% శరీర నియంత్రణ, కదలికల సమన్వయంతో కూడిన ఆక్రోబాటిక్స్‌ నియమాలు. తక్కువ దూరంలో శరీరాన్ని పైకి లేపటానికి అవసరమైన చలనశక్తిని సమకూర్చుకోవటానికి సెకండుకు కనీసం 33 అడుగుల వేగంతో పరుగెత్తాల్సి ఉంటుంది. పోల్‌ను నేలకు తాకించినప్పుడు ఆటగాడి శక్తిని మార్పిడి చేయటానికి అది స్ప్రింగు మాదిరిగా పనిచేస్తుంది. అడ్డంగా ఉన్నప్పటి స్థితి నుంచి నిలువుగా చేరుకోవటానికి సుమారు 4వేల జౌళ్ల శక్తిని మార్పిడి చేస్తుంది. ఇక శరీరాన్ని వంచటం, శరీర గురుత్వాకర్షణ కేంద్రాన్ని పైకి లేపటం ద్వారా అదనంగా మరో 3-4 అడుగుల ఎత్తుకు ఎగిరి, బార్‌ పైనుంచి కిందికి దూకటం సాధ్యమవుతుంది.

* వాల్టింగ్‌ పోల్స్‌ తయారీ సైతం ప్రత్యేకమైందే. ఇవి క్రీడాకారుల బరువు, ఎత్తుకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. అధునాతన వాల్టింగ్‌ పోల్స్‌ మూడు పొరలతో కూడుకొని ఉంటాయి. ఫైబర్‌ గ్లాస్‌, కార్బన్‌ ఫైబర్‌ వస్త్రాలను రెసిన్‌లో ముంచి వీటిని తయారుచేస్తారు. వేడి చేసినప్పుడు ఇవన్నీ తేలికైన సంయోగాలుగా మారతాయి. బయటి పొర గట్టిదనాన్ని ఇస్తే.. లోపలి రెండు పొరలు బలంగా, మృదువుగా ఉండటానికి తోడ్పడతాయి.

డైవింగ్‌లో

స్ప్రింగ్‌బోర్డు మీది నుంచి గాల్లోకి ఎగిరి, శరీరాన్ని గింగిరాలు తిప్పుతూ నీళ్లలోకి దూకే డైవర్ల విన్యాసాలు చూడ ముచ్చటగా ఉంటాయి. అయితే ఎగరటానికి ముందు బోర్డును కిందికి నొక్కే తీరే విజేతలను, పరాజితులను నిర్ణయిస్తుంది. డైవర్లు చలనశక్తిని పోగు చేసుకోవటానికి బోర్డును పాదాలతో నొక్కుతూ రెండు మూడుసార్లు పైకీ కిందికీ కదులుతుంటారు. న్యూటన్‌ మూడో గమన సూత్రం ప్రకారం.. స్ప్రింగ్‌బోర్డును పాదాలతో కిందికి నొక్కినప్పుడు దాని మీద ప్రయోగించిన బలానికి సమానమైన, వ్యతిరేక బలం పుట్టుకొస్తుంది. దీంతో సుమారు 5వేల న్యూటన్ల యాంత్రిక శక్తి పోగవుతుంది. ఇది గంటకు 12.3 మైళ్ల వేగంతో, నీటి ఉపరితలం నుంచి కనీసం 18 అడుగుల ఎత్తువరకు ఎగరటానికి అవసరమైన చలనశక్తిని అందిస్తుంది. గాల్లో ఎగిరి ఉండే సమయమూ దీంతోనే ఆధారపడి ఉంటుంది. శరీరాన్ని గింగిరాలు తిప్పుతూ దూకటానికి కావలసిన సమయం చిక్కేది దీంతోనే.