FEATURE

ไขคำตอบจากหลักฟิสิกส์ : นักกระโดดน้ำหมุนตัวกลางอากาศ และลงสู่ผิวน้ำได้อย่างไร ? | Main Stand



กระโดดน้ำ เป็นหนึ่งในกีฬาที่อยู่เคียงคู่กับมหกรรมกีฬาโอลิมปิกมาอย่างยาวนาน ซึ่งนับจนถึงทุกวันนี้ ก็เป็นเวลากว่า 117 ปีแล้วด้วยกัน

 


ด้วยความที่เป็นกีฬาอันผสมผสานระหว่างความงดงามของท่าทาง ควบคู่ไปกับความแข็งแกร่งของร่างกาย ในการลงสู่ผิวน้ำให้ได้เงียบและมีน้ำกระเซ็นให้น้อยที่สุด นี่จึงเป็นชนิดกีฬาที่ผู้คนทั่วทั้งโลก ต่างเฝ้าจับตามอง และร่วมลุ้นร่วมเชียร์กันมาตลอด

แต่ในระหว่างการทำท่าทางต่าง ๆ กลางอากาศ ไปจนถึงจังหวะมุดลงสู่ผืนน้ำ ที่เกิดขึ้นในระยะเวลาไม่ถึง 2 วินาทีนี้ มันเกิดอะไรขึ้นกับนักกระโดดน้ำกันบ้าง ? มาหาคำตอบไปพร้อมกัน...

 

กระโดดอย่างไร ?

สำหรับนักกระโดดน้ำ พวกเขามีสองทางเลือกหลัก ๆ ในการออกตัว ระหว่างออกตัววิ่ง หรือแบบอยู่กับที่ ซึ่งแบ่งเป็นท่าการยืนตรง กับท่าออกตัวแบบกลับหัว ที่จะใช้แขนรับน้ำหนักตัวแทน โดยยิ่งมีความท้าทายในการแสดงมาก ก็จะยิ่งมีคะแนนที่ถูกนำไปคูณเพิ่มขึ้นนั่นเอง

การออกตัวถือเป็นช่วงเวลาที่สำคัญมาก เพราะนั่นคือจุดที่กำหนดเลยว่า การกระโดดดังกล่าวจะสมบูรณ์แบบหรือไม่ และสิ่งเหล่านี้ถ้าเกิดคำนวณพลาดไปในระหว่างออกตัวแล้วนั้น จะไม่สามารถปรับเปลี่ยนระหว่างอยู่กลางอากาศได้เลย

สิ่งที่เกิดขึ้นในทันทีที่นักกระโดดน้ำเทคตัวออกมา คือแรงที่เขากระทำกับตัวแท่นกระโดดดังกล่าว จะช่วยในการส่งให้นักกระโดดน้ำออกตัวจากบอร์ด เพื่อสามารถทำท่าทางต่าง ๆ ได้ ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน ซึ่งระบุว่า “แรงที่วัตถุหนึ่งกระทำกับอีกวัตถุหนึ่ง ย่อมเท่ากับแรงที่อีกวัตถุหนึ่งกระทำต่อวัตถุหนึ่ง ในทิศทางตรงข้ามกัน”

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการกระโดดน้ำมักถูกแบ่งเป็นสองระดับความสูง คือ 3 กับ 10 เมตร เทคนิคที่ถูกใช้ในการออกตัวจึงมีข้อแตกต่างกันเล็กน้อย โดยสำหรับความสูง 3 เมตร ที่มักใช้สปริงบอร์ดเพื่อออกตัว นักกระโดดน้ำจะต้องคำนึงถึงการทำโมเมนตัมเชิงเส้นในแนวดิ่งมากกว่า เพื่อให้สามารถมีเวลาทำท่าทางที่ต้องการได้พอดี ก่อนที่ร่างกายของพวกเขาจะสัมผัสกับผิวน้ำเบื้องล่าง

ส่วนของระยะความสูง 10 เมตร ที่มักเป็นแพลตฟอร์มคอนกรีตในการออกตัว เรื่องของความสูงอาจไม่ใช่ปัจจัยที่ต้องกังวลมากนัก แต่การออกแรงส่งให้ร่างกายของนักกระโดดน้ำเหล่านี้ มีระยะพ้นจากแท่นออกตัว และมีโมเมนตัมเชิงมุมที่เพียงพอในการทำท่าทางกลางอากาศ ก็ยังคงเป็นสิ่งที่จำเป็นกับทั้งสองระยะอยู่เหมือนกัน

หลังจากอยู่กลางอากาศแล้ว ตำแหน่งที่มักถูกใช้โดยนักกระโดดน้ำนั้น จะแบ่งเป็น 3 แบบหลัก ๆ คือแบบ Straight ที่ร่างกายของนักกีฬาจะยืดออกตรง แบบ Pike ที่ร่างกายจะยังคงยืดตรงอยู่ แต่มีการเก็บขาแนบเข้าหาลำตัว และแบบ Tuck ที่จะงอส่วนหัวเข่า เพื่อเก็บร่างกายช่วงล่างเข้าหาลำตัว

สำหรับตำแหน่งแบบ Tuck นักกระโดดน้ำจะสามารถควบคุมโมเมนตัมเชิงมุมได้มากที่สุด นั่นคือจะมีการหมุนตัวกี่รอบ ด้วยความเร็วเท่าไหร่ ก่อนที่จะต้องจัดระเบียบร่างกายให้เข้ากระทบกับผิวน้ำ

ต่อด้วยตำแหน่ง Pike และ Straight ที่จะค่อย ๆ เพิ่มระดับคะแนนที่ได้ขึ้นไปจากแบบแรก เนื่องจากรัศมีในการหมุนของร่างกายที่เพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้การควบคุมการหมุนตัวเพื่อทำท่าทางนั้น มีความท้าทายมากกว่าแบบ Tuck นั่นเอง

ในส่วนนี้ นักกระโดดน้ำจะต้องเลือกต่อด้วยเช่นกัน ว่าพวกเขาจะมีการทำท่าอะไรบ้าง เช่น Somersaults หรือการหมุนตัวตีลังกา Twists หรือการบิดตัว ว่าจะต้องทำกี่ท่า ท่าละกี่ครั้ง โดยใช้ตำแหน่งใดในการทำ และเริ่มออกตัวด้วยท่าทางไหน ซึ่งทั้งหมดที่ว่ามานี้ มีผลต่อการให้คะแนนโดยคณะกรรมการทั้งหมดเลย

และเมื่อทำท่าทางข้างต้นได้ครบถ้วนแล้ว ก็ได้เวลาที่นักกระโดดน้ำจะต้องควบคุมการลงน้ำให้ดี เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดคลื่นยักษ์พัดเข้าฝั่ง จากการพุ่งลงที่ผิดพลาดไป

 

เคล็ดลับการลงน้ำ

การเข้าสู่ผิวน้ำ ถือเป็นปัจจัยที่สำคัญมาก เพราะหากทำพลาดไปแค่นิดเดียว ก็สามารถเปลี่ยนจากคะแนน Perfect Ten แบบเดียวกับที่ ฉวนหงฉาน นักดำน้ำวัย 14 จากจีน ทำได้ในโอลิมปิกที่โตเกียว ให้เป็นภาพมีมที่ถูกนำไปส่งต่อกันทั่วโลกอินเตอร์เน็ตได้ในทันที

ลองดูความแตกต่างของการกระโดดอันสมบูรณ์แบบ กับเวอร์ชั่นที่ผิดพลาดไป และสังเกตดูความเหมือน กับความต่างที่เกิดขึ้นให้ดี ๆ

จังหวะโดด 10 คะแนนของ ฉวนหงฉาน - 


 


จังหวะมีม จากการโดดในซีเกมส์ 2015 -

เราจะเห็น ในช่วงไม่กี่อึดใจก่อนที่จะถึงผิวน้ำ บรรดานักกระโดดน้ำจะยืดร่างกายออกมาให้ตรง ดันแขนให้เหยียดไปเหนือศีรษะ เกร็งหน้าท้อง เหยียดขา ล็อคหัวเข่าให้ตรง และพยายามบังคับให้ฝ่ามือของพวกเขา เป็นด่านแรกที่สัมผัสกับผิวน้ำ ซึ่งนี่เป็นท่าที่ช่วยลดพื้นที่ผิวของร่างกาย ในการแหวกผ่านผิวน้ำลงไป (แม้ว่าในคลิปหลัง นักกีฬาทั้งสองจะกระโดดพลาด แต่เราก็เห็นว่าทั้งคู่พยายามเหยียดแขนให้ตรงแล้ว)

ดรูว์ โจฮานเซน โค้ชนักกระโดดน้ำทีมชาติสหรัฐฯ ชุดที่เข้าแข่งขันในโอลิมปิกปี 2012-2020 ระบุว่านักว่ายน้ำเหล่านี้ จะต้องเหยียดแขนออกมาให้สุด และนำนิ้วโป้งทั้งสองล็อคเข้าด้วยกัน ก่อนจะนำนิ้วมือของข้างที่อยู่ด้านหลัง มาจับอีกข้างไว้ให้แน่นที่สุด หันฝ่ามือออกจากตัว เพื่อให้นี่เป็นจุดแรกที่ปะทะเข้ากับผิวน้ำเบื้องล่าง

เมื่อร่างกายของนักกระโดดน้ำพุ่งลงสู่ผืนน้ำแล้ว มันจะเกิดเสียงที่คล้ายคลึงกับการฉีกกระดาษ หรือถูกเรียกกันว่าเป็นการทำ Rip Entry นั่นเอง

Rip Entry คือสิ่งที่นักกระโดดน้ำปรารถนาเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งจะเกิดขึ้นได้เมื่อฝ่ามือของนักกีฬาเหล่านี้ อยู่ในตำแหน่งตั้งฉากกับผืนน้ำ ก่อนที่ร่างกายของพวกเขาจะพุ่งทะลุลงไปในช่องที่มือของพวกเขาเปิดทางเอาไว้ ที่จะสร้างโพรงอากาศขนาดย่อม ให้ร่างกายของนักกีฬาผ่านทะลุไปได้ ราวกับว่าถูกผืนน้ำข้างล่างกลืนกินลงไป

เมื่อลงสู่สระน้ำเบื้องล่างแล้ว เราจะเห็นนักกระโดดน้ำกางมือออกมา โดยมีอยู่สองปัจจัยที่สำคัญ นั่นคือเพื่อลดการกระเซ็นของน้ำแบบ Worthington jet ที่จะเกิดขึ้นเมื่อแรงดันน้ำกระทำกับโพรงอากาศดังกล่าว ซึ่งรุนแรงพอที่จะส่งให้เกิดน้ำกระเซ็นขึ้นมาจำนวนมาก และส่งผลต่อคะแนนได้

อีกปัจจัยหนึ่ง คือเป็นการดึงตัวนักกีฬาลงสู่ใต้ผิวน้ำให้ลึกยิ่งขึ้น เพื่อไม่ให้เกิดการเคลื่อนไหวใด ๆ ที่ทำให้มีผลต่อคะแนนได้นั่นเอง

ทั้งนี้ การกระโดดน้ำจากแพลตฟอร์มสูง 10 เมตร นักกีฬาเหล่านี้จะทำความเร็วสูงถึง 56 กิโลเมตร/ชั่วโมง เมื่อกระทบเข้ากับผิวน้ำ ดังนั้นพวกเขาจึงจำเป็นที่จะต้องฝึกและพัฒนากล้ามเนื้อ ให้สามารถรองรับแรงกระแทกดังกล่าวได้เป็นอย่างดี ทั้งกับใต้น้ำจริง ๆ หรือกับการจำลองโดดในบ่อโฟมขนาดเล็ก เพื่อฝึกจังหวะลงสู่ผิวน้ำได้

แน่นอนว่าแม้แต่มืออาชีพ ก็ยังผิดพลาดกันได้ เราจึงเห็นว่าในสระกระโดดน้ำเหล่านี้ มักมีการติดตั้งเครื่องทำฟองอากาศไว้ เผื่อในกรณีที่มีการลงกระแทกแบบผิดท่า (อย่างเช่นในคลิปข้างต้น) ฟองอากาศเหล่านี้จะสามารถช่วยแหวกความตึงผิวของน้ำลงไปได้บ้าง และทำหน้าที่เปรียบดั่งเบาะรองรับการกระแทก ให้ลดน้อยลงไปได้นั่นเอง

และนี่คือเบื้องหลังการกระโดดน้ำของนักกีฬาระดับอาชีพ ที่ฝึกฝนกันมานานแรมปี เพื่อเวลาไม่กี่วินาทีที่จะโชว์ผลงานอันสุดยอดของตนเอง ให้เป็นที่ประจักษ์ต่อทั้งคณะกรรมการ และผู้ชมจากทั่วทุกมุมโลก ที่ได้ยลโฉมการกระโดดที่ทั้งสวยงาม และน่าทึ่งไปในเวลาเดียวกัน

 

แหล่งอ้างอิง:

https://www.teamusa.org/USA-Diving/About-Us/Diving-101/Types-of-Dives
https://www.wired.com/2012/08/diving-and-the-moment-of-inertia/
https://theconversation.com/not-making-a-splash-the-anatomy-of-a-perfect-olympic-dive-8082
https://www.vox.com/2021/8/5/22609527/olympic-divers-perfect-tiny-splash



AUTHOR

กรทอง วิริยะเศวตกุล

Astronomy, Liverpool, You.
     


PHOTO

อภิสิทธิ์ โชติพิบูลย์ทรัพย์

Graphic Designer แห่ง Main Stand ผู้รับเหมางานภาพกราฟิกหน้าปกบทความทุกชิ้น
     


x