นักกีฬาโอลิมปิกมองไปที่ฟิสิกส์

นักกีฬาโอลิมปิกมองไปที่ฟิสิกส์

ในกรุงเอเธนส์ นักว่ายน้ำหวังว่าจะได้ใช้ประโยชน์จากการปรับปรุงชุดว่ายน้ำแบบเต็มตัว ซึ่งเปิดตัวในเกมที่ซิดนีย์เมื่อ 4 ปีที่แล้ว ซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานที่ผิวน้ำ ผลกระทบนี้เกิดจากน้ำที่ไหลไปตามพื้นผิวของนักว่ายน้ำขณะที่เขาหรือเธอเคลื่อนตัวผ่านน้ำ แม้ว่าการลากแรงเสียดทานพื้นผิวจะเป็นส่วนที่ค่อนข้างเล็กของแรงต้านโดยรวมที่นักว่ายน้ำประสบ แต่ก็ใหญ่พอที่จะเพิ่มเวลาหลายร้อยวินาทีให้กับผู้เข้า

แข่งขัน

และด้วยเหตุนี้จึงสามารถสร้างความแตกต่างที่สำคัญในการแข่งขันเพื่อชิงเหรียญรางวัล บริษัทสัญชาติอังกฤษได้พัฒนาชุดว่ายน้ำที่เรียกว่า Fastskin ซึ่งพื้นผิวของชุดว่ายน้ำประกอบด้วยร่องต่างๆ ที่เลียนแบบผิวหนังของปลาฉลาม ซึ่งเป็นโครงสร้างคล้ายครีบด้วยกล้องจุลทรรศน์ ซึ่งพบได้บนผิวหนังของปลา

ฉลาม ร่องเหล่านี้สร้างกระแสน้ำวนในระดับจุลภาคในน้ำที่อยู่ติดกับนักว่ายน้ำ จึงรบกวนการไหลของน้ำไปตามร่างกายและลดแรงเสียดทานที่ผิวน้ำ แต่การศึกษาใหม่ที่ดำเนินการโดยและพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติในช่วง 4 ปีที่ผ่านมาเผยให้เห็นว่าพื้นผิวของหนังฉลามแตกต่างกันไปตามร่างกาย

เพื่อให้สอดคล้องกับการไหลของน้ำในส่วนต่าง ๆ ของกายวิภาคศาสตร์ รุ่นล่าสุดที่เรียกว่า FSII ยังแตกต่างกันไปตามประเภทและพื้นผิวของเนื้อผ้าตามร่างกายของนักว่ายน้ำ และมีความเฉพาะเจาะจงกับเพศของนักว่ายน้ำ ตลอดจนประเภทของท่าที่ใช้ ชุดทำจากวัสดุเนื้อหยาบในบริเวณที่รับแรงดึงได้มากที่สุด 

เช่น หน้าอกและบั้นท้าย แต่จะใช้ผ้าที่เรียบกว่าในบริเวณที่น้ำไหลช้ากว่า เช่น ขาด้านใน เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของชุด ใช้การคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) เพื่อประเมินลักษณะการไหลของผ้าที่ผสมผสานกันจำนวนมาก นอกจากนี้ยังได้ทดสอบชุดต้นแบบจำนวนหนึ่งกับหุ่นจำลอง

และนักว่ายน้ำชั้นยอดที่สระน้ำ ซึ่งเทียบเท่ากับลู่วิ่งของนักว่ายน้ำ ที่มหาวิทยาลัยโอทาโกในนิวซีแลนด์จากข้อมูล ช่วยลดแรงเสียดทานของพื้นผิวได้ถึง 4% เมื่อเทียบกับชุดเดิม นักว่ายน้ำชาวสหรัฐฯ ซึ่งจะสวมชุด FSII ที่เอเธนส์ หวังว่าการปรับปรุงนี้จะช่วยเขาในการแสวงหาเหรียญทองเจ็ดเหรียญ 

หากเขาทำ

สำเร็จ เขาจะได้รับโบนัส 1 ล้านเหรียญในกรอบสำหรับเหรียญ เช่นเดียวกับการว่ายน้ำ เทคโนโลยีสามารถสร้างความแตกต่างระหว่างการชนะและการแพ้ในการปั่นจักรยาน ตัวอย่างเช่น นักปั่นจักรยานสองคนที่มีพละกำลังเท่ากัน ร่างกายเหมือนกัน และเทคนิคการจับคู่ที่เดินทางด้วยความเร็ว 65 กิโลเมตร

ต่อชั่วโมง อาจถูกแยกออกจากกันโดยใช้เวลาเพียงสองสามวินาทีในร้อยวินาทีที่เส้นชัย ซึ่งเทียบเท่ากับความแตกต่างของล้อครึ่งล้อ หากคุณสมบัติแอโรไดนามิก จักรยานของพวกเขาแตกต่างกัน ในสหราชอาณาจักร และมีส่วนประกอบคาร์บอนไฟเบอร์จำนวนมากที่ผลิตจักรยานยนต์คันนี้ปรากฏตัวครั้งแรก

ที่เกมของเครือจักรภพแมนเชสเตอร์ในปี 2545 หัวใจของมันคือเฟรมคาร์บอนไฟเบอร์ที่ออกแบบโดยใช้เทคนิค เรียกว่าการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ วิธีการคำนวณนี้ช่วยให้นักออกแบบสามารถคาดการณ์ความเค้นและการเสียรูปที่เกิดขึ้นภายในส่วนประกอบต่างๆ โดยการแบ่งแบบจำลองของจักรยาน

ออกเป็นองค์ประกอบต่างๆ นับหมื่นชิ้น และคำนวณแรงที่กระทำต่อแต่ละองค์ประกอบ จากนั้นนักออกแบบจะสามารถปรับน้ำหนักและความแข็งแรงของจักรยานให้เหมาะสมโดยการกระจายวัสดุทั่วทั้งเฟรมเพื่อให้ตรงกับความเค้นที่แปรผันสอดคล้องกัน

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักออกแบบได้ปรับปรุงจักรยานยนต์โดยใช้ CFD เพื่อสร้างแบบจำลองการไหลเวียนของอากาศที่ซับซ้อนรอบตัว ก่อนหน้านี้พวกเขาต้องพึ่งพาอุโมงค์ลม แต่สิ่งเหล่านี้มีราคาแพงในการใช้งาน และจำเป็นต้องมีการสร้างต้นแบบสำหรับการออกแบบที่แตกต่างกันภายใต้การพิจารณา CFD แทนที่

จะสร้างอุโมงค์ลม “เสมือน” ที่ช่วยให้นักออกแบบสามารถปรับขนาดและรูปร่างของส่วนประกอบต่างๆ เช่น แฮนด์บาร์และโช้คหน้าให้เหมาะสม โดยไม่ต้องสร้างต้นแบบจำนวนมาก (ดูรูป) เข้ารับการรักษาด้วยเลเซอร์การพัฒนาทั้งชุดว่ายน้ำของ Speedo และจักรยานเสือหมอบของอังกฤษอาศัยระบบเลเซอร์

สแกน

ที่ล้ำสมัยเพื่อสร้างภาพ 3 มิติของส่วนประกอบหรือตัวนักกีฬาเอง เครื่องสแกนเหล่านี้สร้างพัดลม 2 มิติของแสงเลเซอร์ที่ส่องวัตถุที่เป็นปัญหาเป็นชุดตามความยาว ในแต่ละจุด รูปร่างของขอบนำของพัดลมเลเซอร์จะตรงกับโปรไฟล์ของวัตถุ รูปร่างนี้ถูกจับโดยการวางกล้องในมุมหนึ่งกับลำแสงเลเซอร์

และบันทึกแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุ การรวมโปรไฟล์เข้าด้วยกันแล้วสร้างภาพ 3 มิติที่ต้องการ

ใช้เครื่องสแกนเลเซอร์ ซึ่งเป็นบริษัทเอฟเฟกต์ พิเศษของฮอลลีวูดที่ช่วยสร้างภาพดิจิทัลสำหรับภาพยนตร์ เช่น การสแกนด้วยเลเซอร์ของนักว่ายน้ำชั้นยอดชายและหญิงถูกนำมาใช้เพื่อสร้างหุ่นจำลอง

ขนาดเต็มสำหรับการทดสอบในน้ำ และเพื่อสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์สำหรับการศึกษา CFD ในขณะเดียวกัน ทีม ก็ใช้เครื่องสแกนของกลุ่มเราที่มหาวิทยาลัยเชฟฟิลด์ เครื่องสแกนติดอยู่กับแขนที่ประกบเพื่อช่วยให้เคลื่อนที่ได้คล่องตัว มันถูกนำไปใช้ในการสร้างโมเดล 3 มิติของส่วนประกอบต่างๆ 

ของจักรยาน รวมถึงตะเกียบ แฮนด์บาร์ และแม้แต่หมวกกันน็อคของนักปั่น เทคโนโลยีส่งผลกระทบต่อกีฬาหลายประเภทในโอลิมปิก ไม่ใช่แค่ว่ายน้ำและปั่นจักรยาน บางคนบอกว่าเป็นการโกง แต่การใช้เทคโนโลยีดังกล่าวเป็นลักษณะที่น่ารังเกียจน้อยกว่ากีฬาสมัยใหม่มากไปกว่ายาเพิ่มประสิทธิภาพ 

สามารถบันทึกและจัดเก็บไว้ในปากกาที่เทียบเท่ากับหน้า A4 หลายหน้าก่อนที่จะส่งไปยังพีซีนั้นค่อนข้างแตกต่างออกไป แนวคิดคือการใส่คำอธิบายประกอบลงในกระดาษที่พิมพ์ปกติเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับสื่อดิจิทัลทุกประเภทได้โดยตรงผ่านอุปกรณ์แบบปากกาที่มีราคาถูกและเรียบง่าย

credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์