الفصل العاشر

الرياضة

أغلب الرياضات تجمع قواعد الحركة مع قواعد الفيزياء الحيوية للجسم البشري؛ ولهذا، هناك حدود مفروضة على كل فرد منَّا منبعُهَا كلٌّ من قوانين الفيزياء وتصميمنا الفسيولوجي. تتناسب قوة العضلات طرديًّا مع مساحة المقطع العرضي لها، لكن التمتع بعضلات ضخمة دون امتلاك مهارات ملائمة لن يؤدي إلى أداء عالمي. ومع الممارسة والتدريب يمكننا زيادة قدراتنا للوصول إلى الأداء الأقصى. فلتدَعْ عقلك يتدبَّر هذه التحديات، التي ستبيِّن لك إلى أي مدًى يمكن للأداء البشري أن يكون استثنائيًّا.

(١) قوة المرأة

بمقارنة النساء بالرجال من حيث وزن الجسم الصافي، نجد أن النساء أقوى من الرجال. هل هذه العبارة صحيحة أم خاطئة؟

يترك العلماء اكتشافاتهم وهي في مهدها كالأطفال اللُّقطاء على عتبة باب المجتمع، ولا يعلم آباؤهم بالتبنِّي كيف يربُّونهم.

ألكسندر كالدر

(٢) التعلُّق في الهواء!

لاعبو كرة السلة العِظام القادرون على عمل قفزات عظيمة يبدون أحيانًا وكأنهم يتعلَّقون في الهواء متمتعين بتحكُّم استثنائي في الجسد قبل أن يسدِّدوا تصويباتهم الرائعة. لكن هذا التأثير يبدو أكثر إذهالًا على مسرح الباليه؛ حيث يشاهد المرء الراقصات وهن يتمتعن بقدرةٍ رائعة على القفز دون بذل جهد تقريبًا ممزوجةٍ بتحكُّم ورشاقة استثنائيين في الجسد. تبدو راقصات الباليه وكأنهن قادرات على تعليق أجسامهن بإرادتهن في الهواء لبضع ثوانٍ. هل يستطيع الرياضي حقًّا أن «يتعلَّق في الهواء»؟

تعالَ هنا أيها القط!

أضاف جيه إتش هيذرينجتون الاسم المستعار لقطِّه الأليف، إف دي سي ويلارد (فيلكس دومستيكوس تشستر ويلارد)،١ بوصفه مؤلِّفًا مشارِكًا ومعاوِنًا له، كانت مشاركاته في أبحاثه غير مباشرة إلى حدٍّ ما.
١جيه إتش هيذرينجتون وإف دي سي ويلارد، «تأثيرات تبادل الذرات الثنائية والثلاثية والرباعية في bbc 3He» مراسلات الفيزياء المنقَّحة، ٣٥، ١٤٤٢–١٤٤٤ (١٩٧٥م).

(٣) أحذية العَدْو الجيدة

في السنواتِ الخمس عشرةَ الأخيرة صارت تشكيلة عظيمة من أحذية العَدْو متاحة، بعضها به جيوب هوائية ودعامات من الفوم، وبعضها له لسان. هل معظم ملامح تصميم الأحذية مجرد مبالغات تجارية، أم هل ثمة مبادئ حقيقية للفيزياء الحيوية كامنة خلف أحذية العَدْو المتاحة حاليًّا؟

يحدِّد روبرت أدير في كتابه «فيزياء البيسبول» الظروف التي من شأنها أن تغيِّر مسار الضربة الساحقة البالغ طولها ٤٠٠ قدم إلى نقطة المنتصف كالتالي:

• أيُّ زيادة مقدارها ١٠٠٠ قدم في الارتفاع تضيف ٧ أقدام للضربة.

• أيُّ زيادة مقدارها ١٠ درجات في درجة حرارة الهواء أو الكرة تدفعها مسافة ٤ أقدام إضافية.

• حين تكون الرياح المواتية سرعتها ٥ أميال في الساعة فهذا سيضيف ١٥ قدمًا للكرة.

• الرمية التي تكون أسرع بخمسة أميال في الساعة تنتهي على مسافة ٣ أقدام ونصف القدم لمسافة أبعد من لوحة الضارب.

(٤) سباقات العَدْو القصيرة

في سباقات العَدْو القصيرة، لمسافة مائة متر أو أقل، لماذا لا يُعد التنفس خلال السباق ضروريًّا؟

قانون سميث للقصور الذاتي

الجسم في حالة السكون يميل إلى مشاهدة التلفاز.

(٥) استراتيجية العَدْو لمسافات طويلة

لماذا يتجنَّب عدَّاءُو سباقات المسافات المتوسطة والطويلة — ١٥٠٠ متر فيما أعلى — العَدْو بأقصى قوتهم في المراحل المبكرة من السباق؟ ألا ينبغي أن يعدو العدَّاء بأقصى سرعته طوال مسافة السباق من أجل تعظيم أدائه بدلًا من زيادة سرعته على نحو مفاجئ قرب نهاية السباق؟

رغم أن قوة الأوتار تقلُّ عن قوة الفولاذ المطاوع (نحو ٤٥٠ ميجا باسكال)، فإنها أقلُّ منه كثافةً بسبع مرات؛ ومن ثم تُعَدُّ أقوى من هذا الفولاذ عند المقارنة بينهما وزنًا بوزن.

(٦) تأثيرات الموقع الجغرافي على الأرقام القياسية للقفز العالي

منذ وقت نيوتن ونحن نعرف أن القيمة الفعالة لعجلة الجاذبية تعتمد على كلٍّ من الارتفاع ودوران الأرض عند أي دائرة عرْض بعينها. في الواقع، ثمة تعبير رياضي معروف جيدًا لحساب لأي ارتفاع وأي دائرة عرض. لماذا إذن تأخذ اللجنة التي تؤكد على صحة الأرقام القياسية في ألعاب القوى الموقع الجغرافي في الحسبان، خاصة في منافستَي القفز العالي والقفز الطويل؟

كي تتحرك إلى الأمام، عليك أن تعرِّض نفسَك إلى عدم الاستقرار.

مجهول

(٧) حيلة لاعبي القفز العالي

يستخدم لاعبو القفز العالي تقنية «قفزة فوسبري»، ويَلُفُّون أجسامهم بحيث تكون ظهورهم في الاتجاه إلى الأسفل وهم يجتازون القضيب الموضوع على ارتفاع أعلى كثيرًا من ارتفاعهم. لماذا يقوِّسُون أجسامهم بدرجة كبيرة عند ذِروة القفزة؟ ربما تظن أن المجهود الإضافي الذي سيُستخدم وقتها لقلب سيقانهم فوق القضيب كان من الممكن أن يُستخدم في القفز لارتفاع أعلى! هل يمكن لمركز الجاذبية الخاص بلاعب القفز العالي أن يمر من أسفل القضيب؟

رغم أن مخَّك يؤلِّف نحو ٢ بالمائة فقط من الوزن الإجمالي للجسم، فإنه يستهلك ٢٥ بالمائة من مخزون الدم الإجمالي. وفي الأطفال، أحيانًا ما يستهلك المخ ما يصل إلى ٥٠ بالمائة من مخزون الدم الإجمالي للجسم.

(٨) القفز بالزانة

في منافسة القفز بالزانة، الهدف هو اجتياز أعلى موضع ممكن للقضيب. الرقم القياسي الحالي للقفز بالزانة يتجاوز العشرين قدمًا. ألا ينبغي للقافزين وحسب أن يختاروا أطول الزانات المصنوعة من أفضل المواد (أي تلك المواد ذات المرونة القصوى) ويباشروا منافسة القفز بالزانة، في ظل تساوي كل العوامل كما في القفزات السابقة؟

ليس البرهان عن طريق الاستقراء شائعًا قدر شيوع البرهان عن طريق الترهيب.

أوستن ترين

(٩) كرة السلة

لماذا يكون للدوران الخلفي للكرة أهمية كبيرة عند تصويب كرة السلة؟ فكل لاعب يتدرب على تصويب كرة السلة من أطراف أصابعه مع توجيه دفعة طفيفة من المعصم كي يُضفيَ تلقائيًّا دورانًا خلفيًّا على الكرة.

كل الفنون والعلوم تنبع من صراعنا ضد الموت.

القديس جريجوري النيسي

(١٠) حركة مستحيلة!

قرِّر ما إذا كان بوسعك تنفيذ هذه الحركة: واجِهْ حافَة باب مفتوح بحيث تمس أنفك ومعدتك حافة الباب بينما تمتد قدماك للأمام قليلًا متجاوزة إياه. بعد ذلك حاوِلْ أن تقف على أطراف أصابعك. لماذا من المستحيل عمل هذا؟

اليد البشرية بها اثنا عشر مفصلًا رَزِّيًّا، وخمسة مفاصل عادية، وهو ما يسمح ﺑ ٢٢ درجة من حرية الحركة.

(١١) زمن رد الفعل بالمضرب

في لعبة البيسبول، يبدأ الرامي رميته وهو على مسافة ٦٠ قدمًا و٦ بوصات من لوحة الضارب، لكن الكرة تُرمَى من مسافة أقرب بثلاث أقدام. حين تكون سرعة كرة البيسبول ٩٠ ميلًا في الساعة (١٣٢ قدمًا في الثانية) فإنها تصل إلى لوحة الضارب بسرعة كبيرة. متى يجب على معظم الضاربين البدء في تحريك مضاربهم؟

المصطلح QED هو اختصار لعبارة quod erat demonstrandum باللاتينية؛ وتعني: «وهو المطلوب إثباته»، لكن يمكن أيضًا أن نجعل هذا المصطلح اختصارًا لعبارة quite easily done؛ وتعني: «يمكن تنفيذه بسهولة.»

(١٢) هل يمكن أن تغيِّر كرات البيسبول اتجاهها فجأةً؟

معظم لاعبي البيسبول المحترفين يؤكدون أنهم رأوا كرة مقذوفة وهي تتحرَّك في خط مستقيم، ثم تنحرف فجأة قُبيل الوصول إلى لوحة الضارب مباشرةً. هل يمكن أن يكون هذا السلوك صحيحًا؟ وكيف ذلك؟

العلم هو الإيمان بجهل الخبراء.

ريتشارد فاينمان

(١٣) الكرة المقوَّسة

ما الذي يسبِّب تقوُّس مسار الكرة بعد قذفها؟ في أي اتجاه ستتقوَّس الكرة لو قذفها الرامي بيده اليمنى؟ وماذا لو قذفها بيده اليسرى؟

التنجيم علم في حد ذاته، وهو يحتوي على مجموعة منيرة من المعارف. فقد علَّمني التنجيم أشياءَ كثيرة، وأنا مَدِين له بالكثير. تكشف الأدلة الجيوفيزيائية عن سلطة النجوم والكواكب على ما هو أرضي. وبالتبعية، يعزِّز التنجيم هذه السلطة بقدرٍ ما. ولهذا السبب فالتنجيم أشبه بإكسير الحياة للجنس البشري.

ألبرت أينشتاين

(١٤) تخشين كرة البيسبول

ما الذي يجنيه الرامي من وراء تخشين كرة البيسبول؛ أي حك بقعة على سطح الكرة على سطح خشن بغرض تخشينها؟

فوق السرعة البالغ مقدارها نحو ٢٫٣ متر في الثانية، يستهلك العَدْو طاقة أقل من المشي.

(١٥) مشاهدة الرمية

بعضٌ مِن أفضل ضاربي لعبة البيسبول يزعمون أنهم قادرون على مشاهدة دوران الكرة من لحظة انطلاقها من يد الرامي إلى اللحظة التي تضرب فيها المضرب. ما رأيك؟

المجرِّب يرصد ما لا يمكن تفسيره، والمنظِّر يفسِّر ما لا يمكن رصده.

مجهول

(١٦) المضرب يضرب كرة البيسبول

تعتمد السرعة التي تغادر بها الكرة مضرب البيسبول على موضع الاصطدام بالمضرب. من أجل تحقيق السرعة القصوى للكرة المضروبة، هل الموقع الأفضل هو مركز الاصطدام الخاص بالمضرب؛ أي النقطة على المضرب التي لا تنقل أي زخم من اصطدام الكرة إلى المقبض والعكس؟

من المقبول أن تتمسَّك بفرضيةٍ ما لبعض الوقت، لكن إياك أن تعتنقها طَوَال الوقت.

مجهول

(١٧) التنفس تحت الماء

التنفس تحت الماء على عمق يبلغ مترين (نحو ست أقدام وثماني بوصات) يتم عادةً باستخدام معدَّات غوص. لماذا لا يتنفس الغواص ببساطة عبر أنبوب طويل أو أنبوب تنفُّس تتصل نهايته العليا بعوامة على السطح؟

الارتداد المرِن لحذاء العَدْو يعيد ما بين ٥٤ إلى ٦٦ بالمائة من طاقة الإجهاد؛ وهو معدَّل أقل بفارق كبير من قوس القدم، الذي يعيد ٨٠ بالمائة من الطاقة المخزَّنة به.

(١٨) الغطس من على منصة القفز

بعد أن يقفز لاعب الغطس من على منصة القفز، هل يمكنه أن يبدأ في الشقلبة واللَّف وهو في الهواء بعد أن يكون قد غادر المنصة بوقت؟ أم هل عليه أن يبدأ حركتَي الشقلبة واللف قبل انتهاء تلامسه مع المنصة؟

الجسم البشري يفقد نحو رطلين من الخلايا كل يوم (أغلبهما من الجلد وبطانة الأمعاء).

(١٩) حِيَل القطط

إذا أسقطتَ قطًّا في الوضع المقلوب فوق وسادة طريَّة، فستجد أن القط قد هبط على أقدامه. كيف يمكن لهذا الحيوان أن يحقِّق دورانًا صافيًا في الفضاء دون أن يكون هناك شيء يستند إليه؟

[ينجح العلم من خلال] تعذيب الطبيعة وانتزاع الإجابات منها.

قول منسوب لفرانسيس بيكون

(٢٠) حركة رواد الفضاء

هل يستطيع رائد الفضاء عديم الحركة — بمعنى أنه لا يملك زخمًا زاويًّا مبدئيًّا — تعديل موضعه في أي اتجاه يشاء؟

تستخدم الطبيعة أقلَّ قدرٍ ممكن من أي شيء.

يوهانز كبلر

(٢١) الشعور بضربة الجولف

بعض لاعبي الجولف المحترفين يَعُون اللحظة التي يضرب بها المضرب كرةَ الجولف من خلال الإحساس الذي يشعرون به في أيديهم. هل يحدث هذا الإحساس أثناء الاتصال بالكرة؟

حين سُئل إنريكو فيرمي عن الشيء المشترك بين جميع الفيزيائيين الحائزين على جائزة نوبل، ردَّ بعد فترةِ صمتٍ طويلة قائلًا: «لا يسعني التفكير في شيء واحد بعينه، ولا حتى الذكاء.»

(٢٢) الرقم القياسي للتزلُّج على الجليد

الرقم القياسي المسجَّل للتزلُّج على الجليد هبوطًا للتل أسرع بنحو ٣ أميال في الساعة من سرعة السقوط القصوى لأسفل لنفس الإنسان عبر الهواء؛ أي السرعة الحَدِّية المكتسَبة عبر الهواء أثناء السقوط. ما العملية الفيزيائية المسبِّبة لذلك؟

القوة القصوى التي تستطيع أي عضلة بشرية بذلها تبلغ نحو ٥٠ رطلًا لكل بوصة مربعة، أو ٣٥ نيوتن لكل سنتيمتر مربع.

(٢٣) «انحنِ للأمام أيها المتزلِّج!»

لماذا يصيح معلِّمو التزلُّج في المتدرِّبين الجُدد قائلين: «انحنِ للأمام أيها المتزلِّج»؟ فهذا الاتجاه المتوقَّع للجسد غير طبيعي بالنسبة إلى المبتدئين، الذين يحاول معظمهم البقاء منتصبي القامة. هل نصيحة المدربين صحيحة من المنظور الفيزيائي؟

الموهبة تفعل ما تستطيع فعله،

أما العبقرية فتفعل ما يجب عليها فعله.

مجهول

(٢٤) الاستعداد للمنحدر أثناء التزلُّج

لماذا يتَّبع المتزلِّجون المحترفون أسلوب «القفزة المسبقة»؟ فقبل الوصول مباشرةً إلى حافة جزء منحدِر بدرجة أكبر من بقية المُنحَدَر، يرتفع المتزلِّج مباشرة من وضع الجثوم ويجذب ساقَيْه إلى الأعلى؛ بحيث يجعل زلاجتَيْه تفارقان الأرض قبل الوصول إلى الجزء الأكثر انحدارًا. هل هناك أي مَزِية من وراء اتباع هذا الأسلوب؟

احصل على الحقائق أولًا، ثم يمكنك بعد ذلك تشويهها قدر ما تشاء.

مارك توين

في ظل تساوي ظروف البيئة من حيث الدفء والرطوبة، ستفرز المرأة في المتوسط خلال فترة زمنية مقدارها ٤٠ دقيقة كميةً من العرق تبلغ ٤٠٠ ملِّيجرام، أما الرجل فسيفرز ٦٠٠ ملِّيجرام.

(٢٥) ركوب الدرَّاجة

لماذا يُعَد ركوب الدرَّاجة لقَطْع مسافةٍ ما أيسرَ مِن عَدْو المسافة عينها؟

التدريب البدني، حين يكون إلزاميًّا، لن يؤذي الجسد، لكن المعرفة المكتسَبة تحت القَسْر لن تبقى مطلقًا داخل العقل.

أفلاطون

(٢٦) أسراب الطيور

هل هناك أي مَزِية فيزيائية وراء تحليق أسراب الطيور المهاجرة في تشكيل يشبه الحرف V؟
• مركز الجاذبية الخاص بأي شخص واقف في انتصاب يقع على الخط العمودي الذي يمس الأرض على مسافة ٣ سنتيمترات أمام مفصل الكاحل.
• قدرة القلب لدى الشخص العادي في حالة سكون تبلغ نحو ١ واط، وهو أقل من ١ بالمائة من معدل الأيض.
• درجة حرارة جلد الشخص العاري الجالس في غرفة حرارتها ٢٢ درجة مئوية تبلغ في المتوسط نحو ٢٨ درجة مئوية.
• العطسة تخرج من الأنف بسرعة ١٨٠ ميلًا في الساعة.

(٢٧) التوتر السطحي القاتل

التوتر السطحي هو قوة ملحوظة بالكاد من منظور الحيوانات كبيرة الحجم، إلا أنها قوة قاتلة بالنسبة إلى الحشرات. لماذا؟

كلما أجبنا عن المزيد من الأسئلة، تشكَّكنا في المزيد من الإجابات.

مجهول

ثمة لافتة موضوعة على جدار أحد المختبرات البحثية لطلبة الدراسات العليا تقول: «لا يمكنهم فصلي؛ فالعبيد لا بد أن يُباعوا أولًا.»

(٢٨) سرعات عَدْو الحيوانات*

سرعة العَدْو القصوى على أرض مستوية لا تربطها علاقة تقريبًا بحجم الحيوان. على سبيل المثال، يستطيع الأرنب العَدْو بسرعة تعادل سرعة الحصان. لكن عند العَدْو على طريق صاعد، تتفوَّق الحيوانات الصغيرة الحجم بسهولة على الحيوانات الأكبر حجمًا. فالكلب يعدو على طريق صاعد بسهولة أكبر من الحصان، الذي عليه أن يبطئ من سرعته. ما التفسير القائم على الأبعاد الذي يتَّفق مع هذه النتائج؟

في غياب أي تنفس ملحوظ، يحدث قدر طفيف من البخر من الجلد والرئتين بالجسم البشري يعادل ٦٠٠ جرامًا من الماء يوميًّا.

(٢٩) قوانين الطاقة في كل الكائنات*

مقدار الطاقة المطلوب لاستدامة الحياة في كل الكائنات — بمعنى معدَّل الأيض — يتناسب طرديًّا بالتقريب مع كتلة الجسم مرفوعة إلى القوة ٣ / ٤. ألا ينبغي أن تتناسب متطلبات طاقة الكائن تناسبًا طرديًّا مباشرًا من حيث النمو مع كتلة الجسم نفسها، وليس مع قوة كسرية تقل عن الواحد الصحيح؟

أرى أن ورقة العشب لا تقل في روعتها عن النجوم … أما شجرة العُلَّيْق فمن شأنها أن تزيِّن جنبات السماء.

والتر ويتمان

(٣٠) «البقعة المثالية» في مضرب التنس*

لماذا توجد في مضرب التنس «بقعة مثالية»؟ وأين موضعها؟ هل يمكن أن يملك المضرب أكثر من «بقعة مثالية» واحدة؟

(٣١) نقرات على كرات الجولف؟*

لماذا توجد نقرات على كرات الجولف؟ ألا يزيد وجودها من الاضطراب الهوائي حول الكرة أثناء وجودها في الهواء؟!

• الرجل الذي يبلغ وزنه ٧٠ كيلوجرامًا (١٥٤ رطلًا) يستهلك في الطبيعي نحو ١٠٧ جول يوميًّا. ويبلغ متوسط معدل الأيض الخاص به نحو ١٢٠ واط. يهبط معدل الأيض أثناء النوم إلى ٧٥ واط ويرتفع أثناء الاستيقاظ إلى ٢٣٠ واط.

• يستطيع فهد الشيتا التسارع من سرعة صفر إلى ٤٠ ميلًا في الساعة في ثانيتين وحسب.

جميع الحقوق محفوظة لمؤسسة هنداوي © ٢٠٢٠