La física en el deporte: salto con pértiga
En un mes se inician los Juegos Olímpicos 2016, en Río de Janeiro.
Los ojos del mundo estarán puestos en la competición y en el rendimiento de los atletas. Muchos de ellos con desempeños que nosotros, simple mortales, no creemos ser posibles y alcanzando hechos extraordinarios!
Por eso, es interesante comprender como algunos de estos deportes funcionan y cuales acciones de los atletas pueden ser decisivas en la búsqueda por una medalla. Ya hablamos aquí en el blog de la física presente en deportes olímpicos como la natación, el atletismo y, más específicamente, en los 200 metros. Hoy, vamos a esclarecer como funciona el salto con pértiga.
El deporte tiene origen en Europa, cuando las personas utilizaban largas y finas pértigas para saltar de un lado hacia otro de arroyos y canales. Con el pasar del tiempo, esta técnica fue incorporada en competiciones que medían la distancia, y no el altura. El deporte como conocemos hoy surgió en aproximadamente 1850, en Alemania.
La modalidad fue introducida en los Juegos Olímpicos griegos, en 1896. Los récords mundiales establecidos son de 6,1 metros para los hombres, altura alcanzada por el francés Renaud Lavillenie, y 5,06 metros para las mujeres, marca de la rusa Yelena Isinbayeva.
Física
El movimiento realizado por los atletas en el salto con pértiga se caracteriza básicamente por la transformación de la energía cinética en energía potencial gravitacional.
Para conseguir alcanzar grandes alturas, el atleta necesita correr el máximo que puede, mientras carga la pértiga, acumulando energía cinética y posicionar la pértiga en el encaje en el suelo y transformar esta energía cinética en energía potencial elástica, deformando la pértiga que dará empuje al atleta, levantándolo a determinada altura, y se vuelve energía potencial gravitacional al alcanzar la altura máxima posible.
La velocidad alcanzada durante la corrida define la energía cinética disponible para el salto. Considerando que esta energía no sea dispersada por otros factores, como la resistencia del aire, la energía potencial gravitacional en la altitud máxima será la misma energía acumulada en el final de la corrida. Podemos calcular la altura que un atleta irá a alcanzar a partir de la siguiente ecuación:
En que ‘m’ es la masa del atleta, ‘v’ es la velocidad alcanzada en el final de la corrida, ‘g’ es la aceleración de la gravedad y ‘h’ es la altura máxima atingida.
La masa está presente en los dos lados de la ecuación y, siendo así, puede ser descartada. Sabiendo los valores de la velocidad final del atleta y que la aceleración gravitacional es igual a 9,8 m/s, es fácil encontrar la altura máxima que el atleta puede alcanzar.
Utilizando los valores comunes de velocidad máxima de 10 m/s para hombres y un poco menos para mujeres, 9 m/s, podemos llegar al valor de 5,1 y 4,0 metros de altura. Sin embargo, considera que este valor corresponde al centro gravitacional del atleta, que se localiza en el centro de su cuerpo, no en el suelo, entonces podemos añadir 1 metro a este resultado y llegamos a 6,1 metros para hombres y 5 metros para mujeres, valores muy semejantes a los récords registrados.
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No existe ningún hombre pertiguista que clave a 10 m/s, ni ninguna mujer a 9 m/s. Los datos se han amañado para que dé el resultado correcto. Las velocidades máximas de los hombre no superan los 9.5 m/s, lo que supondría una elevación de 4.60 metros de elevación de su centro de gravedad, es decir 5.60 metros. A eso hay que restarle la gran energía absorbida en el choque contra el cajetín (alrededor del 10%), lo que daría una altura de 5.15 metros. ¿Por qué han conseguido saltar más de 6.15 metros?, pues por el grandísimo trabajo que realiza el atleta con su musculatura durante el salto; primero ayudando a un mayor doblaje y luego elevando su cuerpo mientras la pértiga se desdobla.