בתחילת שנות ה-60 חיפש נער אמריקאי צעיר בשם דיק פוסברי (Fosbury), יליד 1947, את דרכו בעולם הספורט. הוא ניסה את כוחו בכמה ענפי ספורט אך לא הצטיין באף אחד מהם, ובגיל 16 החליט לבסוף להתמקד בקפיצה לגובה. למרות אימונים רבים ויכולת אתלטית טובה, פוסברי לא היה מרוצה מההישגים שאליהם הביאו אותו טכניקות הקפיצה לגובה שהיו מקובלות אז – בעיקר גלילת בטן או קפיצת אוכף. פוסברי חיפש חלופה והחליט לקפוץ אחרת – לאחור, כשגבו אל הרף.
הרעיון אִפשר לפוסברי לשפר את שיאו האישי ביותר מ-15 סנטימטרים, והותיר את מאמניו המומים לנוכח הסגנון החדש והמוזר של הקפיצה לגובה. בהמשך הקריירה הוא המשיך לשכלל את הטכניקה שפיתח, ובגיל 21 הבטיח את מקומו בנבחרת ארצות הברית לאולימפיאדת מקסיקו 1968. במשחקים האולימפיים הדהים פוסברי את העולם בטכניקה החדשה, שבר את השיא האולימפי בענף וזכה במדליית הזהב כשקפץ לגובה של 2.24 מטרים. ארבע שנים לאחר מכן, במשחקים האולימפיים במינכן, כמעט כל המתחרים בקפיצה לגובה אימצו את הסגנון החדש, שנקרא כיום על שמו: קפיצת פוסברי.
סוד הטכניקה
המפתח להבנת ההצלחה של פוסברי טמון במושג הפיזיקלי "מרכז המסה". בכל גוף אפשר לחשב את האופן שבו המסה שלו מתחלקת בתוכו ולמצוא נקודה דמיונית שמייצגת את המיקום הממוצע של כל המסה שלו. לדוגמה, מרכז המסה של עצם שטוח ומלבני יהיה במפגש שני האלכסונים שלו, במרחק שווה מכל פינה. אפשר למצוא את מרכז המסה של עצמים אחרים בעזרת חישובים דומים, או באמצעות איתור נקודת האיזון של העצם, שנמצאת בדיוק מתחת למרכז המסה שלו. כדי לאזן מטאטא, למשל, תוכלו להחזיק אותו במאוזן בשני קצותיו ולקרב אט-אט את ידיכם עד שתיפגשנה. נקודת שיווי המשקל שמצאתם נמצאת בדיוק מתחת למרכז המסה של המטאטא.
גם לנו, בני האדם, יש מרכז מסה. כשאנו עומדים, מרכז המסה של רובנו נמצא באזור הבטן. שינוי תנוחת הגוף עשוי לשנות את מקומו של מרכז המסה. למשל כשאנו מרימים את ידינו, מרכז המסה עולה מעט. לפעמים הוא עשוי אפילו לחרוג מגבולות הגוף. כשאנו מתכופפים קדימה, מרכז המסה נמצא אי שם באוויר לפנינו מתחת לבטן הכפופה. נשמע משונה, אך זהו אכן המיקום הממוצע של כל המסה שלכם בתנוחה הזאת.
מרכז המסה משתנה בהתאם לתנוחת הגוף. מרכז המסה מסומן כנקודה אדומה | Lio Putra, Shutterstock
הסוד הפיזיקלי מאחורי קפיצת פוסברי הוא שבכל שלב ושלב במהלכה מרכז המסה של הקופץ נשאר מתחת לרף, אך גופו מתקמר כך שחלקו עובר מעל הרף. בטכניקות הישנות שקדמו לפוסברי, על הקופץ היה להפעיל די כוח כדי להרים את מרכז המסה שלו לגובה של כמה סנטימטרים מעל לרף כדי לעבור מעליו. קופץ בשיטת פוסברי אינו צריך לעשות את זה – הוא יכול להפעיל אותה כמות כוח, ולהניף את גופו מעל הרף בהדרגה, אף על פי שמרכז המסה שלו נמצא כל הזמן מתחתיו.
קפיצת פוסברי (מימין) מרכז המסה נמצא מתחת לרף, וקפיצת האוכף (משמאל) מרכז המסה מעל לרף | מקור: Sebastian Kaulitzki, Science Photo Library; Wikimedia Commons
למה אחורה?
בקפיצת פוסברי, הקופץ נדרש לרוץ מהר מאוד, בצורה שתאפשר לו להסב את מהירותו האופקית למהירות אנכית. כדי לאבד בתוך כך כמה שפחות אנרגיה צריך לנטוע את הרגל חזק בקרקע ולהישען מעט אחורה. בסגנונות הוותיקים, שבהם הניתור נעשה קדימה, הקופצים היו רוכנים קדימה ברגע הקפיצה. כך הם שמרו על חלק ניכר מהמהירות אופקית שלהם, בלי להמיר אותה למהירות אנכית שיכלה להניף אותם גבוה יותר.
כשפוסברי הבין שעליו להישען אחורה ברגע הקפיצה, הוא שינה גם את הזווית שבה ניגש לניתור כך שהוא הגיע אליו מהצד במקום מלפנים. בדרך הזאת הוא נע בזמן הניתור כמעט במקביל לרף והיה יכול להניח את הרגל המנתרת כמה שיותר צמוד למזרן. כך המהירות האופקית שעוד נותרה לקופץ במהלך שהותו באוויר הביאה אותו לנוע במקביל לרף, במקום להיתקל ברף עקב תנועת הגוף קדימה.
השילוב בין הרצון להישען אחורה ברגע הקפיצה ותנועת הגוף במקביל לרף וכמעט צמוד אליו, הוביל את פוסברי למסקנה שהגב שלו צריך להוביל את התנועה באוויר ולהתקמר מעל לרף.
שלבי קפיצת פוסברי | Inspiring, Shutterstock
מרכז מסה בריצה ובשחייה
מקומו של מרכז המסה חשוב מאוד לא רק בקפיצה לגובה, אלא גם בריצה ובשחייה. מחקר שהשווה את מבנה גופם של רצים למרחקים ארוכים מקניה ומדנמרק מצא שאף על פי שהרצים הדנים היו גבוהים בממוצע בחמישה סנטימטרים מיריביהם הקנייתים, הרגליים של הקנייתים היו ארוכות יותר בשלושה סנטימטרים. אם לא די בכך, רגלי הקנייתים היו גם קלות ודקות יותר באופן משמעותי לעומת אלה של הדנים.
השילוב הזה, של רגליים ארוכות וקלות, העניק לרצים הקנייתים מרכז מסה גבוה יותר מזה של הדנים. אם נדמה את תהליך הריצה לנפילה מתמדת קדימה, מתוך שאיפה לעבור בכל צעד מרחק כמה שיותר גדול במהירות הרבה ביותר, ברור שרצוי שיהיה לרץ המקצועי מרכז מסה כמה שיותר גבוה שמסוגל לצבור כמה שיותר מהירות במהלך הנפילה קדימה.
פלג גוף עליון רחב ורגליים קצרות יחסית מקנים מרכז מסה נמוך. פסל שעווה בדמות השחיין מייקל פלפס | melissamn, Shutterstock
בשחייה, ההפך הוא הנכון, מרכז מסה גבוה הוא חיסרון מכיוון שהוא מקשה על השחיין להוציא את פלג הגוף העליון שלו מהמים. שחיין מיומן שואף להקטין את כוח הגרר הפועל על גופו על ידי הצפת חלק גדול ככל האפשר מנפח גופו אל מעל המים. הוא יתקשה לעשות את זה אם רוב משקל גופו יימצא בפלג גופו העליון. יש יתרון מסוים גם לשחיינים עם רגליים ארוכות, אך הוא מתגמד לעומת היתרון של מוטת ידיים ארוכה, שמאפשרת דחיפת כמות מים גדולה יותר.
אם ניקח שחיין אולימפי ממוצע ורץ אולימפי ממוצע שגובהם זהה, נגלה שהרץ מתאפיין ברגליים ארוכות שמעלות את מרכז המסה שלו למעלה, ואילו לשחיין יש רגליים קצרות ופלג גוף עליון רחב, שמנמיכים את מרכז המסה שלו ומקלים עליו להוציא את פלג הגוף העליון מהמים. כך הם מאפשרים לו להתקדם מהר יותר.
כשם שאצנים ושחיינים משמשים ביתרונות הפיזיקליים שמעניק להם מבנה גופם, ב-1968 ידע אתלט צעיר מפורטלנד לרתום באופן אינטואיטיבי את אותו חוק פיזיקלי כדי להגיע להישג יוצא דופן, ובתוך כך שינה את פני ענף הקפיצה לגובה.
סרטון שיצר אסף בר יוסף: הספורטאי שהשתמש בפיזיקה כדי לשבור שיאי עולם: