17

Kinematika

Rychlost

Když se snažíme říci, že někdo je pomalý nebo rychlý, popisujeme kvalitativně jeho rychlost nebo vektor rychlosti. V biomechanice se snažíme také o kvantitativní popis rychlosti.

Průměrná rychlost26

Skalární veličina průměrná rychlost v je podíl dráhy s a doby t, za kterou byla dráha uražena:

Její jednotkou v soustavě SI je metr za sekundu, tedy jednotka dráhy dělená jednotkou času (m/s). Jistě znáte další často používanou jednotku kilometr za hodinu (km/h). Průměrná rychlost je důležitá pro popis výkonu v mnoha sportovních disciplínách. V těch disciplínách se stejnou dráhou, kterou musí závodníci urazit, je rychlost přímo mírou úspěchu. Jsou to například závody v běhu na lyžích. Vítěz je závodník, který překoná určenou vzdálenost v co nejkratším čase. Průměrná rychlost závodníka je uražená vzdálenost dělená výsledným časem závodníka. Výsledná průměrná rychlost vítěze bude vždy větší než rychlost všech ostatních závodníků.

Průměrná rychlost nám však mnoho neříká o průběhu závodu. Nenese informaci o tom, jak rychle urazil závodník jednotlivé úseky dráhy. Nevíme, jaká byla jeho maximální rychlost, kdy zrychlil a kdy zpomalil. Trenér obvykle potřebuje vědět, jak rychlý byl jeho svěřenec na startu nebo například v závěrečném sprintu.

Konkrétním příkladem využití průměrné rychlosti může být taktika běhu stanovená před maratonem. Každý běžec si může zvolit vodiče, podle kterého poběží. V roce 2011 na Pražském maratonu běžel například vodič na výsledný čas 03:00:00 (hod:min:s) podle tabulky 1.

Tabulka 1 Mezičasy a průměrné rychlosti vodiče na úsecích 1-5, 10-15, 20-25, 30-35 a 40-maraton, který běží na čas 3 hodiny.

Uběhnutá vzdálenost (m)Mezičas (hod:min:s)Průměrná rychlost úseku (m/s)
1 0004:283,73
5 00022:20
10 00043:503,94
15 00001:05:00
20 00001:25:103,90
25 00001:47:30
30 00002:09:003,97
35 00002:30:00
40 00002:51:304,17
42 12503:00

Průměrné rychlosti se v průběhu závodu často mění, a pokud je závodník zná, může následně korigovat svůj trénink. Kdybychom úseky na kterých měříme čas, přiblížili téměř nule, hovoříme o okamžité rychlosti.


Okamžitá rychlost je podíl uražené dráhy a doby, za kterou byla dráha uražena za předpokladu, že tato doba je velice krátká (téměř se blížící nule).


Rychlost posunutí27

Rychlost posunutí můžeme definovat jako podíl posunutí daného tělesa a doby, za kterou k němu došlo. Protože posunutí je vektor, také výsledek tohoto podílu bude vektor. Někdy potřebujeme znát jednotlivé složky vektoru rychlosti posunutí. Úplně stejně jako jsme si rozkládali sílu, můžeme rozložit i vektor rychlosti posunutí.

Při plaveckých závodech nás bude zajímat spíše velikost průměrné rychlosti. Naopak v případě závodníka, který závodí v alpském lyžování, nás příliš nezajímá, jakou průměrnou rychlostí jel, ale jaká byla velikost rychlosti posunutí, tedy jak rychle se posunul z místa startu do cíle, nikoliv jak rychle objížděl branky. Kratší čas jízdy pak může docílit i závodník s menší průměrnou rychlostí, než jeho soupeř, pokud zvolil výhodnější trajektorii sjezdu.

Důležitost rychlosti

Je mnoho sportů, ve kterých zvítězí sportovci s největší průměrnou rychlostí na trati. Rychlost je samozřejmě důležitá i ve sportech, ve kterých je pouze jedním z faktorů ovlivňujících sportovní výkon. Podívejme se třeba na tenisové podání. Míček po dobrém podání letí rychlostí až 100 - 200 km/h a je velice těžké ho odehrát zpět. Proč? Čím rychleji míček letí, tím méně času má protihráč k provedení pohybové akce. Například Ivan Karlovič je schopen provést podání rekordní rychlostí 251 km/h, což je asi 70 m/s28. Vzdálenost místa podání od protihráče je přibližně 24 m. Kolik času má protihráč, aby reagoval na podání Ivana Karloviče?

Protihráč má pouze asi 0,3 s k pohybové akci, při které musí odehrát velice přesně míč. Vidíme, že v tenise je rychlostí projektilu determinován čas, který mají hráči ke zvládnutí úderu, případně k přemístění se do místa, v němž jej mohou zahrát. Stejně tak ve sportech jako například fotbal, florbal, hokej a házená je rychlost letících projektilů důležitá pro brankáře, neboť určuje, kolik času mají, aby projektil chytili.

Rychlost je pozitivně ovlivňující činitel výkonu například skokanů do dálky, trojskokanů, skokanů do výšky nebo skokanů na lyžích. Gymnasté potřebují vysokou rychlost náběhu na můstek při přeskoku aby mohli následně vykonat potřebný počet rotací.



26 V anglicky mluvících zemích se tento pojem označuje slovem „mean speed“.Zpět

27 V anglicky mluvících zemích používají pojem „velocity of the displacement“.Zpět

28 Toto podání s rekordní rychlostí bylo naměření v roce 2011 při utkání Davisova poháru mezi Chorvatskem a Německem. Zpět