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数学者は、5つのツイストと1.5の宙返りでまったく新しいダイビングを作成します
オリンピックのダイビングスポーツは、運動能力と敏捷性にパワー、優雅さ、正確さを兼ね備えています。ダイビングは、離陸、飛行、入水によって判断されます。ただし、最終スコアには、ダイビングの難易度が掛けられます。そのため、完全に実行された単純なダイビングは、部分的に失敗した難しいダイビングよりもスコアが低くなることがよくあります。
このため、ダイビングはますます複雑になっています。 2008年の北京オリンピックでは、最も複雑なダイビングの難易度は3.8と評価されました。これは、2½ツイストの逆2½宙返りでした。今日、最も難しいダイビングは、4.8と評価されたパイクポジションでの逆4½宙返りです。スポーツの世界統治体であるFINAは、より困難なダイビングを予想しています。
そのため、ダイバーは常に改善の方法を探しています。そして、それは興味深い質問を提起します。10メートルのダイビングでいくつのソマーサルトとツイストを組み合わせることができるのでしょうか。
今日、オーストラリアのシドニー大学のウィリアム・トンとホルガー・ダリンの仕事のおかげで、ある種の答えが得られました。彼らは、人体が空中でねじれて曲がる方法の数学的モデルを構築しました。彼らはこれを使用して、純粋な宙返りの動きを純粋なねじれの動きに変換し、また元に戻すことができる、まったく新しい一連の体型の変化を提案しました。
この一連の動きにより、体はかつてないほど速くねじれます。 TongとDullinは、この新しい技術を使用すると、これまでにない複雑さのダイビングを実行できると言います。
彼らのアプローチを誇示するために、彼らは5回のひねりを加えた1.5回の宙返りからなるこれまでに試みられたことのないダイビングを設計しました。彼らはこれを513XDダイビング（FINAのダイビング分類コードに続く）と呼び、近い将来に達成可能になると考えていると言います。
最初にいくつかの背景。物理学の法則は、最終的にダイビングがどれほど迷路になり得るかを制限します。最も重要な制限は重力です。これは、ダイバーが水にぶつかる前に空中で過ごすことができる時間を決定します。 10メートルのプラットフォームから落下するのに1.43秒かかります。これは、適切なジャンプで約1.6秒に増やすことができます。
この時間に完了することができるいくつかの攻撃とねじれの数も制限されています。ダイビングルールは、ダイバーがジャンプするときにねじれるのを防ぎます。代わりに、ねじれは、体の形を変えることによって空中で宙返りの動きを変換することによってのみ達成することができます。
ダイバーが利用できる角運動量の量は、飛行中は一定であり、空中で変更することはできません。したがって、離陸中にダイバーが生成する角運動量の量は非常に重要です。これは、ねじれや宙返りの回数も決定するためです。
ダイバーは、回転しながら腕を動かすことで宙返りをひねりに変えることができます。両腕を上げた状態から始めて、片方の腕を下げると体がねじれ、再び上げるとねじれ動作が停止します。腕が動く速度がねじれの速度を決定します。きびきびとした動きはより多くの衝動を生み出すので、より速いねじれにつながり、落下中にダイバーがさらにねじれることを可能にします。
Tong and Dullinからの新しい動きは、腕の動きのより長いシーケンスを使用して、さらに多くのねじれ運動を生成します。宙返りのダイバーは、前と同じように、両腕を伸ばした状態で開始し、左腕を横に倒します。
しかし、次の動きはまったく新しいものです。次にダイバーは左腕を上げ、同時に右腕を下げます。これにより、ねじれの速度が増加します。次に、ダイバーは右腕を上げ、同時に左腕を下げます。最後に、ダイバーが左腕を上げて、両方が再び頭の上にくるようにします。これにより、ねじれ動作が停止し、ダイビングが終了します。もちろん、これはすべて、ダイバーが1½ターンの間宙返りをしている間に発生する必要があります。
DullinとTongは、体の生物数学モデルを使用して、これらすべてがどのように行われるかをシミュレートします。特に、彼らは、ダイバーが離陸中に中程度のレベルの角運動量しか生成しないと仮定して、5回のねじれと1½宙返りを行うのにかかる時間を計算し、1.8秒で実行できることを示しています。
これはダイバーが空中に持っているよりも長いです。しかし、ペアは、利益を上げるにはさまざまな方法があると言います。明らかな方法は、離陸中の角運動量の量を増やすことです。また、ダイバーは腕と脚を伸ばして完全な1½宙返りを達成するためにかなりの時間（0.4秒）を費やします。これは、タックまたはスパイクの位置を取ることで減らすことができます（ただし、モデルにはまだこれらの位置を組み込むことができません）。
これらの変更は、世界クラスのダイバーにとって達成可能であるはずです、とDullinとTongは言います。これにより、現実世界のアスリートは原則として513XDダイビングを実行できると結論付けることができます。
これは、競技で成功すればダイビングのスポーツに革命をもたらすだろうと彼らは言います。数学モデルを使用して理論的に設計されたダイビングは、モデルがタックやパイクなどの他の体型の変化を取り入れ始めるときに、他の変化への道を開きます。
もちろん、まだ513XDダイビングを試みたダイバーはいません。 513XDダイビングをシミュレートすることで、コーチやアスリートに洞察力とモチベーションを提供し、いつかダイビングが競技で実行されるようにしたいと考えています。
この作品は、空中スキーやスノーボードなどの他のスポーツにも応用できます。また、純粋な宙返りから純粋なねじれへの変換（およびその逆）は、空中飛行時間が要因ではない宇宙操縦性に適用されます、とチームは言います。
これは、数学的モデリングと工学の原則を使用してスポーツの性質を変える興味深い作品です。そして、513XDでチャンスがあれば、ダイバーに知らせてください。あなたの試みのビデオを見てみたいです。
参照： arxiv.org/abs/1612.06455 ：新しいねじれ宙返り—513XD