Balet nadprzewodzący w Berkeley, fizyka udanych koszykarskich rzutów wolnych – Świat Fizyki

Balet nadprzewodzący w Berkeley, fizyka udanych koszykarskich rzutów wolnych – Świat Fizyki

Znacznik czasu: 1 września 2023 12:10

Druty nadprzewodzące
Idealne kable: przewody nadprzewodzące przeznaczone do LHC w CERN (dzięki uprzejmości: Berkeley Lab)

Pytanie quizowe: ile kilometrów nowych kabli nadprzewodzących produkuje się w Kalifornii dla nowej generacji magnesów skupiających w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN w Genewie?

Jeśli Twoja odpowiedź brzmi „ponad 2220 km”, masz rację – według Lauren Biron z Lawrence Berkeley National Laboratory. To właśnie tam produkowanych jest 111 kabli na potrzeby modernizacji LHC o wysoką jasność. Oczekuje się, że modernizacja zakończy się w 2029 r., kiedy magnesy zostaną wykorzystane do skupiania wysokoenergetycznych protonów i jąder w maleńkich punktach zderzenia w ogromnych detektorach LHC.

Każdy kabel jest wykonany poprzez skręcenie 40 pojedynczych żył nadprzewodzącego drutu niobowo-cynowego wokół rdzenia ze stali nierdzewnej. Druty nie mogą się stykać, a Ian Pong z Berkeley Lab, który kieruje tym przedsięwzięciem, opisuje ten proces jako balet. „Mamy 40 tancerzy – szpul drutu – piruetujących po okręgu przez około trzy godziny, a naszym obowiązkiem jest dopilnowanie, aby podczas całego występu nie zdarzył się ani jeden pominięty krok” – zastanawia się Pong.

Produkcja kabli to tylko część wkładu Stanów Zjednoczonych w modernizację LHC. Projekt modernizacji akceleratora (AUP) obejmuje także Laboratorium Krajowe w Brookhaven, Krajowe Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych na Uniwersytecie Stanowym Florydy oraz Narodowe Laboratorium Akceleratorów Fermi.

Po opuszczeniu Berkeley kable są zwijane w cewki i poddawane obróbce cieplnej w Brookhaven Lab i Fermilab. Cewki są następnie wysyłane z powrotem do Berkeley, gdzie cztery cewki są montowane w magnesy kwadrupolowe.

Technologia przechwytywania ruchu

Przebywając w USA, naukowcy z Uniwersytetu w Kansas wraz ze współpracownikami wykorzystali technologię przechwytywania ruchu, aby zbadać, dlaczego niektórzy koszykarze lepiej niż inni wykonują rzuty wolne. Jeżeli nie jesteś zaznajomiony z grą, rzut wolny wykonuje się bez sprzeciwu z odległości 4.6 m od kosza. Zespół zdefiniował strzelca skutecznego jako osobę, która trafia w cel przez 70% lub więcej czasu, a w badaniu wzięło udział 34 mężczyzn – każdy z nich miał co najmniej czteroletnie doświadczenie w grze w koszykówkę.

Każdy badany wykonał 10 rzutów wolnych, a jego ruchy zostały uchwycone przez dziewięć szybkich kamer o wysokiej rozdzielczości. Zdjęcia pokazały, że doświadczeni strzelcy mieli większą kontrolę nad ruchem ciała. Co więcej, sukces wiązał się ze szczytami w dolnej części kolana i środka masy oraz niższymi średnimi prędkościami kątowymi w porównaniu z niedoświadczonymi strzelcami. Naukowcy odkryli również, że biegli strzelcy wypuszczali piłki do koszykówki na większych wysokościach i mieli mniej pochylony do przodu tułów w momencie wypuszczenia piłki.

„Odkrycia te sugerują, że ruch podczas strzelania do koszykówki nie jest tak prosty, jak niektórym się wydaje. Efektywności strzelania nie można po prostu przypisać jednej zmiennej biomechanicznej. Opiera się na połączeniu wielu segmentowych ruchów ciała wykonywanych w kontrolowany sposób” – wyjaśnia Dimitrije Cabarkapa, który jest zastępcą dyrektora Jayhawk Athletic Performance Laboratory na Uniwersytecie w Kansas.

Wyniki badań opisano w czasopiśmie Granice w sporcie i aktywnym życiu.

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki