علماء الفيزياء يحددون أفضل طريقة علمية للتحكم في الأرجوحة

في تعاون بحثي دولي، طور باحثون من أستراليا واليابان نموذجا لتوصيف الآلية التي يتكيف بها راكبو الأرجوحة مع زيادة التأرجح، بالتوازي مع زيادة مسافة التأرجح.

ويرى الباحثون أنه يجب عليك عزيزي القارئ أن تستند على الأرجوحة إلى الأمام تماما بالقدر الذي تصل فيه إلى وضع التوازن، بحيث تكون السلاسل متجهة إلى الأسفل أيضا.

ولزيادة ذبذبات الحركة، فأنت بحاجة إلى البدء في الميل إلى الخلف عند أعلى نقطة في الحافة الخلفية للأرجوحة قبل البدء في الدفع للأمام مرة أخرى.

نموذج هجين

كتب الباحثون في ورقتهم أنه “لبناء نموذج لديناميكيات دفع الأرجوحة، جمعنا معطيات نموذجين مقترحين بهدف تحديد كيفية تحريك الجزء العلوي من جسم الإنسان لزيادة زخم حركة الأرجوحة”.

يمثل النموذج الأول نموذج التردد الثابت، حيث يتأرجح راكبو الأرجوحة للخلف والأمام بتردد ثابت، مما يخلق نوعا من الموجة الجيبية بأجسامهم. ويعد هذا النموذج جيدا في البداية، لكنه لا يعمل بشكل فعال حين تبدأ مسافة التأرجح في الازدياد.

أما النموذج الثاني، فيتمثل في نموذج الموجة المربعة الذي يقترح أن يقوم الأشخاص بتغيير مدى إسناد أوزانهم تلقائيا بناء على مسافة كل حركة تأرجح ونقطة التوازن الخاصة بها. إلا أن هذا النموذج يشير إلى تعديل متناقض وغير طبيعي في وضعية راكب الأرجوحة، وذلك بشكل يخالف الواقع الذي يشير إلى أن الراكب يغير وضعيته بشكل سلس.

وجرب الباحثون نموذجا مطورا هجينا من كلا النموذجين السابقين على 10 طلاب في المختبر. وطلبوا منهم دفع الأرجوحة بشكل طبيعي من دون لمس الأرض بـ3 أطوال مختلفة لسلاسل الأرجوحة، ومن ثم راقبوا كيفية حركتهم لدفعها.

وكتب الباحثون أن طول سلسلة التأرجح يعد أحد المؤشرات الرئيسية التي تحدد ما يسمى فيزيائيا “ترددات الرنين”، وهي الأزمنة التي تتوافق مع اهتزاز شديد للأرجوحة عند أقل قدر من قوى الدفع الترددية، ويقوم عندها النظام الفيزيائي بتخزين طاقة الاهتزازات.

نموذج يتوافق مع السلوك التلقائي

ووفق تقرير نشر على موقع “ساينس ألرت” (Science Alert)، فقد وجد الباحثون أن المشاركين في التجربة كانوا يدفعون الأرجوحة بما يتوافق مع نموذجهم الرياضي الهجين المطور بشكل تلقائي. وتجدر الإشارة إلى أن النموذج المطور يراعي التغييرات الطفيفة في الوضع والحركة، وفقا لما يريده الشخص، بما في ذلك زيادة سعة التأرجح، أو الحفاظ على السعة الحالية عندما يكون التأرجح في أقصى حد له.

وكتب الباحثون أن ورقتهم توضح أهمية تعديل التردد وأهمية المرحلة الأولية في دفع الأرجوحة، كما أنها توفر نموذجا يشرح ديناميكيات حركة الأرجوحة.

تجدر الإشارة إلى أن الباحثين قد ذكروا أن استشعارنا اللاواعي لقوى الطرد المركزي في الأرجوحة قد يمكننا من القيام بحركات صغيرة، ولكنها تلعب دورا مهما في حركة الأرجوحة. ويركز الباحثون مستقبلا على البحث في السر وراء قيامنا بالآليات التي تحقق التأرجح الأمثل بشكل تلقائي.