Физиката на "най-трудното движение" в балета - Арлийн Сугано

Вижте целия урок: http://ed.ted.com/lessons/the-physics-of-the-hardest-move-in-ballet-arleen-sugano

В третото действие на "Лебедово езеро" Черният лебед изпълнява серия от завъртания, която изглежда безкрайна, подскачайки нагоре-надолу на палците на едния си крак, докато се върти пак и пак, и пак около себе си ... 32 пъти. Как въобще е възможно това движение, наречено fouetté? Арлийн Сугано разкрива физиката зад този известен балетен пирует.

Урок от Арлийн Сугано, анимация от Dancing Line Productions

В третия акт на "Лебедово езеро"

Черният лебед изпълнява една серия
от завъртания, която изглежда безкрайна,

подскачайки нагоре-надолу
на палците на единия си крак,

докато се върти пак и пак, и пак
около себе си 32 пъти.

Това е една от най-трудните серии
в балета

и през тези 30 или повече секунди

балерината изглежда сякаш
ще се движи вечно.

Тези ефектни завъртания
се наричат fouettés,

което означава "разбит" на френски

и описва невероятната способност на
балерината да се върти бързо без да спира.

И докато се възхищаваме на fouetté,
можем ли да разгадаем физиката зад него?

Балерината започва пируета, оттласквайки
се с крак, за да създаде въртящ момент.

Но трудната част е да поддържа въртенето.

Докато се върти,

триенето между балетните палци и пода

и донякъде това между тялото ѝ и въздуха

намаляват импулса ѝ.

Тогава как продължава да се върти?

След всяко завъртане балерината спира
за част от секундата с лице към публиката.

Поддържащият ѝ крак стъпва на земята

и после тя се завърта,
като той се изправя отново на палци,

натискайки пода, за да създаде
минимален нов въртящ момент.

В същото време, ръцете ѝ се отварят,
за да ѝ помогнат да запази равновесие.

Пируетите са най-сполучливи, ако
центърът ѝ на гравитация остане постоянен,

a една опитна балерина може да
запази вертикална ос на въртене.

И разперените ръце, и кракът,
създаващ въртящия момент

помагат да се направи fouetté.

Но истинската тайна и причината
почти да не забелязвате паузата е,

че другият крак никога не спира.

В мига на паузата

вдигнатият крак на балерината се изправя
и се измества отстрани

преди отново да се сгъне в коляното.

Оставайки в движение, този крак запазва
част от импулса на завъртането.

Когато кракът се прибере към тялото,

запазеният импулс се предава
обратно на тялото на балерината,

привеждайки я в движение, докато
тя отново се вдига на палци.

С изпъването и свиването на крака
на балерината при всяко завъртане

импулсът се предава
от крака на тялото и обратно,

поддържайки я в движение.

Истински добрата балерина може да се
завърти повече от веднъж след всяко

изпъване на крака по два начина.

Първо, тя може да изпъне крака си по-рано.

Колкото по-дълго кракът е изпънат,
толкова повече импулс ще съхрани

и повече импулс ще може да върне
на тялото, когато се прибере.

По-голям момент на импулса означава,
тя да направи повече завъртания

преди да се наложи да презареди
изгубеното при триенето.

Другата ѝ възможност е

да прибере ръцете или крака си
по-близо до тялото

веднага щом се изправи на палци.

Защо това има ефект?

Както всеки друг пирует в балета,

fouetté се управлява
от момента на импулса,

който е равен на ъгловата скорост
на балерината по инерционния ѝ момент.

С изключение на изгубеното при триенето,

моментът на импулса трябва да остане
постоянен, докато балерината е на палци.

Това се нарича запазване
на момента на импулса.

Инерционния момент може да се разглежда

като съпротивлението на едно тяло
на въртеливото движение.

То нараства, когато повече маса е
разположена по-далече от оста на въртене

и намалява, когато масата е по-близо
до оста на въртене.

Когато тя прибере ръцете си
по-близо до тялото,

инерционният ѝ момент намалява.

За да се запази момента на импулса,

ъгловата ѝ скорост -
скоростта, с която се върти

трябва да се увеличи,

позволявайки същият по големина
запазен момент

да я поддържа при
многобройните завъртания.

Сигурно сте виждали фигуристите
да правят същото,

въртейки се все по-бързо и по-бързо
с прибрани ръце и крака.

В балета на Чайковски,
Черният лебед е магьосница

и нейните 32 завладяващи fouettés
наистина изглеждат почти свръхестествено.

Но не магия ги прави възможни.

Това е физика.