ウサイン・ボルトの記録破りの短距離走の物理学

2009年、ベルリンで開催された世界選手権で、ウサイン・ボルトは100メートル走を9.58秒で走り、自身のそれまでの世界記録を0.11秒上回った。歴史が示すように、この記録は破るのがますます難しくなってきており（そして、人類のスピードの限界に近づいているのかもしれない）、物理学者にとって、新たな記録破りのパフォーマンスはどれも興味をそそるものとなっている。本日、ヨーロッパ物理学ジャーナルに掲載された研究は、ボルトの歴史的偉業を物理学的に検証している。

統計:
身長: 6フィート5インチ。
距離: 100m
時間: 9.58秒
終端速度: 12.2 m/s (27.3 mph)
平均力: 815.8 ニュートン
追い風: 0.9 m/s (~2 mph)

研究者たちは、レース当日のおおよその条件 (気温、高度、ボルトの表面積) と、レースのレーザー速度ガード装置 (ボルトの位置と速度を 0.1 秒ごとに測定) の測定値を使用して、ボルトが克服した膨大な抗力を計算することができました。ボルトはレース中に 81.58 kJ のエネルギーを使用しましたが、そのエネルギーの 92.21% が抗力によって吸収されました。さらに、ボルトの最大出力は、レース開始からわずか 0.89 秒後に 2619.5 ワットに達しました。これは、大型掃除機 (または Pirate Bay) を動かすのに十分なエネルギーです。

研究者の方程式はボルトの実際のパフォーマンスと完璧に一致したため、仮説に基づいた予測も可能だった。ベルリンで追い風がなかったら、ボルトは9.68秒で走っていただろう。追い風が2m/sと強かったら、9.46秒（これは実際に人間が走れるとされる最高速度の限界を上回っていただろう）で走っていただろう。そしてもちろん、「ボルトが大気の密度がはるかに低い惑星で走っていたら、驚異的な記録を達成できただろう」と主任研究者はプレスリリースで述べている。しかし、この方程式は長距離短距離走には当てはまらない。彼らの計算では、100mレースではランナーが「一定の水平方向の力」を維持できると想定しているのに対し、400mレースでは長時間の運動により力が徐々に弱まると想定しているからだ。近いうちに誰かがボルトの並外れた偉業を破るには、地球外の環境が必要になるかもしれない。彼はほぼ超人だ。