Nhảy xuống phải co gối vì co gối kéo dài thời gian cơ thể dừng lại, nhờ đó lực mặt đất tác dụng lên chân giảm đi nhiều lần. Đây là nguyên lý xung lượng: muốn làm thay đổi một lượng động lượng nhất định, lực nhân thời gian luôn bằng một hằng số. Tiếp đất thẳng chân, cơ thể dừng trong vài phần trăm giây, lực có thể gấp mười lần trọng lượng. Co gối, kéo dài thời gian lên vài lần, lực giảm tương ứng.
Xung lượng: lực nhân thời gian
Định luật II Newton viết theo động lượng: F · Δt = Δp. Vế trái gọi là xung lượng của lực. Vế phải là độ thay đổi động lượng.
Khi bạn nhảy xuống và dừng lại, Δp là cố định: bằng khối lượng nhân vận tốc lúc chạm đất. Bạn không đổi được nó (trừ khi nhảy từ chỗ thấp hơn). Nhưng bạn đổi được Δt — thời gian dừng. Và vì F = Δp / Δt, thời gian dừng càng dài, lực càng nhỏ.
Tính thử: nhảy từ độ cao 1 mét
Một người 60 kg nhảy từ bậc cao 1 m xuống. Vận tốc lúc chạm đất v = √(2·g·h) = √(2 × 9,8 × 1) ≈ 4,4 m/s. Động lượng cần triệt tiêu: 60 × 4,4 ≈ 264 kg·m/s.
| Cách tiếp đất | Thời gian dừng (ước lượng) | Lực trung bình thêm vào | Gấp bao nhiêu lần trọng lượng |
|---|---|---|---|
| Thẳng chân, gót chạm trước | 0,02 giây | khoảng 13.200 N | khoảng 22 lần |
| Hơi chùng gối | 0,1 giây | khoảng 2.640 N | khoảng 4,5 lần |
| Co gối sâu, tiếp đất bằng mũi chân | 0,3 giây | khoảng 880 N | khoảng 1,5 lần |
Các con số thời gian là ước lượng để minh hoạ; con số thực tế phụ thuộc mặt đất, giày và kỹ thuật. Nhưng xu hướng thì rõ: kéo dài thời gian dừng gấp 15 lần thì lực giảm 15 lần. Lực trung bình thực tế còn phải cộng thêm trọng lượng người (khoảng 590 N), và lực đỉnh trong cú tiếp đất thường lớn hơn lực trung bình.
Cơ thể có "bộ giảm chấn" tự nhiên
Khi tiếp đất đúng cách, cơ thể dùng nhiều khớp nối tiếp nhau như một hệ lò xo:
- Cổ chân: tiếp đất bằng phần trước bàn chân, gót hạ xuống sau. Gân Achilles và cơ bắp chân co giãn, hấp thụ đợt lực đầu tiên.
- Đầu gối: gập dần, cơ đùi trước co lại để hãm.
- Hông: đẩy hông ra sau như ngồi xuống ghế, cơ mông tham gia hấp thụ.
- Thân trên: hơi đổ về trước để giữ trọng tâm trên bàn chân.
Mỗi khớp góp thêm một chút thời gian và một đoạn đường hãm. Tiếp đất thẳng chân thì gần như toàn bộ lực dồn lên xương, sụn khớp gối, khớp háng và cột sống. Nhiều chấn thương dây chằng chéo trước khớp gối ở vận động viên bóng rổ, bóng chuyền xảy ra khi tiếp đất sau cú bật nhảy với gối thẳng hoặc gối khuỵu vào trong. Các chương trình phòng ngừa chấn thương trong thể thao thường dạy kỹ thuật tiếp đất "mềm, gối hướng theo mũi chân".
Lăn tròn: biến cú rơi thẳng thành chuyển động ngang
Khi rơi từ cao hơn hoặc đang chạy nhanh, co gối thôi chưa đủ. Lính dù được huấn luyện kỹ thuật tiếp đất gọi là PLF (parachute landing fall): chạm đất bằng mũi chân, rồi lần lượt bắp chân, đùi, hông, lưng lăn nghiêng xuống đất. Người tập parkour và võ thuật học cách lăn chéo qua vai.
Lăn có hai tác dụng: kéo dài thời gian dừng thêm nữa, và chuyển một phần động lượng thẳng đứng thành chuyển động lăn ngang, rải lực ra trên diện tích lớn của cơ thể. Lưu ý: những kỹ thuật này cần học có hướng dẫn viên, tập trên thảm, bắt đầu từ độ cao rất thấp.
Cùng một nguyên lý, ở khắp nơi
- Đệm nhảy cao, đệm nhảy sào: lớp đệm dày hàng chục centimét giúp vận động viên rơi từ 5–6 m vẫn an toàn.
- Thảm thể dục dụng cụ: dày và mềm hơn ở vị trí tiếp đất sau các động tác nhào lộn.
- Túi khí ô tô: kéo dài thời gian đầu người dừng lại từ vài phần nghìn giây (đập vào vô lăng) lên vài phần trăm giây.
- Bắt quả trứng sống: người tham gia thi ném bắt trứng phải đưa tay lùi theo quả trứng khi bắt, nếu không trứng vỡ.
- Võ sĩ "đỡ đòn": lùi người theo cú đấm để giảm lực tác động.
- Bao bì xốp, túi khí đóng hàng: giữ đồ dễ vỡ khi thùng bị rơi.
- Mũ bảo hiểm: lớp xốp bên trong bị nén lại, kéo dài thời gian đầu dừng.
Với trẻ em và người lớn tuổi
Trẻ em rất thích nhảy từ bậc thềm, ghế, cầu trượt xuống. Hướng dẫn trẻ tiếp đất bằng hai chân, co gối "như con ếch" là một kỹ năng an toàn đơn giản mà hiệu quả. Sân chơi tốt có nền cao su, cát hoặc vỏ gỗ bên dưới cầu trượt, xà đu — đó chính là cách kéo dài thời gian dừng khi trẻ ngã.
Với người lớn tuổi, xương giòn hơn và phản xạ chậm hơn, tránh nhảy từ bậc cao là cách tốt nhất. Ai có bệnh xương khớp nên hỏi bác sĩ về các bài tập phù hợp; không tự tập nhảy bật khi chưa được đánh giá.
Góc nhìn hôm nay: tự cảm nhận xung lượng
- Thả trứng vào bao gối: thả một quả trứng sống từ độ cao 50 cm xuống chiếc gối dày đặt trên sàn — thường không vỡ. Thả xuống sàn gạch thì vỡ. (Làm trên khay để dễ dọn.)
- Bắt bóng nước: ném bóng bay chứa nước cho nhau, ai giữ tay cứng là bị vỡ bóng ướt người.
- Nghe tiếng chân: nhảy nhẹ tại chỗ với gối thẳng rồi với gối chùng. Tiếng "thịch" nhỏ hẳn đi khi chùng gối — âm thanh nhỏ hơn cho thấy lực va nhỏ hơn.
Muốn đọc thêm về kỹ thuật tiếp đất phòng chấn thương, có thể tìm các chương trình phòng ngừa chấn thương được nghiên cứu nhiều như FIFA 11+ (của Liên đoàn Bóng đá Thế giới), có phần bài tập bật nhảy và tiếp đất.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao nhảy từ trên cao xuống phải co chân?
Co chân kéo dài thời gian cơ thể dừng lại khi chạm đất. Theo nguyên lý xung lượng, cùng một độ thay đổi động lượng, thời gian dừng càng dài thì lực tác dụng càng nhỏ, nên co gối giảm lực lên xương và khớp nhiều lần.
Xung lượng là gì?
Xung lượng là tích của lực và thời gian lực tác dụng, bằng độ thay đổi động lượng của vật. Công thức F nhân Δt bằng Δp cho thấy có thể giảm lực bằng cách kéo dài thời gian tác dụng.
Tiếp đất thẳng chân nguy hiểm thế nào?
Tiếp đất thẳng chân làm cơ thể dừng trong vài phần trăm giây, lực có thể gấp hàng chục lần trọng lượng, dồn lên xương, sụn khớp gối, khớp háng và cột sống. Đây là nguyên nhân của nhiều chấn thương khớp gối khi chơi thể thao.
Vì sao đệm nhảy cao giúp vận động viên an toàn?
Đệm dày và mềm bị nén dần khi vận động viên rơi xuống, kéo dài thời gian và quãng đường dừng lại. Lực tác dụng lên cơ thể nhờ đó giảm đi rất nhiều so với rơi xuống nền cứng.
Cách dạy trẻ tiếp đất an toàn?
Dạy trẻ tiếp đất bằng hai chân, phần trước bàn chân chạm trước, co gối như con ếch và giữ gối hướng theo mũi chân. Cho trẻ chơi ở sân có nền mềm như cao su, cát và không nhảy từ chỗ quá cao.