北京冬奥会马上就要开始啦!冬奥会里有太多让人看不懂、甚至没听过的比赛项目,比如冰壶 、钢架雪车、冬季两项、自由式滑雪U型池,这些项目的规则是什么?速度滑冰和短道速滑、高山滑雪和越野滑雪、大跳台和自由式滑雪大跳台名字傻傻分不清,它们有什么区别?背后又有什么样的物理原理?
花样滑冰是一项把惊险与美丽发挥到极致的运动,而跳跃和旋转又是花样滑冰里最精彩的一刻。你知道这里蕴藏着哪些物理知识吗?
首先,运动员会张开双臂,抬起一条腿开始旋转。此后他会收起双臂和腿,旋转速度就会加快,这是物理原理 ——角动量守恒在起作用。
角动量守恒是说:一个转动的物体,在没有外力矩的时候,转动惯量和角速度的乘积是不变的。转动惯量描述各部分质量与到转轴距离的关系,物体的质量越大,质量分布和转轴越远,转动惯量就越大。而角速度描述转动快慢,角速度越大,转动就越快。
最初,运动员伸出双臂和腿,质量分布与转轴距离远,转动惯量大,所以角速度慢;后来运动员收起双臂和腿,质量分布与转轴近,转动惯量小,所以角速度就快了。
而且,如果你仔细观察花样滑冰的冰刀,会发现冰刀的前方有锯齿。这个锯齿可是大有讲究的!在运动员旋转时,其实是在向后滑冰,用前半部刀刃接触冰面,前方的锯齿能够起到很好的稳定作用,让运动员不至于摔倒。而且,当运动员腾空而起,再落回冰面的时候,也是前方的锯齿先接触冰面,并且深凿入冰,这样才能让运动员迅速稳住。
当然,花样滑冰最好看的还是男女双人中的抛跳。在抛跳前,男运动员会伸臂用力拉女运动员,自身速度减小,女运动员速度增大,把自身的速度转移到女运动员身上,在物理学上叫做动量守恒。而在“抛”时,男运动员就像小时候玩竹蜻蜓一样,将女生当成一个“棍儿”,向水平方向“搓着转出去”,女像陀螺一样获得了一个力矩,让自身旋转起来。
与此同时,女运动员会利用刀刃努力的蹬冰,完成 “跳”的动作。这样,就可以获得向上的速度。只有男运动员搓的劲足够大,女运动员蹬冰的力足够强,才能跳的更高,转得更快。男运动员力气大,女运动员身体轻盈,才能抛得高、转得快,所以,许多花样滑冰组合被人戏称为“美女与野兽”。
在2010年温哥华冬奥会上,我国选手申雪、赵宏博历经五届冬奥会的沉浮,终于获得了双人滑的金牌,这对“冰上伉俪”实现了我国在该项目上“零的突破”。此后,隋文静韩聪在平昌冬奥会上,成功摘银,赛后韩聪那“深情一吻”更是永久成为了奥运史上的经典一幕。期待今年的北京冬奥会,中国的花样滑冰运动员能够再创佳绩!
来源:李永乐老师