競技運動給人們帶來巨大的刺激，極大的調節(jié)了人們的情緒和心理狀態(tài)，具有很好的觀賞性。但是很少有人注意到運動中的物理學原理。

跳高運動員是從橫竿下鉆過去的嗎?

有人告訴你，優(yōu)秀跳高運動都是從橫竿下鉆過去的，你一定不相信。聽到這樣的話大家都會感到吃驚，難道裁判和觀眾的眼睛都出了問題嗎?非也，讓我道出原委。

跳高是田徑運動中的重要項目，最初的男子世界跳高記錄是1．70米左右，現(xiàn)在的世界記錄已經超過2．40了。跳高是人依靠自己的力量克服地球的引力，使身體越過橫竿的運動?？磥磉@是一個力氣活，它有沒有竅門呢?有。

美國科學家做了一個試驗，請了270名男學生做立定跳高測試，大多數(shù)人立定跳高可使身體重心升高0．51米左右。看來人的彈跳力大體相同。當然跳高運動員會跳得更高一些。

那么除了彈跳力之外，還有什么重要因素影響人跳得高矮呢?從跳高運動史來看，跳高的姿勢是很重要的因素。跳高的姿勢決定了人體跳躍橫竿時人體重心與橫竿的相對位置?，F(xiàn)在跳高的姿勢有五種：跨越式、剪式、滾式、俯臥式、背越式。運動員用跨越式過竿時人體的重心必須在橫竿上幾十厘米。剪式、滾式、俯臥式雖然能使運動員的重心與橫竿之間的距離縮小，甚至可以使運動員的重心擦著橫竿過去，但仍然不是最好的跳高姿勢。

用背越式跳高可以使運動員的重心從橫竿下面過去。這話聽起來好像是胡言亂語，事實上是完全可以辦到的。

背越式跳高的過程是這樣的，運動員起跳后有一個側轉動作使背對橫竿。運動員騰空后注意用兩腿、雙臂、腰、頭和頸來控制身體的重心，使其盡量降低。過竿的時候腰向后大幅度彎曲，頭和肩先越過橫竿，這時人體的重心還未過橫竿，處于低于橫竿的位置，接著迅速收腿，肢體相對位置的變化，使重心也發(fā)生了變化，重心向肩背方向移動。運動員在過竿時，利用肢體相對位置的變化，使身體的重心移出了體外，這樣運動員的身體是從橫竿上過去，而運動員身體的重心卻從橫竿下面過去了。如果以重心來表示運動員運動的軌跡，就可以說運動員是從橫竿下過去的。這樣的說法是正確的，因為對一個物體做功是要看把物體的重心升高了多少。既然運動員身體的重心是從橫竿下過去的，運動員做的功也只能算到橫竿以下。

運動員的身體是從橫竿上過去，而運動員身體的重心卻從橫竿下面過去，這豈不是一件怪事嗎?其實，物體的重心在物體之外的情況經常出現(xiàn)。測一個物體重心的辦法很簡單，只要把被測的物體用一根繩子吊起來，然后順著繩子的方向向下畫一條直線，然后換一個地方用繩子把重物吊起來，再畫一條線，兩條線的交點就是物體的重心。有時候，兩條線的交點不在物體上，而是在物體之外，這時重心就在物體之外了。

真正跳高時，原理并不重要了，而技巧卻是最重要的，因為原理一講就會明白，實踐這個原理就不那么容易了，需要解決適時調節(jié)肢體的位置，掌握起跳時機等一系列技術問題。所以懂這個道理的人不少，能跳得高的人并不多。

鐵餅、鏈球是扔出去的，還是轉出去的?

我們在日常生活中經常會看到一些離心現(xiàn)象。雜技演員表演的一種叫做“水流星”的節(jié)目令人感到驚異。用一根繩子兩頭各拴上一個盛有水的小水桶，以一定的速度旋轉，即使把水桶翻身桶里的水一滴都不會潑出來。這在物理學上稱為“離心現(xiàn)象”，這需要水桶旋轉達到一定速度，經過計算每秒鐘轉一圈半水就不會潑出來。

一些體育運動項目運動的過程也是利用離心現(xiàn)象，如：鐵餅、鏈球。在這兩個項目中，我們會看到運動員手持鐵餅或鏈球先做圓周運動 (旋轉)，并不急于把鐵餅、鏈球拋出去，而是加速旋轉，待具有一定的旋轉速度后，突然撒手，鐵餅或鏈球就會沿切線線方向飛出去了。運動員要得到好的成績除了要提高旋轉速度之外，還要注意撒手的時間和位置，這就要求運動員一定要讓鐵餅或鏈球飛出時的切線方向控制在一個扇形的區(qū)域內。在鐵餅、鏈球運動員投擲的場地都有一個金屬網架，它只在對著投擲場地的那一邊開口。萬一運動員撒手早了或晚了鐵餅或鏈球就會被金屬網架擋住而不至于飛向觀眾。

一些離心運動會造成對身體的危害。例如在航空運動中，飛機俯沖、拉起或翻跟頭時，飛行員的血液由于離心運動流向下肢，從而造成飛行員大腦缺血，四肢充血。這會使飛行員暫時失明，甚至昏厥。因此必須對飛行員進行嚴格訓練，使之逐步適應。

為什么跨欄架的橫木是黑白相間的?

劉翔在雅典奧運會上勇奪110米欄的冠軍，不僅為國爭了光，而且打破了亞洲人不適合做短跑項目的預言，成為所有亞洲人的驕傲。

那么為什么跨欄的欄架橫木是黑白相間的呢?你可能不知道這與羊還有點關系呢，因為跨欄運動源于牧童的游戲。人們發(fā)現(xiàn)，順著陽光看，白羊最醒目；逆著陽光或光線不足時，黑羊特別顯眼。這是因為，白色物體能完全反射照在它上面的光，所以看起來很明亮；黑色物體則可以完全吸收照在它上面的光，光不足時，呈現(xiàn)出深暗色。

這下你明白了吧，跨欄的橫木涂成黑白兩色相間，可以在任何方向上都能看得很清楚。不僅如此，黑白的強烈對比，還能引起運動員中樞神經系統(tǒng)的興奮與集中，可以提高肌體的活動能力。如果跨欄架橫木的反光強度正好適應視覺生理要求，還不會引起神經的疲勞，從而可以提高運動員動作的準確性。

摔跟頭也有技巧

跟頭誰沒摔過，可誰愿意摔呢?此話差矣!人們發(fā)現(xiàn)在體育運動中，有的運動員很會摔跟頭，這其實是自我保護。從物理的運動學角度看，摔跟頭無非是由運動到靜止的過程。運動的物體有動能，停止下來，動能沒有了。這部分能量恰恰等于外力對物體所做的功。這個功的效果就是把被摔者撞疼，摔傷，使皮肉甚至筋骨受苦。

運動場上運動員摔跟頭問題，在物理學中就是動量的問題。運動物體的質量與速度的乘積叫做它的動量。顯然，摔倒后靜止的人，動量為零。而由運動到靜止的動量之差等于沖量。沖量是沖力與時間的乘積。也就是說，同樣的動量變化量如果作用時間長，沖擊力就小，時間短，沖擊力就大。如果設法把這個動量變化的過程延長，沖擊力就會減少，人也許就不會受到傷害了。這就是物理學中的動量定理：物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化。

籃球運動員總是一面接球，一面轉身并將手縮回，用以延長接住球的時間。如果雙手迎上去，迅速把球接住，過程的時間是短了，但手會疼得很厲害，甚至可能受傷。足球運動員被絆倒時，如果一個“大馬趴”摔在地上，就可能會摔斷鎖骨；如果他用肩膀后部著地，就勢在地上打幾個滾，就不會出危險。因為他通過打滾，延長了這個過程的時間，使沖擊力減少了。足球運動員受傷多半是跟頭沒有摔好。兩個人撞在一起就無法延長相撞的時間。

初學滑冰的人，總怕摔，如果知道在摔倒前將兩腿往前伸，“出溜”一下，來個“老頭鉆被窩”，讓自己的后背著冰，就絕不會有問題的。當然，腦袋要縮一下，不要讓后腦勺磕在冰上。另外，滑行時，最好哈著點腰，既降低重心又減少阻力。這時如果失去平衡，你就把雙臂伸向前方，“盡情地”撲出去，這樣會在冰面上滑出很遠，延長了沖擊時間，沖力就小了，人也就相應安全了。學會摔跟頭已是運動員必修的物理“課程”。

我們在馬路上騎車，偶爾摔倒，手破了，褲子膝頭也破了，腿流血了，就是因為摔得太“干”，馬路太澀了，使你無法滑出去來延長碰撞時間。當然，你也不能做橫滾動作，萬一滾到別人的車輪下，損失就更大了。

拔河不光靠力氣

一般人都認為，拔河誰的力氣大誰就能贏唄。這樣的說法不完全對。力氣固然重要，技巧也不可忽視。

有人根據牛頓第三定律，認為對于拔河的兩個隊，甲對乙施加了多大拉力，乙對甲也同時產生一樣大小的拉力?？梢姡p方之間的拉力并不是決定勝負的因素。并由此斷言拔河主要是靠技巧，力氣并不重要。

如果對拔河的兩隊進行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于與地面的最大靜摩擦力，就不會被拉動。因此，增大與地面的摩擦力就很關鍵了。首先，穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子，能夠增大摩擦系數(shù)，使摩擦力增大；還有就是隊員的體重越重，對地面的壓力越大，摩擦力也會增大。

以上這些做法只是不會被拉動的根據，但是要地別人拉過來還得有力氣，這個力氣不僅表現(xiàn)在手上而且更表現(xiàn)在腿上。當你用力蹬地時，就會有一個反作用力作用在你身上，這個力的水平分量大于對方的拉力時，就可以把對方拉動了。

當然，如何得這個蹬地的反作用力，又如何增大這個力的水平分量，在很大程度上還取決于人們的技巧。比如，腳使勁蹬地時腿部的彎曲程度要合適，用力要迅速。再如，人向后仰的角度要合適，仰角太小反作用力的水平分量就小，仰角太大人又容易滑倒。所有這些技巧都是建立在力量的基礎之上的，沒有力量什么技巧也無法使用。此外，拔河是一個集體運動項目，統(tǒng)一行動力往一處使也是非常重要的。

每一項體育運動都與物理學有關系，只要我們認真觀察就會發(fā)現(xiàn)其中的奧秘。