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        奇妙的體育仿生

        2017-05-30 10:48:04顏士州
        閱讀(科學(xué)探秘) 2017年6期
        關(guān)鍵詞:運動員動作

        顏士州

        氣象萬千的自然界歷來就是人類技術(shù)思想的豐富源泉。模擬生物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的科學(xué),同樣和體育運動結(jié)下了不解之緣。今天,人們正從原始模仿生物動作,進入到模擬生物系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)的新階段,從而大大促進了體育科學(xué)的迅猛發(fā)展。

        運動技術(shù)的仿生

        人類很早就羨慕青蛙的游水動作,早在兩三千年前,人們便模仿創(chuàng)造出蛙泳。1875年,英國人維帕大衛(wèi)采用蛙泳橫渡英吉利海峽,從而使這種最古老的泳姿重新煥發(fā)活力。1936年以后,蝶泳又出現(xiàn)了,這是由于人們觀察到海豚游水時身體和尾巴不停地左右擺動,造成水浪后涌,產(chǎn)生提高泳速的反作用力,從而受到啟發(fā)。因為運動員游進中,兩臂的動作好比蝴蝶一樣飛舞,所以稱作蝶泳。從游泳技術(shù)發(fā)展中可以看出,人類模仿魚、蛙等動物的活動形態(tài),以不斷改善游泳技術(shù)。至于體操競技中的魚躍滾翻、燕式平衡、單杠貓?zhí)歉鞣N動物千姿百態(tài)的模仿。古代把摔跤稱為“角抵”,最初就是模仿野牛相抵動作;猴拳更是吸取猴子敏捷靈活、機智好動等特點,結(jié)合武術(shù)中的踢、打、摔、跳躍、翻騰等技巧而自創(chuàng)一體的拳術(shù);鷹拳亦是如此。

        訓(xùn)練方法的仿生

        當(dāng)前,世界各國都在探索新的訓(xùn)練途徑。具有世界先進水平的日本長跑界,曾經(jīng)仔細觀察鹿上下坡的動作,認為鹿上下坡需要很大力量。為了挖掘人類這一方面的潛力,日本早稻田大學(xué)田徑部最先提出“山坡訓(xùn)練法”。20世紀80年代初,具有世界先進水平的南斯拉夫800米賽跑選手薩維奇,在訓(xùn)練中時常運用拉500千克重的車上坡跑的手段,有效地提高了腿部力量的耐久力。科學(xué)家通過研究,發(fā)現(xiàn)袋鼠一類的動物在提高其奔跑速度時,跨步頻率幾乎保持不變,以保證肌肉維持最佳收縮效率,減少能量消耗。據(jù)此,人們創(chuàng)造出“平均速度訓(xùn)練法”,現(xiàn)在已廣泛運用在田徑和游泳的中長距離訓(xùn)練中。前蘇聯(lián)女子400米欄運動員塔吉雅娜·捷蓮采娃在年近三十歲時,由于運用了“平均速度訓(xùn)練法”,于1977年和1978年連續(xù)兩次打破世界紀錄。

        運動器械的仿生

        體操運動器械中的木馬、鞍馬、山羊,現(xiàn)代潛水運動中廣泛采用的鴨掌、蛙鞋、魚尾形鞋掌……在它們身上,人們都不難看出它們所模仿的動物原型。

        蒼鷹在高空矯健地翱翔,它能根據(jù)不同飛行姿勢調(diào)節(jié)羽毛相對氣流的位置,從而提高升力與阻力之比。人們因此仿制出一種高級滑翔機,能在萬米高空飛行一千多千米,留空時間曾達五十多小時。荷蘭國家應(yīng)用科學(xué)研究中心認為:用椰子殼做的摩托車運動員頭盔是最安全的頭盔,因為椰殼吸收震蕩的能力遠比任何其他材料強。人們因而努力研制一種盡可能與椰殼相似的纖維結(jié)構(gòu)塑料,來保護運動員的頭部。

        體育建筑的仿生

        龐大的現(xiàn)代體育館為了開拓觀眾的視野,改變了原有的建筑方法,盡量減少或不用支撐屋蓋的柱子、棟梁。這個難題的解決,科學(xué)家恰恰是從小小的雞蛋殼中得到的靈感,他們發(fā)現(xiàn)蛋殼具有驚人的強度,從而創(chuàng)制出一種新的混凝土構(gòu)件——“殼式”弧形屋頂。這種混凝土屋頂?shù)膹姸群喼绷钊穗y以置信:厚度不過7厘米,竟能橫跨250英尺(約75米)的距離而不斷裂。加拿大建筑師則模仿橢圓海螺殼結(jié)構(gòu),成功地建造了可以容納74000名觀眾的立體運動場。人們還根據(jù)動植物細胞內(nèi)液體和氣體對細胞壁的壓力,即所謂“氣液靜壓力”的原理,建造了各種用尼龍等人造纖維外殼的充氣體育館、充氣游泳池等。南美洲亞馬遜河流域有一種“王蓮”,葉片直徑達2米多,浮在河面上可以托住一個小孩?;蛟S,不久的將來,人們又將模仿其葉脈設(shè)計、建造出美觀輕巧、牢固穩(wěn)定的新型體育館。

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