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        未來,你的體育可能真是數(shù)學(xué)老師教的

        2021-05-20 04:06:56文王浩明
        初中生世界 2021年19期
        關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)老師周長田徑

        文王浩明

        3 月14 日,是一年一度的“π 日”。為了紀(jì)念這個(gè)世界上最著名的常數(shù),2019年底,聯(lián)合國教科文組織將3 月14 日確定為國際數(shù)學(xué)日。

        3.1415926……從劉徽到祖沖之,從阿基米德到斐波那契,從算籌到超級計(jì)算機(jī),π 延伸的道路從未停歇。目前,圓周率已經(jīng)算到了小數(shù)點(diǎn)后超過30 萬億位,它見證著人類對外界的一步步探尋,從山洞走向星辰大海,向未知求索。

        同樣,π 也見證著人類對身體的一次次超越,向自我突破——而這正是體育之于人類的內(nèi)涵所在。

        事實(shí)上,π 與體育,數(shù)學(xué)與體育之間的聯(lián)系,可能超乎很多人的想象。

        很多人在腦海中的第一反應(yīng)可能是——“足球是圓的”。

        問題來了,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球究竟多大?國際足聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)是,周長68—70 厘米之間,除以π,其直徑大約在21.6—22.3 厘米之間。為什么要設(shè)定2 厘米的一個(gè)誤差區(qū)間?因?yàn)樽闱蛲饷嬗善じ锲促N縫制而成,其表面并非純粹的球面,因此從不同位置測量其周長可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)值不同的情況。

        事實(shí)上,球直徑上的細(xì)微差別,通過π 這個(gè)放大器,就足以造成其空氣動(dòng)力學(xué)特性的變化,成為前鋒或者守門員的噩夢。而這毫厘之間的微妙,也正是足球運(yùn)動(dòng)不確定性魅力的縮影。

        因此,每隔四年的世界杯用球出爐之際,就是足球科技的“巔峰時(shí)刻”。比如最近兩次的俄羅斯世界杯和巴西世界杯,進(jìn)球總數(shù)分別達(dá)到169 和171 個(gè),分別是世界杯歷史總進(jìn)球數(shù)的第三位和并列第一位,制造工藝的進(jìn)步功不可沒。

        說完大球,談?wù)勑∏颉饲昂荛L一段時(shí)間,乒乓球的標(biāo)準(zhǔn)直徑是38 毫米,但從2000 年底開始,乒乓球國際比賽用球的直徑由38 毫米修改為40 毫米。直徑增加2 毫米,周長增加6.28 毫米,重量增加了約0.7 克,讓這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的方方面面發(fā)生了巨變——球速變慢,旋轉(zhuǎn)變?nèi)?,回合?shù)增加……

        當(dāng)時(shí)一種觀點(diǎn)是,對于擅長速度和旋轉(zhuǎn)而力量并不占優(yōu)勢的中國選手來說,這種變化是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。但善于鉆研的國球?qū)⑹總?,迅速摸清?guī)律,進(jìn)一步鞏固了乒壇霸主地位。

        體育之母田徑也與π 形影不離。

        我們都知道,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)田徑跑道,包括兩個(gè)直道以及兩個(gè)半圓構(gòu)成的彎道,但你知道半圓的半徑是多少嗎?

        其實(shí),不同的彎道半徑,哪怕相差不多,都會(huì)導(dǎo)致跑道的參數(shù)發(fā)生變化。例如,半徑增加1 米,其彎道會(huì)增加約6.28米,直道會(huì)相應(yīng)縮短,這對于擅長彎道跑的選手顯然是利好。

        因此,在國際田聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)手冊中,標(biāo)準(zhǔn)跑道的半徑為36.500 米,精確到小數(shù)點(diǎn)后第三位,以盡量保證公平。

        當(dāng)然,這樣的精度要求也給跑道施工方帶來了不小的挑戰(zhàn),因此,如果沒有“兩把刷子”,顯然無法承辦奧運(yùn)會(huì)、田徑世錦賽這樣的大型賽事。

        以上的這些例子,僅僅是π 在體育世界留下的雪泥鴻爪。其實(shí),作為自然科學(xué)皇冠上的明珠,數(shù)學(xué)在各行各業(yè)的應(yīng)用愈發(fā)耀眼,體育亦不例外。如今,從體育競技,到體育經(jīng)濟(jì),數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)無處不在——它可以決定冠軍歸屬,也可以指導(dǎo)大眾科學(xué)健身,還可以賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展……

        過去人們總會(huì)調(diào)侃“你的數(shù)學(xué)是體育老師教的”,而在未來,你的體育,卻真的有可能是數(shù)學(xué)老師教的。

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