沙沙

在滑冰賽場(chǎng)上，運(yùn)動(dòng)員們僅僅用單腳立在冰面上就能像陀螺一樣快速地旋轉(zhuǎn)，輕輕一滑，就能滿場(chǎng)飛舞。是誰讓他們?cè)诒嫔细咚龠\(yùn)動(dòng)的？是冰，還是腳下的冰刀？在滑雪場(chǎng)上，運(yùn)動(dòng)員高高躍起，穩(wěn)穩(wěn)地落在雪坡上，保證不會(huì)像個(gè)滑雪菜鳥一樣摔個(gè)四腳朝天。是誰讓他們落地落得這么穩(wěn)的？是地球引力還是自身的身法夠妙？

想不想知道答案？這可是一門大學(xué)問，與物理君有著莫大的關(guān)系呢！

冰上一把“刀”，到底誰當(dāng)家

表面上看，冰刀是在冰上滑行。其實(shí)嚴(yán)格說起來，冰刀和冰面并沒有完全接觸，它們之間還有能起潤(rùn)滑作用的水?？茖W(xué)家早就在探秘冰上的謎團(tuán)了。早在1886年，愛爾蘭物理學(xué)家約翰·喬利就剖析過冰刀和冰面之間的秘密。他認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員穿著冰刀在冰面上時(shí)，冰刀會(huì)給冰面施加壓力，根據(jù)冰的物理特性，冰的熔點(diǎn)會(huì)隨著壓力的升高而降低。所以，當(dāng)我們對(duì)冰面施加一定的壓力時(shí)，冰刀會(huì)使得冰面融化，產(chǎn)生薄薄的水層，進(jìn)而降低冰面上的摩擦，起到潤(rùn)滑作用，讓運(yùn)動(dòng)員獲得更高的滑行速度。

可是問題來了，賽場(chǎng)上的冰面溫度通常在零下4 攝氏度左右，如果要讓冰在這個(gè)溫度下融化，這需要很大的壓強(qiáng)。在運(yùn)動(dòng)員個(gè)人的體重方面，為了給冰面形成較大的壓強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)員的體重至少要達(dá)到175千克。這是多么難實(shí)現(xiàn)的呀！當(dāng)運(yùn)動(dòng)員滑過后，作用在冰面上的壓力消失，那部分水層又會(huì)重新凝結(jié)成冰，仿佛一切都不曾發(fā)生過。

不過，科學(xué)家們又提出了“表面融化說”——冰面上始終有一層不會(huì)融化的水，形成了水膜;溫度越高，水膜越厚，正是這層水起到了潤(rùn)滑作用。有的科學(xué)家認(rèn)為，冰刀在冰面上摩擦出冰轍的時(shí)候，會(huì)由于摩擦使得冰刀所接觸的冰面溫度略高于周圍冰面。冰刀和冰面之間形成高壓區(qū)，高壓區(qū)內(nèi)的冰液化，并與破碎的冰顆?；旌铣赡酀{，就能大大降低冰刀和冰面之間的摩擦，讓運(yùn)動(dòng)員滑行的時(shí)候耳畔生風(fēng)。

精準(zhǔn)起飛，減少損傷

有人說貓有九條命，因?yàn)樨垙母咛幍粝聛砜偸呛涟l(fā)無傷。運(yùn)動(dòng)員要是也能做到這一點(diǎn)，那可就大大提升競(jìng)技的勝出幾率了。于是物理學(xué)家對(duì)貓的落地秘訣進(jìn)行了研究，原來貓是以腰為支點(diǎn)，在落地過程中讓前、后兩部分身體分別做了相反方向的轉(zhuǎn)體動(dòng)作。在滿足運(yùn)動(dòng)平衡的前提下，貓通過重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)身體，分別減少前半部身體和后半部身體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，成功實(shí)現(xiàn)四腳著地。這堪稱是對(duì)運(yùn)動(dòng)物理學(xué)的絕妙運(yùn)用，也給了物理學(xué)家們極大的啟發(fā)。

在滑雪運(yùn)動(dòng)中，大多數(shù)滑雪板跳躍時(shí)會(huì)有一個(gè)起飛點(diǎn)，經(jīng)過一段平穩(wěn)時(shí)間后，運(yùn)動(dòng)員們?cè)俳德湓谂c地面呈一定角度的斜坡上。物理學(xué)家基于此精準(zhǔn)設(shè)計(jì)起飛瞬間的動(dòng)作、安全的跳躍姿勢(shì)，從而盡可能地降低運(yùn)動(dòng)員受傷的可能性和程度。在設(shè)計(jì)中，物理學(xué)家會(huì)考慮運(yùn)動(dòng)員的起飛角度和著陸角度，仔細(xì)觀察所有的測(cè)量數(shù)據(jù)和飛行曲線。運(yùn)動(dòng)員在落地時(shí)幾乎感覺不到?jīng)_擊，這才能稱得上是好的跳躍動(dòng)作。

看，運(yùn)動(dòng)員在賽場(chǎng)上的優(yōu)異表現(xiàn)與其背后力學(xué)問題息息相關(guān)。了解了物理學(xué)知識(shí)再來運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員們真如有神助??！

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北京冬奧會(huì)的冰雪“黑科技”

①九種型號(hào)的雪花：為了滿足不同比賽項(xiàng)目對(duì)雪花含水量和形狀的不同需求，北京冬奧會(huì)工作人員準(zhǔn)備了九種雪花，以免對(duì)滑雪運(yùn)動(dòng)員造成阻礙。這不是浪漫，而是科技帶來的精準(zhǔn)和專業(yè)。

②智能人工造雪：綠色環(huán)保是北京冬奧會(huì)的理念之一，所以我國(guó)科技人員已經(jīng)研發(fā)出了世界上最先進(jìn)的智能造雪設(shè)備，可以根據(jù)外界環(huán)境的變化，來相應(yīng)地改變?cè)煅┬?，再也不用?dān)心水資源浪費(fèi)問題了。

③場(chǎng)館速凍模式：北京五棵松體育館的籃球館，只需要短短6小時(shí)就可以銀裝素裹，化身冰球、花樣滑冰和速滑的比賽場(chǎng)地，這速度比你DIY雪糕一點(diǎn)也不差呢！650D113E-85B5-472A-BDCC-8B6B1914B512