錢江晚報·小時新聞記者 鄭琳
今年,滑闆首次成為奧運會正式比賽項目。8月4日,女子碗池比賽共有13個國家及地區的20位滑手出戰,張鑫是碗池賽場上唯一一位中國滑手。此前,張鑫的隊友,16歲的滑闆少女曾文蕙參加了滑闆街式項目,并取得了第6名的好成績,成為中國曆史上闖入奧運滑闆決賽的第一人。
看到滑手們踩着滑闆飛檐走壁,做各種精彩的空中動作,驚歎之餘,同學們是否想過背後的科學奧秘呢?本期,我們邀請杭州市惠興中學科學教師陳璐, 來為大家分析滑闆運動裡的物理知識。
豚跳的秘密
滑闆為什麼能和人一起跳
滑闆運動中有一個經典動作叫“豚跳”(Ollie),就是滑手能帶着滑闆一起跳起來。這是各種高階滑闆動作的基礎,也是初學者面對的第一道“坎兒”。這個動作做不好,你就不能說自己學會了滑闆。
那麼,為什麼滑闆能跟着滑手一起升空呢?今天我們就用初中物理知識來分析一下,滑闆受到哪些力的作用。
首先,滑手在做豚跳之前,有3個力作用在滑闆上:滑手對闆面的壓力,滑闆的重力,以及地面對滑闆的支持力。這三個力合力為0,所以滑闆受力平衡保持穩定。
在做豚跳前,首先要擺好姿勢,後腳踩在闆尾上,前腳放在滑闆的中前部。
接着,滑手用後腳猛踩闆尾起跳,此時,闆尾會受到一個點闆的力F1,而滑手的前腳已經離開了闆面。由于F1作用在滑闆的一側,會使得闆頭迅速翹起來,讓滑闆作順時針旋轉。
當闆尾碰地時,地面對闆尾有個很大的向上反作用力F2。F2的結果使滑闆向上彈起,離開地面。
當滑闆到空中時,滑手的前腳還會繼續往前上方帶,利用鞋對闆面砂紙的摩擦力F3把滑闆往上拉得更高。這個摩擦力F3,可以讓滑手很好地控制滑闆的騰空高度和空中姿态。
請輸入圖片描述
仍在上升時,滑手開始下壓前腳,對滑闆前側施加壓力F4,這時闆頭被壓下,闆尾擡起。滑手後腿上收以讓闆尾有足夠的空間讓闆尾上升。如果這個時機抓的很準,他的後腳和闆尾就會結合成一整體。
最後闆拉平到最高點,雙腳都接觸闆面,滑手和闆開始在重力作用下一起下落。
當滑手完成全套動作,滑闆看起來就像粘在腳上一樣,和滑手同起同落了。
從很高的樓梯飛躍下來
滑手如何保護自己
在日常生活中,如果我們用很快的速度奔跑,從一個比較高的樓梯躍下來的話,多半是要摔個嘴啃泥,很可能會摔傷。但是,滑闆運動員卻經常踩着滑闆從高處飛躍而下,卻安然無恙。這又是為什麼呢?
這就涉及到滑闆運動的另一個基礎動作——嬉皮跳(Hippie Jump)。嬉皮跳是在滑行的過程中,從滑闆上起跳,然後再落回到滑闆上繼續前進。
由于在滑行的時候,滑手和滑闆是相對靜止的,所以雖然滑手在旁人看來是在往滑行的方向跳躍,但是相對滑闆而言隻是垂直跳躍。因此不管滑闆滑得多快,隻要這個人相對于滑闆隻做垂直跳躍,就能平穩地落回到滑闆上,他最終所受到的力也幾乎隻有垂直方向的。
那麼,如果滑手是踩着滑闆從階梯上跳下來,他實際上也是做了一個嬉皮跳,不管他以多大的速度從台階上“飛”下來,隻要能保持和滑闆一樣的前進速度,他就相當于垂直從台階上跳躍下來一樣。這和我們跑着從台階上跳下是不同的,如果沒有滑闆,我們落地的時候還會受到地面給我們的水平方向的摩擦力,這個摩擦力會導緻身體受傷。
并且,由于滑闆的輪子還有闆面的彈性,使得滑手在垂直方向上受到的沖擊力也能被緩解,從而讓滑手可以從更高的地方跳下來而不受傷。
了解了這個道理,我們就可以知道,很多運動員在摔倒的時候,為什麼采用滾動的方式。因為那樣可以減少水平方向的動量,用滾動摩擦代替滑動摩擦,摩擦力就小了很多,對身體的傷害也就大大減小了。
思考題
如圖所示,滑闆運動員沿水平地面向右勻速滑行,在橫杆前相對滑闆豎直向上跳起,人與滑闆分離,然後分别從杆的上、下通過,下列說法正确的是
A.勻速滑行時,滑闆所受重力與地面對滑闆的支持力是一對平衡力
B.運動員跳起躍過橫杆的過程,在最高處時的動能最小
C.滑闆的表面應該盡量光滑,以減小摩擦力
D.越過杆後運動員仍将落在滑闆上,是因為人和滑闆都受到慣性的作用
參考答案:B
本文為錢江晚報原創作品,未經許可,禁止轉載、複制、摘編、改寫及進行網絡傳播等一切作品版權使用行為,否則本報将循司法途徑追究侵權人的法律責任。
來源:錢江晚報·小時新聞
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!