看冬奥,长知识——冰上的学问

图文: | 2016-07-01

导语: 2月8日,第22届冬季奥林匹克运动会在俄罗斯索契市开幕。这场精彩纷呈的冰雪盛会正宴飨着全世界的观众。在众多竞赛项目中,花样滑冰、速度滑冰等冰上项目是绝对的吸睛项目。在欣赏运动员们美与力兼具的身姿时,你有没有注意到他们的战靴?有没有好奇他们如何调整旋转的速度?有没有想过冰面为什么那么滑?本期微专栏让我们一起看看“冰上的学问”吧!

冰上战靴——冰刀鞋

冬奥会上,在冰面进行的项目,有速度滑冰、花样滑冰、冰球、冰壶四大类别。除了冰壶项目外,其他三类项目的运动员都在冰刀鞋上完成比赛。作为冰上战靴,冰刀鞋可是十分有讲究的。不同项目使用的冰刀鞋,除了鞋腰高度不同外,鞋底的冰刀在刀刃厚度、刀体形状、刀身长短及高矮等方面各不相同。简单说来,冰刀分为速滑冰刀、花样冰刀和冰球冰刀三大类。

速滑冰刀:

刀身较高,刀刃厚度1~1.3mm,刀体长而平直,与冰面接触距离长,可保持滑行的良好直线性


花样冰刀:

刀身低,刀刃厚度3.5~3.8mm中间有沟槽,刀体有弧度,最特别处在于刀刃前部有齿,便于跳跃和旋转。





冰球冰刀:

刀身高,刀刃厚度2.8mm左右,刀体最短,前后圆润,呈圆弧状,便于急停和转弯。




旋转中的科学

在本届索契冬奥会花样滑冰团体赛自由滑女单比赛中,俄罗斯的15岁小将利普尼茨卡娅凭借近乎完美的表现为俄罗斯队锁定金牌,其在比赛中的大量高速旋转动作让人惊叹。那么,花样滑冰运动员靠什么实现不同速度的旋转呢?诀窍就在于运动员手臂的舒展与收拢,应用的物理原理是角动量守恒。当运动员收拢手臂时,转动惯量减小,使得角速度增大,运动员就越转越快;反之亦然。

冰面为什么那么滑?

穿着冰刀鞋滑冰时,我们能感觉到冰面很滑,好像完全没有摩擦力一样,这究竟是什么原因呢?

1886年,爱尔兰物理学家首先提出了“压力融解说”。该假说认为,冰刀的刀刃给单位面积的冰面施加了很大压力,这种压力使得接触面的冰熔点降低,进而融化形成一层薄薄的水膜;水膜起到了非常好的润滑作用,减小了人与冰面之间的摩擦力,这和被水弄湿的地面比较滑的原理一样。而事实上,压力对冰熔点的影响非常小,“压力融解说”并不能解释在低温状态下冰面依然很滑的原因。

现今,最受认可的假说是“摩擦融解说”:在冰面滑行时的摩擦生热,导致冰融化,融化产生的水起到了润滑剂的作用,故而冰面变得平滑

索契冬奥会上的计时器

本届冬奥会上,多数参赛者的双腿会绑上一对重量极轻的异频雷达收发机,以便欧米茄计时器能在比赛中精准测定选手的用时。这种计时器使速度滑冰比赛的计时精度达到千分之一秒,让本届冬奥会出现并列名次的可能性几乎为零。

此外,计时器还能提供加速度、重力分析,追踪选手们在赛道上的具体位置。之前,这种技术应用于F1领域,应用在冬奥会上还属首次。

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