在刚刚过去的北京奥运会上,各国运动健儿表现出的顽强拼搏精神和所取得的优异成绩给人们留下了深刻印象,你可知道,赛场上争金夺银的背后,其实也是一场科学技术的较量。
神奇泳衣
美国选手菲尔普斯的身体天生是一台游泳机器,两臂展开达两米,比身高还长7.6厘米;躯干也比0.8米的腿长出许多,这使他更有耐力。如此的天赋加上刻苦的训练,使菲尔普斯在北京奥运会上独得8枚金牌。其实助他一臂之力的还有他比赛时穿的新泳衣,这是英国“速比涛”(Speedo)公司的LZR Racer。自今年2月出现以来,身穿LZR Racer的选手已经打破了37项世界纪录,这种神奇的“鲨鱼皮”从肩到脚跟紧贴皮肤,其首要功能是包裹住乳房和臀部等会在水中晃动增加阻力的部位,人要把自己挤进这套泳衣得花不少时间。除了减少阻力,它还能使游泳者的下半身处在更水平的位置。
大回环动作中的力学奥妙
体操是优美与力学结合的典范,即使只是一个简单的高低杠大回环(体操项目中高难度空中转体动作),运动员和手中柔韧的杠之间,也蕴藏着复杂的力与能量的转换。
大回环时,选手从杠上倒立位置开始下落。由于手与杠之间的摩擦,将使回环速度略有降低,在前半圈里,运动员必须为进入向上的半圈积累足够动能,尤其是在下一圈需要完成飞行动作或进入一连串空翻下杠时。
为补偿下落时回环速度的损耗,高低杠女选手会运用一个“轻甩”动作。在略为翘臀收腿,避开低杠的同时,也缩短了旋转的力臂,使自己的重心尽量接近旋转中心,增加了旋转能量。在一圈回环的底部,选手身体向下的加速度可以达到4~7倍重力,手中的高杠最多能被拉离中心线27厘米。然后,她们放松臀部、骨盆和腹部,将腿部向前摆,甩入向上的半圈回环。如此利用角动力,她们能使自己旋转的角速度增大到约304度/秒。
撑杆跳材料很关键
木杆时代的撑杆跳成绩只有3.30米,1905年用竹竿达到4.77米,1930年用金属杆提高到4.80米,但真正的突破还是在1985年,后来被誉为“撑杆跳高沙皇”的布勃卡,借助一种用玻璃纤维、合成树脂以及超柔软、超强度纤维混合制成的现代化撑杆,使撑杆跳一举突破6米大关。如今的每一根撑杆都专门根据使用者的体重和身高设计,由三层玻璃纤维和树脂灌注的碳纤维布制成。经过加热,这些东西就形成一种轻型复合材料,外层决定着它的强度,两个内层决定着它的力量和柔韧性。
运动员跑得越快,他传递给撑杆的能量就越多,最理想的是在10步或12步达到最高速度。然后将撑杆以18度倾角插入斗内,撑杆将被弯曲到原有长度的约70%,形成120~160度的弧形,这取决于运动员的身高和动量。然后,撑杆将像弹簧一样,弯曲的撑杆将能量以动能的形式还给运动员。这4195焦耳能量被从水平面转移到垂直面,可将运动员抛到5.09米高度。在杠顶剩下的1米多,运动员扭转身体,形成俯卧,同时将自己的重心向上推。这一系列动作技术其实与体操类似,比如蜷身、翻滚和倒立。
跳板跳水起跳有玄机
跳板跳水运动员总是以空中特技令人目眩,但结局往往在走向板头那短促的几步之内,就已经决定了。利用前几步积累的动量,运动员一般在距板头0.3米的位置向空中跃起,落下时的压板能产生约5000牛顿的机械力。回弹的跳板能将运动员以19.79公里/小时的速度抛向空中,使他达到距水面5.49米的高度。这不光能给他1.5秒的飞行时间,也给了他完成动作所需要的旋转力。
皮划艇怎样偏过逆流水门
美国的三届奥运会皮划艇选手斯科特·希普利称,这是“力量、平衡能力和注意力”的一次较量。比赛中,皮划艇选手必须通过悬浮在水面上的18~25道门,其中最难的部分当属逆水门,由于是“逆水行舟”,小小的失误就有可能满盘皆输。
选手一般以顺流侧滑的姿态接近这个水门,当艇身从门杆下经过,进入漩涡时,选手把桨插入水中,使船尾摆回来。多数选手会将艇从内侧门杆下滑过,同时用自己的躯干绕过内侧门杆,这是一个小小的窍门。但如果选手转弯时的角度稍有零点几度的偏差,向下的水流就会将艇打翻。一旦越过水门,选手就必须向后靠,使艇尾下沉,艇首抬起,这样能使皮划艇的转弯半径从3.55米缩小到约1.52米。为了重新进入顺流,选手用桨插入水中,产生一个扭转力矩,使艇冲向另一个门。整个这一切过程必须在3.5秒的时间内完成。(吴戈)