不懂裝懂級滑板觀賽指南（物理版）_風聞

原創：中科院物理所

　　• 7月26日上午11點25分日本東京奧運會街式項目滑板女子組決賽場上，中國選手曾文蕙代表中國參與此新項目，並以總分第六的總成績，完成比賽。16歲的她不僅是中國歷史上亮相奧運滑板項目的第一人，也是中國歷史上進入奧運滑板決賽的第一人。

　　• 讓我們也同時期待8月4日，代表中國出戰女子組滑板碗池項目的張鑫。

　　昨天滑板是奧運會首秀，小編作為一名資深的板混（買板兩年了，還和新的一樣），膜拜着看完了全程。

　　雖然解説嘴裏一個一個大招的英文名詞往外蹦，滑手又一line一line地滑（line是指在場地內完成一系列技術動作），或者一個滾又一個滾地打，但是小編卻只能

　　喊到破音。

　　我真是菜到家了

　　雖然滑不好板，但是滑板中的物理知識小編還是能説道説道的。

　　奧運會與滑板項目

　　滑板作為最廣為人知的極限運動之一。它的起源有很多種説法，但是普遍被認為始於1940年代的美國西海岸。當時的滑板有多簡單呢，就是給一個木板上固定幾個金屬輪。1950年代，粘土複合材料又取代金屬輪。**但當時的這兩種板的輪子太硬了，每滑一步，骨頭都能給你震碎。**所以滑板一度陷入衰落。然而1970年代，聚氨酯輪的出現，讓滑板在全球範圍開始風靡起來。

　　滑板從發明到現在，板身的材質也曾經用過玻璃纖維、鋁還有塑料。但相比於硬楓木這種堅固且柔韌的木頭，這種非木質的材料，都難以在柔韌性和強度之間取得平衡，相反，木質板身做到了這些。在板的下面連接着橋，橋又連接了兩個輪子，橋通過擠壓其中的PU墊圈來吸收衝擊或進行滑板的轉向。

　　滑板的結構 來源：expression.edu

　　1980年代以來，滑板更多是一種街頭的運動項目，然而在2016年，國際奧委會正式宣佈滑板進入奧運會項目，並在2020年運動會上會產生4枚金牌。我國本屆奧運會也將派出兩位女將，張鑫和曾文蕙。

　　當然了滑板有很多種，不同的滑板也有不同的玩法，還有長板、魚板、自由式滑板等等。奧運會入選的滑板項目則是雙翹滑板。

　　來源：kateboardershq.com

　　比賽共有兩個項目，分別是街式賽（street）——男、女和公園賽（park，也可以説碗池）——男、女。街式賽的場地是在有着把手、座椅的街道類似的線路上，藉助這些道具完成動作。大概就是嫌路上的設施不夠舊，帶着板跳上去磨一磨。而公園賽的場地則是在一個“碗”裏。運動員將會在這裏完成設計好的路線，並在“碗口”滯空時展示技術動作。

　　東京奧運會公園賽地圖 ©California Skateparks

　　東京奧運會街式賽地圖 ©California Skateparks

　　滑板中的物理原理

　　上板和下板的原理是一樣的，首先將自己的慣用腳放在板上，另一隻腳通過蹬地或者與地面摩擦的方式，給自己加速或者減速。

　　carving

　　2020 

　　OLYMPIC GAMES

　　首先説説曲線滑行（carving），滑手在進行曲線滑行時，每一次進行方向的變動，滑手都需要通過用力踩板的轉向側，使得內外輪分別處於不同半徑的同心圓中，從而產生內外輪差，完成滑板的轉向。

　　轉向前後滑板的姿態

　　同時，如果速度比較快，還需要通過傾斜身體，讓重力與支持力的合力提供向心力。這樣才不會在板上被甩出去。不過需要注意的是，這裏轉向的原理並不符合汽車轉向中的阿克曼轉向幾何，因為滑板內外輪的軸向始終是同一條直線。

　　其實學習滑板最基礎的也就這些，學會基礎動作之後就要學習技術動作了，否則作為一個板混你的良心不會痛麼（小編：不會痛）。

　　Hippie Jump

　　2020 

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　　先説一個非常簡單的技術動作——Hippie Jump。運動員在板上豎直起跳，和板保持相同的水平方向速度，相對於板做了一個上拋運動。但是相對於地面就是水平速度為板的速度的斜拋運動。

　　運動員的運動軌跡 來源：real-world-physics-problems.com

　　來源：deviantart.com

　　在越過障礙之後，下落時能夠正好落在剛剛穿過障礙物下方的滑板上。動作的要領就是起跳時，不能有一點向前或者向後的力，否則在越過障礙之後落不在板上。同時起跳要足夠高，速度足夠快，否則就越不過障礙。

　　來源：網絡

　　Ollie

　　2020 

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　　滑板的技術動作的最基礎的動作ollie，可以説是勸退了很多還沒入門滑板的小同志。

　　做ollie時兩隻輪子的軌跡 來源：wired.com

　　而且ollie是幾乎所有高階技術動作的核心，ollie練不好，更高階的技術動作就沒辦法練了。這是一種讓滑手能夠和板跳到空中的技巧，可以利用這個技巧越過一些障礙。它的整個過程如下：首先運動員會降低自身的重心，從而使得他們跳的更高。起跳的時候，和Hippie Jump的區別就是，收腿的順序不一樣。這也從上圖可以看到，兩個輪子離開地面的時間也不一樣。

　　在起跳之後，首先前腳先收，滑板由於槓桿作用，板頭被翹起來。後腳收腳及時的話，可以給板造成板尾觸地，跳（pop）起來的感覺。

　　藍色代表地面支撐力，黑色代表重力，紅色代表運動員給予滑板的力 來源：real-world-physics-problems.com

　　緊接着前腳向板頭滑動，並傾斜（為了更好的控制板面），使得前腳能夠“抓住”具有粗糙表面的板頭，這時在空中的板頭受到的力可以分解為平行於板面向前，和垂直於板面向下的兩個力（如步驟3）。這兩個力足以控制板在空中的行動軌跡，由於垂直於板面的力，給空中的滑板施加了扭矩，所以板尾也應勢抬起。而平行於板面的力能夠在空中“拖動”滑板，控制滑板落在自己腳下合適的位置。

　　來源：real-world-physics-problems.com

　　在板尾抬起後，後腳實際上也和前腳一樣，對滑板施加的力也會分解為兩個力，平行於板面向後和垂直於板面向下的兩個力。這個時候，平行於板面的兩個力，就能控制滑板落在自己腳下合適的位置。以下則是滑板在ollie的不同時刻受到的力的示意圖。

　　做ollie時滑板時刻受到的力 來源：wired.com

　　Frontside 180

　　2020 

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　　這也是一種基礎的技術動作，需要用到角動量守恆的原理。需要在ollie的基礎上再加上滑板順時針/逆時針旋轉180°（regular腳位逆時針旋轉，goofy腳位順時針旋轉）。

　　來源：real-world-physics-problems.com

　　整個人服從角動量守恆，由於沒有任何扭矩的產生，所以無法在空中完成整體的旋轉。如何做到轉體180°的呢？實際上他們是通過上下半身以相反的方向旋轉的方式保持動量守恆，來保證滑板180°的旋轉。

　　而且在空中打開雙手能夠增大H1的值，從而使得下半身H2增大，從而下半身轉向會更容易一些。落地之後，為了恢復上半身的錯位，只需要藉助此時地面的摩擦力給予的扭矩，讓上半身恢復即可。

　　在碗池中的滑行

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　　在公園賽中，為了能夠在碗邊有足夠高的速度，這樣才能有充足的時間來進行空中技術動作。選手會通過調整重心的高度，來保證在最高點的速度。

　　這個過程也可以利用角動量守恆來解釋。如果把運動員在碗口起跳的過程類比成一隻以o為固定點，長度可以伸縮的鐘擺，就可以分析這個過程了。只要調整在衝上“碗口”之前採取半蹲的姿勢，增加如圖所示oG的距離，這樣就能夠增加轉動慣量。在衝出碗口的時候起身，縮小oG距離，減少轉動慣量，根據角動量守恆。就能夠獲得出“碗口”時高於原來重心不變時候的速度。

　　來源：real-world-physics-problems.com

　　滑板的安全性問題

　　2020 

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　　看多了滑板運動員在速度很快的時候做技術動作，小編難免會為他們捏一把汗。但是只要掌握正確的摔倒姿勢，就會保證儘可能小的傷害。通過觀察奧運比賽中選手們的摔倒姿勢，可以非常明顯的看到，一般大家會採用一種前滾翻的方式保護自己，通過滾動減小水平方向的動量。

　　以滾動摩擦代替滑動摩擦，妙啊~所以説，要學會滑板你得先學會摔倒。否則如果因為慣性向水平方向滑出去，會對人的身體造成更大的傷害。不過可不要故意滾起來。

　　還有滑板選手經常會有從高台上跳下來的動作，下來之後還和沒事人一樣，要是真的有人從這麼高的地方以這麼快的速度跳下來，就算翻滾那也肯定出事。難道玩滑板的人真的是有鐵打的身體嗎？

　　答案當然不是，從我們剛剛提到的技術動作——Hippie Jump可以知道，實際上在這個過程中運動員相對於滑板只經歷了一個近似上拋的運動，在最後落地時刻，運動員和板之間的受力也幾乎只是豎直方向的。只要我們人類能接受這麼高的下落高度，那麼這種動作就可以完成**。**而且滑板的輪子還有板面的彈性，一定程度上，也能夠緩解這種衝擊力。

　　但是如果滑板脱離了腳下，不能夠及時的採取翻滾的姿勢，就極有可能造成骨折、扭傷等後果。因為在落地瞬間，地面對人不光有向上的支持力，還有水平方向的摩擦力，兩者的合力作用下，一定超過了支持力，這種瞬間的衝擊力對人的腳踝的作用是非常大的。所以小編每次看到運動員摔倒都很擔心他們。

　　希望每一位運動員都能夠賽出風采，發揮出自己的水平，更重要的是要注意安全！

　　好了，小編首先要從前滾翻開始練習，備戰奧運了（bushi）。