短道速滑今日決戰！想要滑得快，學好物理有多重要？_風聞

Science_北京-不惧过往，不畏将来！2022-02-17 15:23

2022-02-17

今天，短道速滑迎來收官日，將產生男子5000米接力和女子1500米兩枚金牌。張雨婷、韓雨桐、張楚桐亮相女子1500米賽場；武大靖、任子威、孫龍、李文龍、張添翼出戰短道速滑男子5000米接力A組決賽。

在期待運動員們精彩角逐的同時，你有沒有發現，短道速滑比賽中，運動員們滑得非常“絲滑”，看起來不太費力？轉彎的時候用手撐住地面，是為了找準重心嗎？

其實，在這項競速運動的背後，有着滿滿的科技含量，運動員的發力角度、冰面的摩擦力、冰刀的曲線等等，都可能會影響到運動員的成績。

而這背後，其實藴藏着大量物理知識。

△短道速滑的標準姿勢——中國短道速滑隊選手武大靖

冰刀裏的奧秘

一副出色的冰刀就像孫悟空手裏的如意金箍棒，是運動員們獲得比賽勝利的技術保障。

運動員的冰刀鞋根據比賽需求，分為速滑冰刀鞋、球刀鞋、花樣刀鞋等，不同類型冰刀鞋的結構都有所不同。而且，它們的側面形狀和刀刃設計中都有着豐富的力學原理。

短道速滑的冰刀側面是一條複雜的曲線，弧形的具體設計和運動員的習慣和動作息息相關，並沒有統一的設計標準和理論分析。

按照現有的一些數值模擬結果，曲率半徑在15~20m的擺線形設計可能有利於在具體發力時降低冰面和冰刀之間的摩擦。

△冰刀前中後段的弧形各有不同（圖片來源於微信公眾號“中科院物理所”）

而且，冰刀的刃是一個槽型的寬刃。運動員在通過彎道時，在同樣的劈背正壓力作用下，槽刃冰刀嵌入冰面的深度更大，可以提供比單刃冰刀更大的受力面積。因此，使用槽刃冰刀可以使運動員在過彎時不必減速，更加流暢地完成兩個直道間的過渡。

△單刃冰刀（左）和槽刃冰刀（右）在轉彎蹬冰時的受力比較（圖片來源於微信公眾號“中科院物理所”）

運動員愛摸冰？

説到轉彎，大多數觀眾可能都發現了，運動員在轉彎時幾乎都會摸冰，為什麼會有這個動作？答案是，主要為了增加蹬冰力。

“蹬冰力”是增加短道速滑選手前進的推動力，但保持其快速前進又不摔倒，還需要恰到好處的向心力。蹬冰角的角度越小，獲得的前進力量越大，推進身體運動速度也就越快。

短道速滑選手的彎道向心力有一個複雜的計算公式，通過物理力學計算出運動員在彎道獲取最大向心力的身體傾斜角度，運動員在彎道的向心力來自身體向彎道圓心方向傾斜時的重力（G）及支撐反作用力（F）的合力，其大小等於支撐作用力的水平分力（Fa)。

摸冰也並不是防止被“甩出去”和實現有效推動的萬能方法，還要配合上運動員強有力的肌肉支撐。中國短道速滑選手武大靖，就曾在綜藝節目中展示過自己強健的大腿肌肉。

冰鞋和衣服的小**“心機”**

冰刀對運動員成績的影響至關重要，冰鞋也內涵“玄機”。

短道速滑冰鞋的鞋幫較高，靈活性稍差但支撐性較好，因為短道速滑運動員在過彎時離心力更大，對踝關節穩定性的要求更高。而且，短道速滑的冰刀刀體更短，以保證運動員在轉彎時即使傾斜角度很大，冰鞋也不會接觸冰面。

運動員穿的衣服也有很多講究。

通過實驗發現，並不是越光滑的表面風阻就越小，“恰恰是一種有肌理的凹坑結構面料，產生的阻力是小的。”在身體不同部位，凹坑結構的形狀、大小、深度都是不同的。新款短道速滑服最大減阻率超過10%。

看來，想要獲得冠軍，除了刻苦訓練，完善技能之外，計算好運動員在競技中的各項傾角、數據等至關重要，最後，再匹配上特質的服裝與冰鞋，當所有因素最佳的時候，就是運動員奪得冠軍的時刻！

今晚，希望中國短道速滑選手能好好摸冰，取得好成績！

◎內容來源：微信公眾號“中科院物理所”“壹讀”“國家人文歷史”

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