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冰雪运动

2008-03-22

中学科技 2008年2期
关键词:冰刀滑雪板重力势能

刘 玮

热身区

北国风光,千里冰封,万里雪飘。望长城内外,惟余莽莽;大河上下,顿失滔滔。山舞银蛇,原驰蜡象,欲与天公试比高。须晴日,看红妆素裹,分外妖娆。

……

毛泽东的诗词把我们带到了茫茫的冰雪世界。

时下,我国黄河以北冰天雪地,正是滑雪滑冰的好时节。有多少滑雪爱好者,脚踏滑雪板或穿上冰刀,飞驰于银妆素裹的冰雪乐园,在一尘不染的冰雪之上,画出一道道优美漂亮的弧线!那场景,怎不令人激情荡漾!

在人类的远古时代,北欧的游牧民族为了在恶劣的自然环境中生存,发明了可以替代行走的滑雪板,于是人们就能够在茫茫雪原中任意驰骋、追寻猎物。稍晚些时候,他们将动物的甲骨绑于脚下,于是他们又发现了滑冰的乐趣。后来,冰雪运动经芬兰的游牧民族传入瑞典、丹麦、荷兰等地。

直到19世纪末,冰雪运动才在我国北方普遍开展。清代宝竹坡的《冰嬉》诗:“朔风卷地河水凝,新冰一片如砥平。”“铁若剑脊冰若镜,以履踏剑磨镜行。”生动地描绘了当时的滑冰运动。

随着时代的发展,冰雪运动的实用价值已逐渐降低,但因为其更贴近自然、贴近生活而被人们广泛接受,逐渐演变成了现代的竞技运动和旅游项目。在国外,每到冬季,冰雪赛事便接连不断,人们常能欣赏到运动员在高山丛林间穿梭跳跃的飒爽英姿,以及令人眼花缭乱的室内外冰上舞蹈。1924年,滑冰和滑雪同时被列为首届冬奥会比赛项目。

数风流人物,还看今朝。如今,人们已制出了各种专业的滑雪、滑冰器具,即使在不具备自然冰雪条件的南方,人们也可到室内外人造冰场或雪场照样尽情享受冰雪带来的乐趣。

国际滑联更是开发出了各式各样的冰雪运动。现已有的竞技滑雪包括:越野滑雪、跳台滑雪、高山滑雪等。其中高山滑雪具有惊险、优美、自如、动感强、魅力大、可参与面广的特点,因而被人们视为滑雪运动的精华和象征,也成为了旅游滑雪的首选和主体项目。

练功区

滑冰运动分速度滑冰和花样滑冰。冰面就像一张银色的唱片,速度滑冰的运动员就是那灵活的唱针,在演奏一曲时而激越昂扬、时而低沉婉转的美妙乐曲。花样滑冰更是体育与艺术的完美结合,运动员在音乐的伴奏下,在洁白的冰面上滑出各种图案,表演各种技巧和舞蹈动作。花样滑冰既表现了体育的力量、速度和难度,又展现了艺术的优美和抒情,是最具欣赏价值的体育运动之一。

冰雪运动不仅能够锻炼人的意志,增强人的平衡能力、协调能力以及身体的柔韧性,同时还可以增强人的心肺功能,提高有氧运动能力。对于青少年来说,冰雪运动更有助于小脑的发育。穿上冰刀或踏上滑雪板,在冰雪世界尽情奔驰,像银鹰一样展翅飞翔,不仅可放松心情,更能获得融入大自然的乐趣。

但在进行滑雪、滑冰之前一定要先仔细了解场地,并做好充分的准备活动,否则会造成肌肉拉伤或摔跤,因为冰雪运动的特点之一是技巧性强,特点之二是速度快,看来很远的地方一眨眼就到了眼前。除此之外,还要注意防寒保暖。

滑雪和滑冰之所以速度快,是因为冰雪的摩擦阻力小。人们为了追求滑雪速度,常常在本来就很光滑的滑雪板底打上蜡,使高山滑雪速降的最高速度可达229.299千米/时。水平冰面上的短道速滑也比百米跑快得多,平均每百米不到7秒,能拉下百米世界冠军20多米。自从13世纪中叶荷兰人发明了铁制冰刀到今天,在实践者们的不断改进下,滑冰的速度也得以不断攀升。一方面,金属与冰面的动摩擦因数很小,一般不超过0.02;更重要的是,薄薄的冰刀压在冰面上,在巨大的压强之下,冰会因熔点降低而熔化,在冰刀与冰之间便有了一层水,这层水就像润滑剂,使摩擦力大大减小。特别是在转弯时,由于惯性离心作用,运动员对冰的作用力可增至体重的4倍左右,蹬冰的力就更大,所以弯道速度比直道更快,我们从运动员在弯道上身体几乎贴地的倾斜程度就能看出来。

过招区

1. 进行跳台滑雪时,运动员要从近100米长、倾角约30度的滑道上由静止自由滑下,到底端起跳时速度可达30米/秒。你知道运动员在下滑过程中所受的阻力主要来源和能量转化方向吗?

A. 阻力主要来自滑道雪面,重力势能转化为内能

B. 阻力主要来自滑道雪面,重力势能转化为动能和内能

C. 阻力主要来自于空气,重力势能转化为内能

D. 阻力主要来自于空气,重力势能转化为动能和内能

2. 短道速滑比赛一般均在室内冰球场上进行,使用椭圆形跑道,周长111.12米,直道长28.855米,直道宽不少于5.71米,弯道内半径8米。设运动员在弯道时速度为19.6米/秒,所在处弯道半径9.8米。请你计算,该运动员身体与地面的夹角应为多少度?运动员腿部承受的作用力是其体重的多少倍?

答案

第1题选D。滑道与滑雪板间的摩擦因数很小,而空气阻力在速度不是太大的情况下与速度成正比,来自空气的阻力远大于雪面的阻力,因此滑雪或滑冰时要穿紧身衣以减小空气阻力。运动员沿滑道下降过程中,重力势能在转化为人运动的动能的同时,也有一部分转化为空气内能了。

第2题,在弯道时,可将运动员的运动简化成作圆周运动,所需要的向心力来自自身重力的分力,将重力沿水平的向心力方向和身体轴向的登冰力方向分解,求得运动员身体与地面的夹角为14度,运动员腿部承受的作用力是其体重的4倍左右。由此可见,运动员的身体几乎贴到了地面,腿部承受的力量也是非常大的。

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