田径赛场上的物理知识二则

华兴恒

在學校的田径赛场上，跳高运动员一般都采用跨越式跳法，而少数采用背越式的运动员往往是跳高成绩比较好的运动员。同学们在看重大国际赛事的跳高比赛时，会发现跳高运动员都是采用背越式，根本就看不到跨越式。其中又有什么奥秘呢？

为了便于分析，设想把人的头和脚连成一个圆环（如图1所示），则其重心大约在圆心O附近，也就是重心下移了。所以采用背越式跳高时，运动员总是背对着横杆将身体弯成弓形，就像拱桥一样（如图2所示）。这样做的目的是使其重心O′下移，而跨越式跳高（如图3所示）两脚要尽可能先分开再跨越横杆，这时人的重心O″就上移了。因此跳高时采用背越式和跨越式的区别在于：越过横杆时，人的重心分别在横杆的下方和上方。对于某一运动员来说，他能把自己的重心提高的高度是一定的，因此采用背越式比采用跨越式要跳得高些。当然，身体的柔韧性越强，将身体弯曲的程度越大，重心就下移得越多，跳高成绩就会越好。这就是专业运动员跳高时常采用背越式的原因。

当然，同学们在观看重要的国际跳高比赛时，有时还会看到俯卧式跳高，运动员也是把身体弯成弓形，只不过是脸朝横杆。这种跳法也是为了将重心下移，其中道理与背越式相同。不过这种方法更难被运动员所掌握，故采用这种方式跳高的人极少。

在田径赛场上，我们会发现短跑运动员常常要穿上钉鞋，而长跑运动员却不穿钉鞋，其中究竟有什么奥秘呢？运动员短跑时穿的钉鞋只是前脚掌有钉子，而跳高时穿的钉鞋却是前后脚掌都有钉子，同样是钉鞋，两者有何区别？

短跑时无论是起跑还是途中跑，运动员都要竭尽全力地向后蹬地，靠地面对人的反作用力而迅速向前运动。如果穿上一般的运动鞋，由于鞋底与跑道之间的最大静摩擦力小于运动员的后蹬力，运动员就会因打滑而向后移动（一般把这种现象称为滑蹭）。若在短跑的过程中每跑一步都向后滑蹭一点，这势必会极大地影响运动员的成绩，严重时还有可能导致运动员跌倒。穿上钉鞋后，由于钉子能够扎入跑道，从而能有效地防止滑蹭，因此短跑运动员穿上钉鞋是为了增大与地面之间的摩擦力，有利于提高成绩。长跑运动员跑步时不穿钉鞋是因为滑蹭虽然会使运动员多跑一些距离，但也会延缓脚与地面间的作用时间，从而减小地面对人的反作用力，这样就缓冲了对关节的冲击，可有效地减轻运动员的疲劳程度，提高总成绩。此外，长跑更重要的是耐力，不需要那么大的后冲力。

那跳高时穿的钉鞋为什么前后脚掌都有钉子呢？原来跑步时只是前脚掌着地，而跳高时是后脚掌着地，紧接着前脚掌才着地。由于跳高是利用助跑来获得水平速度，再利用制动性起跳将水平速度转化为向上的速度，钉鞋的后跟也有钉子就是为了产生制动作用，帮助运动员更好地完成起跳，从而提高跳高成绩。