冰雪王国里的大学问

沙沙

在滑冰赛场上，运动员们仅仅用单脚立在冰面上就能像陀螺一样快速地旋转，轻轻一滑，就能满场飞舞。是谁让他们在冰面上高速运动的？是冰，还是脚下的冰刀？在滑雪场上，运动员高高跃起，稳稳地落在雪坡上，保证不会像个滑雪菜鸟一样摔个四脚朝天。是谁让他们落地落得这么稳的？是地球引力还是自身的身法够妙？

想不想知道答案？这可是一门大学问，与物理君有着莫大的关系呢！

冰上一把“刀”，到底谁当家

表面上看，冰刀是在冰上滑行。其实严格说起来，冰刀和冰面并没有完全接触，它们之间还有能起润滑作用的水。科学家早就在探秘冰上的谜团了。早在1886年，爱尔兰物理学家约翰·乔利就剖析过冰刀和冰面之间的秘密。他认为运动员穿着冰刀在冰面上时，冰刀会给冰面施加压力，根据冰的物理特性，冰的熔点会随着压力的升高而降低。所以，当我们对冰面施加一定的压力时，冰刀会使得冰面融化，产生薄薄的水层，进而降低冰面上的摩擦，起到润滑作用，让运动员获得更高的滑行速度。

可是问题来了，赛场上的冰面温度通常在零下4 摄氏度左右，如果要让冰在这个温度下融化，这需要很大的压强。在运动员个人的体重方面，为了给冰面形成较大的压强，运动员的体重至少要达到175千克。这是多么难实现的呀！当运动员滑过后，作用在冰面上的压力消失，那部分水层又会重新凝结成冰，仿佛一切都不曾发生过。

不过，科学家们又提出了“表面融化说”——冰面上始终有一层不会融化的水，形成了水膜;温度越高，水膜越厚，正是这层水起到了润滑作用。有的科学家认为，冰刀在冰面上摩擦出冰辙的时候，会由于摩擦使得冰刀所接触的冰面温度略高于周围冰面。冰刀和冰面之间形成高压区，高压区内的冰液化，并与破碎的冰颗粒混合成泥浆，就能大大降低冰刀和冰面之间的摩擦，让运动员滑行的时候耳畔生风。

精准起飞，减少损伤

有人说猫有九条命，因为猫从高处掉下来总是毫发无伤。运动员要是也能做到这一点，那可就大大提升竞技的胜出几率了。于是物理学家对猫的落地秘诀进行了研究，原来猫是以腰为支点，在落地过程中让前、后两部分身体分别做了相反方向的转体动作。在满足运动平衡的前提下，猫通过重复转动身体，分别减少前半部身体和后半部身体的转动惯量，成功实现四脚着地。这堪称是对运动物理学的绝妙运用，也给了物理学家们极大的启发。

在滑雪运动中，大多数滑雪板跳跃时会有一个起飞点，经过一段平稳时间后，运动员们再降落在与地面呈一定角度的斜坡上。物理学家基于此精准设计起飞瞬间的动作、安全的跳跃姿势，从而尽可能地降低运动员受伤的可能性和程度。在设计中，物理学家会考虑运动员的起飞角度和着陆角度，仔细观察所有的测量数据和飞行曲线。运动员在落地时几乎感觉不到冲击，这才能称得上是好的跳跃动作。

看，运动员在赛场上的优异表现与其背后力学问题息息相关。了解了物理学知识再来运动，运动员们真如有神助啊！

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北京冬奥会的冰雪“黑科技”

①九种型号的雪花：为了满足不同比赛项目对雪花含水量和形状的不同需求，北京冬奧会工作人员准备了九种雪花，以免对滑雪运动员造成阻碍。这不是浪漫，而是科技带来的精准和专业。

②智能人工造雪：绿色环保是北京冬奥会的理念之一，所以我国科技人员已经研发出了世界上最先进的智能造雪设备，可以根据外界环境的变化，来相应地改变造雪效率，再也不用担心水资源浪费问题了。

③场馆速冻模式：北京五棵松体育馆的篮球馆，只需要短短6小时就可以银装素裹，化身冰球、花样滑冰和速滑的比赛场地，这速度比你DIY雪糕一点也不差呢！650D113E-85B5-472A-BDCC-8B6B1914B512