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发布时间:2021-09-10
为什么跳高要采用背跃式?为什么博尔特不用跑得更快也可以打破世。界纪录?罚点球的最佳策略是什么?穿着斥水性泳衣会带来什么后果?为什;么弹跳球看起来不遵守牛顿运动定律?   约翰 · D · 巴罗编著的《100 个体育中的数学问题》通过解答 100 个问题,揭示了”体育运动(如跑步、跳高、游泳等)以及其评分系统的神秘面、纱,展示了奥运会背后各种鲜为人知的秘闻。   跳水,是奥运会游泳比赛项目的一部分,却被尴尬地归类于水上运动,它是发生在空中的”运动,比游泳或水球更接近体操或蹦床运动。   跳水比赛有两种:从高于水面 10 米的固定平台上起跳的。高台跳水,和从高于水面 :3 米的跳板上起跳的、跳水。高台跳水的概念很简”单,跳水运动员以站立、助跑或“倒立的。姿势开跳,他们的重!心大约高“于跳台 1.2 米;或高于水面 11.2 米。忽略,所有的;空翻?和转体,身体在。重力的作用下下降的距离为 S,S=(1/2)gt2,其中 ?g 为重力加“速”度(g ;= 9.8 米 /: 秒 2 )。身高 1.8 米的;运动。员头向下、手臂伸!展入水时,身体重;心离!指尖约 ?1.2 米,此刻身体已经下降了“大约? 10 米。把它“代入上”述公式,我们看到运动员在空中的时间为 1.4 秒。跳水运动员必须在这个时间里完成一系列、空翻、转体动”作来打动评?委,同时身体以约 14 米 / 秒”的速度冲击水面,除非使身体以流线型入水!以减小身体与水的碰撞,否则那种撞击水面的感觉可想而知。入水时,光滑、细长”的体型、能够劈开;水面保护运动员的身体。相反,粗暴地入水或腹部,拍水,那么,哎哟!身体就如同撞击、了比、水还坚硬的东;西。   假?设你要在空中完成三个半空翻,就需:要在 1.4 秒中转 3.5 圈,即 2.5 圈。 / 秒。身体转:速达到每分钟 150 圈,简直可以与 CD 播放机中 CD 盘外缘的转速(每分钟 200 圈)相媲美了。一圈是 2 弧度,因此,要完成空翻的角速度为 5 = 15.7 弧度 / ,秒。   跳板跳水则完全不、同。跳板高于水面 3 米,跳水运动员利用跳板的!弹性”能量向上起跳,但不、是垂直。向上,否则在落下。时会撞到跳板。运动员一般沿偏离垂直方向约 5 起“跳。当起跳的垂直速度在 6 米 / 秒左右、时,运动员身体的重心将沿抛物线轨迹运动,到达泳池上方约 6 米的最高点。整个过程运动员约需; 1.8 秒的空;中时间来完成必要的体操动作——注意这超过了高台跳水运动员的 1.4 秒。   虽然跳”水“运动员比高台跳水运动员距水面近了 7 米,但减速向上的轨,迹为运动员换得了更多的时间。这也揭示出这两个赛事确实是不同的。   当跳水运动员完成了空翻和转体动作后,他们需要让身:体尽可能垂直地插入水面,并且尽可能没有、旋转,这样?才能平滑、地入,水,实现。无水花飞溅,这也正是评委!们所希望?看到的。做到这一点需要谨慎地把握时机和数百“小时的练习。当跳水运动员完成转体和空翻动作时,他们根据泳池中的涟漪判断水面位置。然后通过做相反的动作减少旋转——滑冰运动员这样做则是为了旋转得更快。在自旋中,转动惯量与旋转的。角。速度成反比,所以减”少转动惯量可加快旋转。滑冰运动员的转动惯量等于他们的身体质量乘以半径的平方。   跳水运动员在做空、翻动作时,通过紧紧蜷曲自己的身体来减小半径和转动惯量,从而自旋得:更快。但是在”跳水的最:后”阶段,运动员身;体完全伸”直,长度加倍,转动惯量增加了; 4 倍,角速度、也相应减少为原来的四分之一。精准地伸直身体,运动”员就:能在入”水时消除自旋,完成一连串的跳水动作。
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