今天被一则奇葩冬奥新闻吸住眼球,新闻如下。
这个哈佛毕业的奇女子冬奥会滑雪倒数第一,然后火了…
最近,在平昌冬奥会自由式滑雪女子U型池的一场资格赛中,一位选手的表现“惊艳”了全场。她的两次尝试,无需观看完整视频,只用两张图就能概括:就这么从U池的一边,有条不紊地呲溜向另一边,然后,再稳稳当当地呲溜回来。
哈佛奇女子
看到这么奇葩的哈佛奇女子,我忍不住想分析下她滑雪时的力学。
滑雪的力学U型池滑雪,利用的就是重力势能与动能的互相转化。但是由于摩擦力和空气阻力的存在,能量会逐渐流失。这就要求运动员自己的动作,将自身的身体化学能转为动能,从而维持比赛的持续进行。
U型池滑雪场地
佩戴的滑雪头盔(如下图),设计成了流线型,可以一定程度上削弱空气阻力。
头盔
滑雪板设计成船型,底部光滑,可以有效保证低摩擦力,前后两端的突起可以防止滑雪板插入雪体。
底部光滑的滑雪板
相对于短道速滑等冰上运动而言,滑雪的速度略低。因此空气阻力不是主要原因,所以运动员的衣着并没有穿那种紧身的衣服。
空中转体看似轻巧,但是与离开地面时双腿的力度息息相关。力度大,跳的高,可以有更多时间进行各种难度的表演,但是由于摩擦力的存在,极有可能滑雪板出现打滑。特别注意,U型池侧面时垂直方向的,这个时候的跳跃力只能靠摩擦力。
U型池内,如果忽略纵向的运动,可以把滑雪看成平面内的运动。这样,从高度H的地方进入,到达底部具有的动能最大,考虑滑雪板的摩擦力消耗的功(摩擦力乘以路径),可以精确的计算出不加外部能量后达到U型池另一侧的高度。如果是机器人滑雪,那么我们就可以知道需要多少的能量输入了。
尽管哈佛奇女子滑雪成绩垫底,但是其中的力学却不可忽视。其实,这位奇女子之所以求稳,也是因为没有掌握好力学知识,不知道使多少力,力的角度如何导致的。
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