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冰上運(yùn)動(dòng)這些“冷知識(shí)”,你知道嗎?

發(fā)布時(shí)間:2022-02-22 10:07:00來(lái)源: 新華日?qǐng)?bào)

  冬奧會(huì)賽場(chǎng)上,花樣滑冰和速度滑冰因其俱佳的觀賞性頻頻沖上網(wǎng)絡(luò)熱搜?;踊\(yùn)動(dòng)員為什么穿著溜冰鞋還可以做這么多高難度的動(dòng)作?他們轉(zhuǎn)圈圈后為什么不會(huì)頭暈?哪些物理常識(shí)可以幫助他們提高訓(xùn)練成績(jī)……面對(duì)網(wǎng)友們拋出的眾多問題,本期“好奇心實(shí)驗(yàn)室”,記者采訪了相關(guān)專家。

  問題一:花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員可以在冰面上一直轉(zhuǎn)圈圈并做出高難度動(dòng)作,而普通人為什么轉(zhuǎn)幾圈都會(huì)暈?zāi)兀?/p>

  南醫(yī)大附屬明基醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科副主任醫(yī)師黃潔告訴記者,首先,需要了解我們?cè)谵D(zhuǎn)圈圈時(shí)為什么會(huì)頭暈。人體通過(guò)視覺、本體覺和內(nèi)耳前庭器官分別將軀體位置及運(yùn)動(dòng)的信息經(jīng)感覺神經(jīng)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng),整合后做出位置的判斷,并通過(guò)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳出,調(diào)整身體和眼球的位置,維持平衡和視物的穩(wěn)定。前庭功能正常的人在做簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),不會(huì)有眩暈,但當(dāng)這種刺激過(guò)強(qiáng),超出前庭系統(tǒng)處理能力時(shí),機(jī)體就會(huì)感覺眩暈,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)有惡心、嘔吐等不適。但是,對(duì)于外周前庭功能損害、前庭功能下降的患者來(lái)說(shuō),由于前庭系統(tǒng)處理運(yùn)動(dòng)信息能力不足,無(wú)論靜止還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài),他們都有可能感覺周圍物體旋轉(zhuǎn)或者自身不穩(wěn)感,無(wú)法穩(wěn)定注視外周目標(biāo)甚至跌倒。

  對(duì)于花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員來(lái)講,需要完成快速旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)中跳躍等高難度動(dòng)作。比如羽生結(jié)弦挑戰(zhàn)的4A動(dòng)作,也就是阿克塞爾四周跳,就需要在起跳至落地之間不足1秒的時(shí)間內(nèi),完成4周跳,并且以自身5-8倍體重的力量著地。在這個(gè)過(guò)程中,需要運(yùn)動(dòng)員對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)很好控制。這個(gè)動(dòng)作的難點(diǎn)是,除了需要強(qiáng)大的肌肉骨骼系統(tǒng)支撐外,前庭系統(tǒng)的訓(xùn)練尤其重要。

  眼球震顫是在肢體運(yùn)動(dòng)或視物追蹤等情況下維持視物穩(wěn)定的常見的眼球運(yùn)動(dòng),比如旋轉(zhuǎn)中眼震、旋轉(zhuǎn)后眼震、視動(dòng)性眼震、視動(dòng)后眼震。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員需要做更高難度的動(dòng)作時(shí),這時(shí)候誘發(fā)出的眼球運(yùn)動(dòng)就屬于前庭刺激誘發(fā)的眼震,這些都屬于生理性眼震。運(yùn)動(dòng)員在場(chǎng)上優(yōu)美的身姿往往來(lái)源于自幼長(zhǎng)期的訓(xùn)練,面對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)、結(jié)合身體姿勢(shì)進(jìn)行變速運(yùn)動(dòng)時(shí)也有一些訓(xùn)練小技巧,這都屬于前庭習(xí)服。

  何為前庭習(xí)服?黃潔解釋,前庭習(xí)服指前庭系統(tǒng)受到一系列相同的刺激后,所表現(xiàn)出來(lái)的反應(yīng)性逐漸降低的現(xiàn)象。人的前庭感受器官共有2個(gè),分別位于左右內(nèi)耳內(nèi),且潛力非常大,即使單側(cè)前庭感受器官受損,另一側(cè)健康的前庭感受器官也具有強(qiáng)大代償能力,一段時(shí)間后可以完全恢復(fù)平衡的感覺,如果再加以訓(xùn)練,前庭功能則會(huì)恢復(fù)得更快更好。

  需要進(jìn)行相關(guān)前庭功能訓(xùn)練的還有飛行員或者宇航員。他們面對(duì)特殊的飛行需要和重力環(huán)境,要求會(huì)更高,根據(jù)需要去訓(xùn)練,達(dá)到飛行任務(wù)要求才行。人們的前庭功能本身?xiàng)l件不一樣,就像高矮胖瘦,個(gè)體在單位時(shí)間內(nèi)達(dá)到的功能狀態(tài)也不一樣,所以需要進(jìn)行篩選后再訓(xùn)練。

  問題二:為什么冰上運(yùn)動(dòng)員穿上冰鞋可以在冰面上進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)或完成高難度動(dòng)作,而有些動(dòng)作我們穿著普通鞋子在水泥地面上卻難以實(shí)現(xiàn)?

  東南大學(xué)物理學(xué)院董帥教授表示,滑冰運(yùn)動(dòng)員能在冰面上高速運(yùn)動(dòng)得益于較小的摩擦阻力。一方面,冰面相較于普通路面更加光滑;另一方面,裝在冰鞋底下冰刀底面積很小,所以作用在冰面上的壓強(qiáng)很大(壓強(qiáng)等于壓力除以面積,壓力近似等于運(yùn)動(dòng)員重量加上蹬地的力)。在冰刀與冰面的界面微小區(qū)域上,壓力會(huì)將冰融化成水(水的密度比冰低,因此高壓下冰會(huì)融化),使冰刀與冰之間的摩擦變成濕摩擦,摩擦力降得更低。這就使得運(yùn)動(dòng)員在使用正確的蹬冰姿勢(shì)時(shí),只需要更小的力就能獲得比在地面上更大的加速度。而普通的鞋子底面積大,無(wú)法產(chǎn)生高壓融化水。

  從物理學(xué)上看,花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員在完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)需要有角動(dòng)量。角動(dòng)量越大,轉(zhuǎn)得越快,才能在落地之前完成更多周次的旋轉(zhuǎn)。而角動(dòng)量乘上轉(zhuǎn)動(dòng)半徑等于線速度,所以轉(zhuǎn)動(dòng)之前需要首先獲得較高的水平速度,然后通過(guò)冰刀蹬地,獲得較大的轉(zhuǎn)矩,將水平速度轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)速度。普通地面一般很難達(dá)到如此大的水平速度,而且較大的轉(zhuǎn)矩對(duì)蹬地時(shí)發(fā)力也有很高要求,冰刀長(zhǎng)度比腳要長(zhǎng),更有利于獲得轉(zhuǎn)矩。

  拋舉過(guò)程需要兩人具有幾乎一樣的速度,在普通地面如輪滑可能可以實(shí)現(xiàn),但持奔跑或者走路速度時(shí),人身體前后擺動(dòng)幅度過(guò)大,難以操作。

  普通地面因?yàn)樽枇Ρ容^大,落地瞬間水平速度會(huì)有劇烈的減速,不容易平穩(wěn)落地,容易磕倒。而冰面阻力小,落地瞬間可以大致保持水平速度,容易穩(wěn)定。當(dāng)然這個(gè)也需要運(yùn)動(dòng)員反復(fù)練習(xí)。

  問題三:哪些物理常識(shí)可以幫助花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員提高技能?

  董帥告訴記者,在花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中,當(dāng)完成空中多周跳時(shí),運(yùn)動(dòng)員會(huì)離開地面,開始做斜拋運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)的圈數(shù)主要決定于兩方面因素,一是滯空時(shí)間,二是轉(zhuǎn)動(dòng)速度。滯空時(shí)間由豎直速度決定,而轉(zhuǎn)動(dòng)速度與水平運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。想轉(zhuǎn)更多圈數(shù),需要有更大的轉(zhuǎn)矩將水平速度轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)速度,且離地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要盡量收縮身體半徑,可以提高轉(zhuǎn)動(dòng)速度。在總速度一定的情況下,合理分配豎直速度和水平速度,并不是跳得越高轉(zhuǎn)的圈數(shù)就一定越多。(記者 葉真 謝詩(shī)涵)

(責(zé)編: 李雨潼)

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