随着2012年夏季奥运会在伦敦进行了良好的比赛,世界的眼睛正在观看竞争对手展出的极端运动能力。但是,除了运动技能外,今年参加比赛的奥林匹克运动员也可以被视为实践物理学家。
毕竟,要通过一秒钟的分数赢得游泳比赛,或者在弹跳拱顶后四次旋转,利用物理原理(如角动量和流体动力学)的能力与肌肉记忆和力量一样重要。
这是五个奥林匹克运动物理学使一切都不同的地方:
游泳
奥林匹克游泳比赛通常是由十分之一或百分之一的决定决定的。有了这样的余地,影响游泳者速度的最细节可以使获胜和输球之间有所不同。游泳者必须竭尽所能,以减少向前推动身体的防水性。
阻力会随着暴露在水面的表面积而增加,因此游泳者越会使她的身体越快,她就会越快。这个表面也越顺畅。这就是为什么游泳者经常刮掉所有的身体头发,戴着游泳帽遮住头部,并用特别设计的泳衣覆盖许多身体,这些泳衣模仿鲨鱼的皮肤或其他表面,以获得更大的流体动力学。 [夏季奥运会科学:使游泳者更快|视频这是给出的
游泳者还必须考虑浮力,这是使他们漂浮的力量。由于水比空气更具抵抗力,因此尽可能靠近地面的运动符合运动员的最大利益,以便更多的身体暴露于耐药性较低的空气中,而不是在拖动水中。
体操
观看时角动量的原理很明显奥林匹克体操运动员旋转和旋转,旨在通过包装更多的轮换来赢得更高的分数。
所有在一个点周围旋转的对象都有一个称为的数量角动量这取决于物体的质量,速度以及其在重心中心周围的分布程度。除非某些外部力对系统干扰,否则其角动量将得到保守。因此,通过尽可能紧紧地拉到他的手臂和腿,从而降低了质量散布的空间,可以通过体操运动员旋转更快。作为回应,体操运动员的速度将提高以弥补差异,并保持他的总角度动量稳定。 [6关于重力的奇怪事实这是给出的
牛顿的第三项运动定律在体操中也发挥了重要作用。法律规定,对于每一个行动,都有平等和相反的反应。体操运动员通过将努力推向地板,平衡梁或金库来利用这一优势,以便这些表面向后推向他们,从而使它们抬起空中。
潜水
奥运潜水员的目标是在空中进行华丽的曲折,然后尽可能无缝地滑入水中。飞溅进来的越大,从潜水员的得分中扣除越大。
潜水员还利用牛顿的第三定律。通过尽可能难地跳到潜水板上,潜水员可以使板向上向上推,从而使它们更大的垂直速度使弹簧高到空中。空中的时间越多,潜水员必须完成她的翻筋斗。
在水边附近的潜水员时,他们试图尽可能垂直地将身体固定在一根薄杆中。
“他们要垂直进入水的原因是,他们将进入水中并将所有这些水带到他们身上,”南加州大学多恩斯大学生物科学与生物医学工程学教授吉尔·麦克尼特·格雷(Jill McNitt-Gray)解释说。 “一旦您在水下,您想创建一个小孔,因此出现的水不会引起很大的飞溅。” [视频:潜水物理学这是给出的
射箭
动作和反应在射箭也起着重要作用。要向目标射击箭头和真实,弓箭手必须首先向其施加前向力。为此,弓箭手会向后拉弓弦,从而将势能存储在弦中。释放字符串时,它将这种势能以动能的形式授予箭头,从而推动箭头向前。
为了在其预定的目标上保持箭头,其轴在其末端以鸟羽毛或塑料替代品的形式拖延,传统上是每箭的三个。 Fletching通过空气阻力提供空气动力学稳定性。如果某种力量(例如空气湍流)试图将箭头从其直线路线上推开,那么拔出的动力会导致运动的变化,从而阻碍了运动的路线。有时,拔毛会引起箭头的旋转,这可以通过使空气湍流均衡的力来进一步提高其稳定性和准确性。
羽毛球是一项球拍运动,玩家在网上来回飞过了一个名为Shuttlecock或小鸟的弹丸。与球形球相反,露天球是带有羽毛锥或尼龙从侧面突出的球,在空气中以不同的方式行驶。他们的羽毛从空气阻力中引起了更大的阻力,因此它们的速度比球更快。
就像在箭头上张开一样,羽毛球上的羽毛可以提高其空气动力学的稳定性 - 如此之多,以至于无论羽毛锥碰到哪个方向,羽毛球都会碰到羽毛球的撞击,它会迅速向上定向,以便羽毛自身朝向落空,因为它通过空气飞过。玩家在瞄准Shuttlecock时必须考虑其运动的独特空气动力学,并且由于其高阻力,因此必须发挥比可比较的球上所需的力量,以在整个球场上击中Shuttlecock。
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