高山滑雪者为什么速度这么快?
a:高山滑雪比赛的基本规则是滑下山,经过几十个旗门,到达终点。如果通过旗门出现失误,将会受到取消资格的处罚,最短到达终点的时间为最后的胜利。北京冬奥会高山滑雪项目分为大回转、大回转、超级大回转和速降四大类。两者的区别在于落差和距离的不同。大回转的落差在一两百米左右,大回转的落差在三四百米,超级大回转的落差在五六百米,男子速降最高的落差在800-1000米,最高时速超过140公里。要知道中国大部分高速公路的限速是120公里每小时,这些运动员如果在高速公路上会被罚超速!
在高山上,运动员有巨大的重力势能。下落时,运动员的重力把他往下拽,重力势能转化为动能。落差越大,重力做功越多,转换的能量越多,运动员的速度就越快。根据物理公式:重力势能等于重力和高度的乘积,动能等于质量和速度的平方乘积的一半。理论上来说,1000米速降赛选手到终点的速度会达到500公里每小时。
高山滑雪为什么运动员会蜷缩成一团?
a:一个高山滑雪运动员的速度实际上没有理论上的那么快。这是因为他还受到雪阻和空气阻力的影响,其中空气阻力更重要。根据流体力学公式:空气阻力与迎风面积和物体速度的平方的乘积成正比。为了减少空气阻力,运动员会尽量把自己蜷成一团,减少迎风面积。
如果把运动员看成一个球体,他的质量与半径的三次方成正比,而迎风面积与半径的二次方成正比。也就是说,运动员体格越大,重力势能的三次方会增加,但空气阻力只会增加二次方,有利于加快速度。所以高山滑雪运动员大多身体强壮,比如挪威的斯文达尔,平昌冬奥会男子速降冠军,身高189cm,体重97kg。
高山滑雪不是直线下降,而是需要在几十个旗门上空左右摆动。转弯时,运动员倾斜并用雪板的刀刃接触雪面。目的是获得倾斜支撑。支撑和重力的结合可以为运动员提供转弯所需的向心力。
根据物理公式,向心力与速度的平方成正比,与转弯半径成反比。高山滑雪者速度很快,但是转弯半径很小,这就使得他们需要很大的向心力,所以也需要很大的支撑。据统计,运动员转弯时膝盖需要承受三倍以上的压力。一个80kg的运动员转弯的时候会觉得自己的体重变成了270kg!
运动员在承受巨大压力的同时,也要寻找最合适的路径,观察雪面的光滑度。如果他们不小心,他们就会摔倒。在高山滑雪中,即使是专业运动员也经常出错。高山滑雪者用自己强大的勇气、强健的体魄、超人的平衡能力和身体机能,在雪道上不断创造速度奇迹。(李永乐/解说穆振东/整理)
来源:中央纪委国家监委网站