谈谈体育运动中的流体力学.doc

谈谈体育运动中的流体力学 撩,,1,. 哆谈谈体育运动中的流体力学~792/-2- 戈忠恕 众所周知,不少体育运动项目都与空气和水有着 密切的关系.在进行体育比赛的时候,运动员的身体 和使用的体育器械,跟空气和水都在做相对运动,如运 动中产生的阻力,升阻比,稳定性及旋转等力学问题, 直接会影响着体育比赛的成绩.比赛中运动员对这些 力学问题掌握得好,利用得当,就可能刨造佳绩;反之 就有可能败北赛场. 体育运动中最常见的是阻力一般情况下,多数 体育比赛项目都希望阻力小一些;但是有的运动项目 或者在运动的某一段时间,却希望阻力大一些.如游 泳就是这样,近代游泳理论认为,人体在水中向前游动 的力量,主要是靠手臂和下肢划水,打水,蹬水,夹水等 动作来获得的.从流体力学的角度来看,这是利用水 的反作用力,也就是人的手和脚向后运动的时候受到 水的阻力,这个阻力再反过来作用到人的身上.使人向 前进.显而易见,在这个过程中,这种阻力越大越好. 所以游泳运动员应该尽量地把静止的水往后推压,而 不是摧压向后运动着的水.这样才好增加阻力,加快蒋 泳速度.由于在游泳的时候,手脚要做循环往返运动, 也就是在完成一个前进的动作以后,马上要做一个回 返动作.来为下一次动作做准备.由于做回返动作的 时候,手脚的运动方向与人体前进的方向是一致的,此 时手脚的运动产生的阻力就成了人体前进的不利因 素,故游泳运动员在做回返动作的时候,应该尽量藏小 手和脚的迎水面积.降低回返速度,减小阻力.由此看 出,游泳的不同阶段阻力起着不同的作用,因而对游泳 动作的技术要求也有很大不同.运用流体力学的理 论,可以找出游泳运动同流体阻力的特殊规律,提出合 理的技术要求,采取科学的训练方法,提高比赛成绩. 然而有些运动项目,例如高台滑雪跳跃,滑翔机比 赛,投掷标枪,铁饼等等,要想提高其成绩,光靠减小阻 力是不够的,因为决定这些项目成绩的并不是阻力,而 是上升力和阻力之比,叫做升阻比.也就是通常说的 滑翔性能.日本着名流体力学家各一郎教授,就利用 风嗣试验研究了高台精雪跳跃运动的技术要领.实验 结果表明,当运动员把双手紧贴在身体的两侧,让上身 和滑雪板跟地面保持平行的时候,可以获得最大的升 阻比和最远的跳跃距离.在1956年冬奥会上,芬兰运 动员瓦里宁首次采用了这种姿势,结果夺得了这个项 目的冠军.现在大家看到的滑雪跳跃比赛的运动员, 大都采用这种姿势.原因是从流体力学原理来看,高 台滑雪跳跃的腾空时间只有4～6秒钟的时间,而在这 段时间最大速度却可达35～45米/秒,所以要取得最 远的跳跃距离.就必须在升阻比上打主意,也就是要尽 可能地提高滑翔性能,延长腾空时 间. 升阻比对提高投掷标枪,链球 成绩,意义也非同小可.这些项目 的共同特点是,运动员或者运动器 械在空中停留的时间较短,运动的 轨迹都有一个最高点,所以通过最 高点后,滑翔的距离对于提高运动 成绩起着关键的作用.拿女子标枪 来说,在投掷过程中,它在空中的 滑翔距离一般要占整个距离的 49%～56%.可见升阻比对于提高 运动成绩有着十分密切的关系. 在汽车比赛时,经常看到翻车 现象,这是为什幺呢?其主要原因 就是由于汽车在高速运动中失去 了稳定性,造成了翻车.这种稳定 性在流体力学中叫做动力稳定 自去冬以来,美国气候就不正常.由于传媒对气 象的报道充分,^们都知道气候异常与厄尼语现象 有关.专家的意见是1998年6月这次厄尔尼语就能结 束,按说春天应该敛进了,没想到4月份叉发生了破 40年记录的大灾. 这次灾倩惨重,当局十分重;=【8,社会保障有力.老 百姓重建家园速度较快. 就像投了一颗原子弹 酿成重灾的龙卷风主要是两次 4月8日硬同到9日早晨.强龙卷风群袭击美国 东南部,重灾区在密西西比州,亚拉巴马州和佐治亚 州,三州总计毁瞎1000多栎,受破坏房屋难以计数,停 电1O多万卢,死44』,,伤1000多^. 4月16日,龙卷风袭击阿肯色州和田纳西州交界 地带,造成12^死亡.包括被洪水冲走一女子. 前一例龙卷风使三州七郡蕾到重灾,灾情最重的 是亚拉巴马州伯明鞠市西南部的杰弗进,圣克莱尔和 圈斯卡路莎三郡.8日腕8～9时.龙卷团艘地,最大风 速142米/,横扫地面的宽度这15公里,长度这24 公里,把一所中学,一座教堂,一个鸦防站夷为平地. 杰弗逊郡的警士∈伍穗华浣:那时,就像在这个地区授 下了一颗曛子弹,使{旬{根本没有地方可以躲藏I. 亚拉巴马州州长詹姆士说:.这是我一生见过的最 强的暴风雨.. 气象学家藤田曾把龙卷风的强度分为51,等级, 性.在许多比赛项目中,都要考虑这个同题.比如标枪 在空中飞行的时候,空气作用于它的压力中心位置,是 随着标枪在空中的运动情况而变化着的.计算表明. 只有标枪的轴线方向和运动方向之同的夹