體育運(yùn)動(dòng)中的物理原理

許海玲

在北京舉辦的第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)上。我國(guó)運(yùn)動(dòng)健兒獲得了46枚金牌、15枚銀牌、22枚銅牌，獲獎(jiǎng)牌總數(shù)第一。其實(shí)，在平時(shí)生活中觀看體育比賽已經(jīng)成為我們生活的一項(xiàng)需求。你知道嗎，許多運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中蘊(yùn)涵著物理原理呢!

速度在體育中的應(yīng)用

速度是用來(lái)反映物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量。運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的各種運(yùn)動(dòng)幾乎都有一個(gè)速度快慢的問(wèn)題。例如田徑運(yùn)動(dòng)中所有的徑賽、皮劃艇和游泳比賽等，都是以計(jì)時(shí)的多少來(lái)確定運(yùn)動(dòng)員的快慢和比賽成績(jī)的。參加過(guò)學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)百米賽跑的同學(xué)一定知道，計(jì)時(shí)員一定要從看到發(fā)令槍“冒煙”時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，而不是在聽(tīng)到發(fā)令的“槍聲”時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，就是由于光在空氣中的傳播速度比聲音的傳播速度要快得多，計(jì)時(shí)員看發(fā)令槍“冒煙”計(jì)時(shí)比聽(tīng)“槍聲”計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確得多。

各種球類運(yùn)動(dòng)中的“快攻戰(zhàn)術(shù)”也利用了速度。所謂“快攻”。就是運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中增大運(yùn)動(dòng)速度，即進(jìn)行加速運(yùn)動(dòng)，快速奔跑、快速移動(dòng)、擺脫對(duì)手、尋求空擋，達(dá)到完成“快攻”的目的。

摩擦在體育中的應(yīng)用

摩擦力的大小跟壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)。任何物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都要受到摩擦力的作用。許多運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，為了提高運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)，需要增大摩擦。例如，在百米賽跑中，運(yùn)動(dòng)員必須穿著底上帶有鞋釘?shù)呐苄惑w操運(yùn)動(dòng)員和舉重運(yùn)動(dòng)員在比賽之前，總是要在手上抹些鎂粉，這樣做的目的都是為了增大摩擦以提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。一些球類運(yùn)動(dòng)器械，在制造時(shí)，也都考慮到了增大摩擦的因素。例如，足球守門員戴的手套、籃球表面上的花紋、乒乓球正膠球拍膠皮上的膠粒長(zhǎng)短和反膠球拍膠皮上的粘性度、鉛球表面鑄造得很粗糙等，都是采取增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦的。

慣性在體育中的應(yīng)用

一切物體都有保持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。這種性質(zhì)叫慣性。運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上進(jìn)行的各種項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)，有時(shí)要利用慣性，有時(shí)又要防止慣性。這樣才能提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)和競(jìng)技水平。例如，跳高、跳遠(yuǎn)及標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)中的助跑過(guò)程，標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員在投標(biāo)槍之前，手臂要盡量向后伸擺，這些動(dòng)作都是為了利用慣性。而運(yùn)動(dòng)員在跑到百米沖刺的終點(diǎn)時(shí)，不能及時(shí)停下來(lái)。還得逐漸減速地跑一段距離；籃球運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行三步上籃時(shí)，投籃的一瞬間不能正對(duì)籃環(huán)中心。而是要落后籃環(huán)中心一點(diǎn)投球。這些都是為了防止慣性(由于慣性，正對(duì)籃環(huán)中心投籃反而投不中)。還有投擲鐵餅的選手，為了提高比賽成績(jī)，在規(guī)定的圓圈內(nèi)做加速旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，目的是為了增大鐵餅出手時(shí)的初始速度，而鐵餅出手后，為了確保自己不離開(kāi)圓圈內(nèi)，還得繼續(xù)轉(zhuǎn)幾圈，所以，鐵餅選手為了獲得好的成績(jī)，即要利用慣性，又要防止慣性。

平衡在體育中的應(yīng)用

任何物體要保持平衡，物體的重力作用線(通過(guò)重心的豎直線)必須通過(guò)支撐面(物體與支持著它的物體的接觸面)。如果物體重力作用線不通過(guò)支撐面，這個(gè)物體就要倒下來(lái)。體操運(yùn)動(dòng)員在表演平衡木時(shí)，運(yùn)動(dòng)員始終要使自己身體重力作用線通過(guò)支撐面，這支撐面就是平衡木。平衡木很窄，給人的支撐面極小，使身體重心恰巧落在平衡木上就很難，身體隨時(shí)有倒下去的危險(xiǎn)。生活的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，當(dāng)身體搖晃要倒下時(shí)，人們往往擺動(dòng)兩臂，使身體重新站穩(wěn)。兩臂的擺動(dòng)，是在調(diào)整重心作用線，使之通過(guò)支撐面，以恢復(fù)平衡。所以體操運(yùn)動(dòng)員在平衡木上，常常會(huì)有這樣的動(dòng)作。雜技演員走鋼絲，也會(huì)伸開(kāi)雙臂左右擺動(dòng)來(lái)掌握重心，保持平衡。有時(shí)他們手中拿著長(zhǎng)長(zhǎng)的竹竿，或者花傘、彩扇等，這些物品起著“延長(zhǎng)手臂”的作用，是幫助身體平衡的輔助工具。

豐富多彩的體育運(yùn)動(dòng)與物理知識(shí)有著密切的聯(lián)系。如果你能用科學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)審視體育運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問(wèn)題，將對(duì)你掌握物理知識(shí)有很大的幫助，你會(huì)發(fā)現(xiàn)物理無(wú)處不在。

責(zé)任編輯程哲