速度滑冰場上的“物理課”

黃踐　曹文思　張莉清

速度滑冰已經(jīng)逐漸成為中國北方人民群眾所愛好的冬季運動項目（攝影/ 李未名 供圖/張莉清）

速度滑冰室內冰場賽道示意圖

滑冰一點都不簡單！

你有觀察過速度滑冰運動員的起滑動作嗎？由于冰刀往前滑很容易，而往左右兩邊滑行會產(chǎn)生很大的摩擦力，所以起滑時為了推動自己前進，運動員需要將刀尖外轉，用冰刀內刃用力蹬冰，隨著速度增加，出刀角度逐步縮小，漸漸過渡到滑行狀態(tài)。

克萊普冰刀只有前點與冰鞋連接，后跟可分離

別以為在光滑的冰面上滑行是一件簡單的事情，由于速度滑冰更強調滑行速度，這讓其成為了一項極難且極具危險性的競技運動。為增加運動員踝關節(jié)的靈活性，克萊普冰刀應運而生。這種新式冰刀只有前點與冰鞋固定連接，后點與冰鞋不固定，從而延長了運動員的蹬冰距離，優(yōu)化了動作結構，幫助運動員提高滑行速度。

早期冬奧會上的速度滑冰比賽都設在室外，運動員在競技的同時還要面臨低溫和風力等自然因素影響。因此，運動員們在滑行中要盡量將重心降低，減小空氣阻力。直到1987年，速度滑冰比賽才首次進入室內冰場。

轉彎中的隱藏“大boss”——離心現(xiàn)象

速度滑冰已經(jīng)逐漸成為中國北方人民群眾所愛好的冬季運動項目（攝影/李未名 供圖/張莉清）

速度滑冰室內冰場賽道示意圖

對于運動員來說，彎道滑跑技術與直道同樣重要。在彎道滑行時，會出現(xiàn)離心現(xiàn)象，身體將呈現(xiàn)出向外運動的趨勢。速滑運動員需要運用技術動作將重心向轉彎方向傾斜，利用身體重力與蹬冰的力量克服離心現(xiàn)象。如果技術動作不到位，運動員就可能與賽道發(fā)生偏離，甚至被甩出賽道。由于運動員在彎道中的滑行軌跡不規(guī)則，滑行過程中需要根據(jù)實際情況調整身體姿態(tài)，這對運動員的反應能力有著極高的要求。

為什么冰面總是很滑

不僅是在冰雪運動場地，在日常生活中，我們都會覺得冰面很光滑，走在上面一不小心就有摔倒的可能，這是為什么呢？

當水結冰時，每一個水分子都會通過氫鍵抓住周圍的水分子，形成晶體結構。但冰面表層的水分子無法像冰面內部一樣形成規(guī)則的晶體結構，會雜亂無序地游蕩在其表面，形成厚度約為100納米量級的水分子層。這些水分子會在冰面上“跑來跑去”，導致冰面非常光滑。除此之外，冰面上的摩擦也起到了一定作用。當物品從冰面劃過時，因摩擦使冰面融化產(chǎn)生水，從而使冰面變得更加光滑。

不過最近《自然》雜志上發(fā)表的一項新研究提出，這層薄膜并不是單純的水膜，而是冰水混合膜，既表現(xiàn)出來自固態(tài)冰的彈性，也表現(xiàn)出來自液態(tài)水的黏性。科學家猜測，這正是冰面之所以那么滑的奧秘所在。

速度滑冰是利用器械、充分運用技能與體能相結合的競速運動，考驗運動員的腦力與體力，掌握好自己的節(jié)奏才是制勝法寶。

（責任編輯/王佳穎 美術編輯/周游）

知識鏈接

為什么冰場的最佳冰面溫度為-7攝氏度？

隨著溫度變化，冰面表層的水分子層中可移動的水分子數(shù)量也會發(fā)生變化。伴隨著溫度升高，可移動的分子越來越多，當溫度到達-7攝氏度時，冰面的摩擦力達到最小，表面也最光滑。而隨著溫度繼續(xù)升高，由于可移動的水分子數(shù)過多，冰面會發(fā)生變形，光滑度反而會下降。所以運動員訓練的冰場一般將冰面溫度設定在-7攝氏度。