跳板滑雪中的力學(xué)問(wèn)題——流體力學(xué)在滑雪中的應(yīng)用跳板滑雪中的力學(xué)問(wèn)題——流體力學(xué)在滑雪中的應(yīng)用1一、滑雪運(yùn)動(dòng)的基本介紹跳板滑雪運(yùn)動(dòng)員所用的滑雪板一般長(zhǎng)為2.3-2.7m，寬0.12m左右，跳臺(tái)高度一般在90—120m之間。跳板滑雪比賽緊張而激烈，且有雜技表演那樣的驚險(xiǎn)和優(yōu)美。跳板滑雪一般分為下滑、滑翔、著地三個(gè)階段，它要求運(yùn)動(dòng)員一氣呵成地完成全過(guò)程。

運(yùn)動(dòng)員從站臺(tái)出發(fā)，由肋滑坡開始下滑，采用弓身下蹲姿勢(shì)，在“起飛”時(shí)，運(yùn)動(dòng)員從腿伸直，雙臂在兩側(cè)與身體并擾，身體前傾成水平姿態(tài)，同時(shí)使兩只滑雪板平行并擾。在即將著地一剎那，運(yùn)動(dòng)員身體抬起，一只腳放在另一只的前面，雙膝彎曲進(jìn)入回轉(zhuǎn)急停姿態(tài)，并將兩臂張開以保持平衡。1879年在挪威的奧斯陸舉行了第一次正式比賽。1971年國(guó)際滑雪聯(lián)合會(huì)決定每?jī)赡昱e行一次世界跳臺(tái)滑雪錦標(biāo)賽。1972年首屆世界跳臺(tái)滑雪錦標(biāo)賽在南斯拉夫舉行。該項(xiàng)目從第一屆冬運(yùn)會(huì)即被列為比賽項(xiàng)目。一、滑雪運(yùn)動(dòng)的基本介紹跳板滑雪運(yùn)動(dòng)員所用的滑雪板一般長(zhǎng)為2.2滑雪者兩腳各綁一塊專用的雪板，板長(zhǎng)2.30－2.70米，寬11.5厘米，板底有3－5條方向槽。比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員不用雪杖，不借助任何外力，以自身體重從起滑臺(tái)起滑，經(jīng)助滑道獲得110公里/小時(shí)的高速度，于臺(tái)端飛后，身體前傾和滑雪板成銳角，兩臂緊貼體側(cè)，沿自然拋物線在空中滑翔，在著陸坡著陸后繼續(xù)自然滑行到停止區(qū)，然后根椐從臺(tái)端到著陸坡的飛行距離和動(dòng)作姿式評(píng)分。動(dòng)作動(dòng)作要領(lǐng)：

助滑是為了在起跳端造成更快的初速度，以延長(zhǎng)空中飛行距離的一種技術(shù)?；┱邇赡_各綁一塊專用的雪板，板長(zhǎng)2.30－2.73跳板滑雪的全程展示下滑滑翔著地Forwardto12跳板滑雪的全程展示下滑滑翔著地Forwardto124二、下滑過(guò)程首先，運(yùn)動(dòng)員下蹲著，將頭、身體和大腿縮合成為一個(gè)橢圓形狀，既所謂的“雞蛋”姿態(tài)。問(wèn)題：為什么運(yùn)動(dòng)員下滑時(shí)要把身體縮合成“雞蛋”姿態(tài)呢？二、下滑過(guò)程首先，運(yùn)動(dòng)員下蹲著，將頭、身體和大腿縮合成為一個(gè)5

速度升力摩擦力重力空氣阻力下滑過(guò)程中人體的析受力分析：

6從前面的受力分析中可以看出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從高陡的山坡急沖而下時(shí)，運(yùn)動(dòng)員除受到重力、升力、跳板和雪橇板之間的摩擦力，還要受到空氣阻力的作用。我們知道，運(yùn)動(dòng)員要想在滑雪過(guò)程中高質(zhì)量的完成比賽，必須在滑翔前獲得較大的速度，這就要求盡量地減少摩擦阻力和空氣阻力。容易看出，人體采用“雞蛋”姿態(tài)能夠明顯地減少空氣阻力。而根據(jù)流體力學(xué)原理，上曲下平的體型又能增大人體滑行時(shí)所受到的力，從而減少正壓力，根據(jù)升力，從而減少正壓力，根據(jù)F摩擦=kN正壓力摩擦阻力就會(huì)相應(yīng)地減少，利用a=mgsin?—F摩擦—F空氣阻力mK,我們可以知道，人體能夠盡最大可能地增加下滑加速度，從而在滑翔前獲得較大的速度。BACK從前面的受力分析中可以看出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從高陡的山坡急沖而下時(shí)，7二、滑翔過(guò)程在快接近跳板終點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員便要突然伸展身子，射向空中，這時(shí)人體大約有120m/s的速度，然后在空中飛行約4s左右后徐徐著地。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在跳板中斷處射入空中時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的身體向前傾斜，雙手靠攏身軀，運(yùn)動(dòng)員從腳踝到頭基本上是平行于雪橇板的直線，這就是“伏拉格”滑翔姿態(tài)。二、滑翔過(guò)程在快接近跳板終點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員便要突然伸展身子，射向8滑翔過(guò)程中的受力分析升力速度升力重力空氣阻力滑翔過(guò)程中的受力分析升力速度升力重力空氣阻力9作這種滑翔姿態(tài)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的身軀其實(shí)是處于一種下平上曲的姿態(tài),像飛機(jī)的機(jī)翼.能夠提供一定的升力,從而能使運(yùn)動(dòng)員飛得更遠(yuǎn),獲得更好的成績(jī).back這里要用到伯努力方程以作定性分析。作這種滑翔姿態(tài)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的身軀其實(shí)是back這里要用到10這個(gè)過(guò)程還涉及到一個(gè)滑翔迎角的問(wèn)題:滑翔迎角:運(yùn)動(dòng)員的身體與滑行方向的夾角.滑翔迎角能夠影響作用于運(yùn)動(dòng)員身上的升力與阻力的比例,即升阻比,從而能夠影響到跳飛的距離.因此,運(yùn)動(dòng)員要想有好的成績(jī),就需要將滑翔迎角調(diào)整適當(dāng),合理的滑翔迎角在35~45之間.這里還涉及到力矩平衡的要求問(wèn)題.這個(gè)過(guò)程還涉及到一個(gè)滑翔迎角的問(wèn)題:滑翔迎角:運(yùn)動(dòng)員的身體與11四

著地階段`在下滑和空中滑翔階段結(jié)束以后,便是著地階段.這時(shí)運(yùn)動(dòng)員幾乎沒(méi)有升力,近于在重力場(chǎng)中作自由落體運(yùn)動(dòng),這時(shí)運(yùn)動(dòng)員需要設(shè)法及時(shí)而恰當(dāng)?shù)卦龃蠡栌?運(yùn)動(dòng)員應(yīng)努力確保身體處于平衡狀態(tài)而安全著地.Backto3四著地階段`在下滑和空中滑翔階段結(jié)束以后,12五、3種滑翔姿態(tài)的比較五、3種滑翔姿態(tài)的比較13姿勢(shì)卵式平背式前扶腿式

阻力(kg)升力(kg)升阻比風(fēng)速（m/s）18.218.218.24.424.185.88-0.1970.3172.39-0.0440.0760.406

從阻力及流態(tài)觀察來(lái)看，卵式和平背式幾乎沒(méi)有明顯的差別。而前扶腿式的阻力卻明顯增大。這是因?yàn)榍胺鐾仁降挠L(fēng)面積較卵式和平背式大。手臂又破壞了運(yùn)動(dòng)員身體上氣流的流動(dòng)狀態(tài)，雖然前扶腿式有助于起跳動(dòng)作，但阻力增加會(huì)引起助滑速度的損失。b