冬奥会里有太多让人看不懂、甚至没听过的比赛项目,比如冰壶 、钢架雪车、冬季两项、自由式滑雪U型池,这些项目的规则是什么?速度滑冰和短道速滑、高山滑雪和越野滑雪、大跳台和自由式滑雪大跳台名字傻傻分不清,它们有什么区别?背后又有什么样的物理原理?关注我,带你了解体育运动背后的科学知识。

  《山海经》记载:“有钉灵国,其民自膝下有毛,马蹄,善走。” 腿上有毛,脚下有蹄子,跑的很快,难道这是中国的半人马传说吗?

  有学者认为并非如此,这描述的应该是中国西北地区的人们脚踩带毛皮的滑雪板,在雪地上自由穿行的场面。如今,阿勒泰地区依然完整留存着这种古老滑雪装备的制作工艺。把马的皮毛绑在松木上,巧妙地利用了动物皮毛的生长方向,当向下滑行的时候,马毛的方向是顺向的,有利于滑行顺畅;而当要上坡行走时,马毛就会逆向立起来,这样有助于增加摩擦力。

  滑雪板可以增大人和雪的接触面积,减小压强,不至于让人陷入雪中,人类从一万年前就开始使用了。到了十九世纪,人们又发明了拱形滑雪板,它的中央部位是拱起的。如果中间受压力大,拱形雪板就会变平,这样与地面接触面积变得更大,分散了压力,让人能更好的在雪面上滑行。

  不过,自从滑雪成了一项运动,滑雪板的变化就不再以好用为唯一目的了。1960年代,美国的一位工程师把两块滑雪板粘在一起,前面拴了一根绳子,拉着自己的孩子从坡上滑下。他敏锐的发现,这可能是一种全新有趣的滑雪方式!于是单板滑雪诞生了。

  到了1970年代,单板滑雪运动开始入侵各大滑雪场。双板滑雪爱好者强烈反对这种行为。双板滑雪始终以正统自居,单板滑雪在他们眼中不过是旁门左道,难登大雅之堂!可是越来越多的人开始喜欢单板滑雪这种看起来融合冲浪、滑板运动的新潮运动,滑雪场的老板自然也不会和钱过不去。

  美国于1982年举办了首届全国单板滑雪赛事,于1983年举办了首届世锦赛。1998年长野冬奥会上,单板滑雪完成奥运首秀。2022年北京冬奥会上,将会有平行大回转、单板障碍追逐、U型场地技巧、坡面障碍技巧和大跳台的单板滑雪比赛。

  其中最容易给人留下深刻印象的应该是U型场地技巧。U型场地是在雪地中挖出一段凹陷的壕沟作为滑道,壕沟深度3-4米,两侧雪道壁大约85度,运动员从高处滑下,在U型场地中腾空翻转,5位裁判会根据运动员的动作打分。

  U型池的形状可是大有讲究,它采用了“最速降线”的设计。用一个斜坡连接两个点,小球从第一个点滑到第二个点,什么样的轨道用时最短?这就是最速降线问题。

  伽利略于1630年提出了这个问题,当时他认为这条线应该是一条圆弧,可是后来人们发现这个答案是错误的 。1696年,瑞士数学家约翰·伯努利解决了这个问题,他还拿这个问题向其他数学家提出了公开挑战。牛顿、莱布尼兹、洛比达以及雅克布·伯努利等解决了这个问题。最速降线是一条摆线,也叫旋轮线,它是车轮在地面上滚动时边缘一点的轨迹。

  最速降线问题后来被用在很多领域,比如中国古建筑的大屋顶经常采用它,这样雨滴从顶端滑下,用的时间就是最短的。U型池场地的池壁弧度的设计基于最速降线理论,这样运动员下滑时间更短,比赛更加紧张刺激。

  运动员腾空后,会完成许多动作,比如多达20多种的抓板动作让运动更加华丽,配合绕着竖轴的转身动作、绕着横轴的翻腾动作,以及绕着斜轴的转身+翻腾动作,让它成了最新潮、最炫酷的滑雪运动。

  在单板滑雪项目上,美国作为发源地实力遥遥领先。平昌冬奥会上,中国选手刘佳宇在这个项目中获得银牌,这是我国在这个项目上的突破。在本届冬奥会上,两届世锦赛冠军蔡雪桐获得了U型池场地技巧的第四名,让我们为这些中国健儿喝彩!

  蔡雪桐

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-style=”font-L”>就是不知道什么时候打雪仗能正式加入冬奥会,狂丸搓雪丸子的功夫可练了好几年了!

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