短道速滑今日决战！想要滑得快，学好物理有多重要？_风闻

Science_北京-不惧过往，不畏将来！2022-02-17 15:23

2022-02-17

今天，短道速滑迎来收官日，将产生男子5000米接力和女子1500米两枚金牌。张雨婷、韩雨桐、张楚桐亮相女子1500米赛场；武大靖、任子威、孙龙、李文龙、张添翼出战短道速滑男子5000米接力A组决赛。

在期待运动员们精彩角逐的同时，你有没有发现，短道速滑比赛中，运动员们滑得非常“丝滑”，看起来不太费力？转弯的时候用手撑住地面，是为了找准重心吗？

其实，在这项竞速运动的背后，有着满满的科技含量，运动员的发力角度、冰面的摩擦力、冰刀的曲线等等，都可能会影响到运动员的成绩。

而这背后，其实蕴藏着大量物理知识。

△短道速滑的标准姿势——中国短道速滑队选手武大靖

冰刀里的奥秘

一副出色的冰刀就像孙悟空手里的如意金箍棒，是运动员们获得比赛胜利的技术保障。

运动员的冰刀鞋根据比赛需求，分为速滑冰刀鞋、球刀鞋、花样刀鞋等，不同类型冰刀鞋的结构都有所不同。而且，它们的侧面形状和刀刃设计中都有着丰富的力学原理。

短道速滑的冰刀侧面是一条复杂的曲线，弧形的具体设计和运动员的习惯和动作息息相关，并没有统一的设计标准和理论分析。

按照现有的一些数值模拟结果，曲率半径在15~20m的摆线形设计可能有利于在具体发力时降低冰面和冰刀之间的摩擦。

△冰刀前中后段的弧形各有不同（图片来源于微信公众号“中科院物理所”）

而且，冰刀的刃是一个槽型的宽刃。运动员在通过弯道时，在同样的劈背正压力作用下，槽刃冰刀嵌入冰面的深度更大，可以提供比单刃冰刀更大的受力面积。因此，使用槽刃冰刀可以使运动员在过弯时不必减速，更加流畅地完成两个直道间的过渡。

△单刃冰刀（左）和槽刃冰刀（右）在转弯蹬冰时的受力比较（图片来源于微信公众号“中科院物理所”）

运动员爱摸冰？

说到转弯，大多数观众可能都发现了，运动员在转弯时几乎都会摸冰，为什么会有这个动作？答案是，主要为了增加蹬冰力。

“蹬冰力”是增加短道速滑选手前进的推动力，但保持其快速前进又不摔倒，还需要恰到好处的向心力。蹬冰角的角度越小，获得的前进力量越大，推进身体运动速度也就越快。

短道速滑选手的弯道向心力有一个复杂的计算公式，通过物理力学计算出运动员在弯道获取最大向心力的身体倾斜角度，运动员在弯道的向心力来自身体向弯道圆心方向倾斜时的重力（G）及支撑反作用力（F）的合力，其大小等于支撑作用力的水平分力（Fa)。

摸冰也并不是防止被“甩出去”和实现有效推动的万能方法，还要配合上运动员强有力的肌肉支撑。中国短道速滑选手武大靖，就曾在综艺节目中展示过自己强健的大腿肌肉。

冰鞋和衣服的小**“心机”**

冰刀对运动员成绩的影响至关重要，冰鞋也内涵“玄机”。

短道速滑冰鞋的鞋帮较高，灵活性稍差但支撑性较好，因为短道速滑运动员在过弯时离心力更大，对踝关节稳定性的要求更高。而且，短道速滑的冰刀刀体更短，以保证运动员在转弯时即使倾斜角度很大，冰鞋也不会接触冰面。

运动员穿的衣服也有很多讲究。

通过实验发现，并不是越光滑的表面风阻就越小，“恰恰是一种有肌理的凹坑结构面料，产生的阻力是小的。”在身体不同部位，凹坑结构的形状、大小、深度都是不同的。新款短道速滑服最大减阻率超过10%。

看来，想要获得冠军，除了刻苦训练，完善技能之外，计算好运动员在竞技中的各项倾角、数据等至关重要，最后，再匹配上特质的服装与冰鞋，当所有因素最佳的时候，就是运动员夺得冠军的时刻！

今晚，希望中国短道速滑选手能好好摸冰，取得好成绩！

◎内容来源：微信公众号“中科院物理所”“壹读”“国家人文历史”

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