蹦床中的物理知识

蹦床中的物理知识

蹦床是一项运动员利用蹦床反弹来表现杂技技巧的竞技运动，属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。

蹦床运动中包含着许多的物理知识，寻找蹦床中的力。下面我们选取一段过程进行分析。

我们把运动员从高处由静止下落分成几个不同的阶段进行分解分析（忽略空气阻力影响）：

一、运动员由高处下落到接触蹦床。这一过程中运动员的重心降低，重力做正功，重力势能减小，转化为动能的增加。

二、运动员从接触蹦床到其速度增加到最大。这一阶段运动员的重心继续下降，重力势能继续减少；动能增加，运动员的速度增大。为什么运动员的速度会增大呢？因为蹦床对运动员向上的弹力与蹦床的形变有关，形变越大，弹力就越大。刚接触蹦床时，形变较小，弹力较小，小于运动员的重力，人所受到的合力方向是向下的，与运动方向相同，所以速度继续增大；当人所受到的弹力等于重力时，合力为零，人的速度也就不再增大，达到最大值。同时弹簧的形变量一直在增大，弹性势能也一直增加。在这一过程中，重力势能转化为动能和弹性势能。

三、运动员从速度最大到运动至最低点。这一阶段运动员的重心继续下降，重力势能继续减少；动能减少，运动员的速度减小。为什么运动员的速度会减小呢？因为此时运动员所受到的弹力已经大于重力，合力方向向上，与运动方向相反，所以速度逐渐减小，直到速度减小为零。人到达最低点时，蹦床形变量最大，弹性势能也最大。这一阶段是重力势能和动能转化为弹性势能。运动员从静止下落到最低点的整个过程中，人和弹簧组成的系统能量守恒，最低点的弹性势能等于人全程重力势能的减少量。

四、运动员从最低点上升至最高点，这一过程与其下降过程相反，也伴随着弹性势能与重力势能，动能等能量之间的相互转化。但是，在蹦床比赛中大家会发现这样一段情景：运动员起跳后会越蹦越高。他是如何做到的呢？

运动员在下落的过程中有曲膝的动作，目的是进一步降低重心，把更多的重力势能转化为弹性势能；从蹦床的最低点上升时，运动员会站立身体，同时用力蹬蹦床，把体内的化学能转化为动能和重力势能。这样，在上升的过程中，除了弹性势能还多了一部分化学能转化为动能和重力势能，这样运动员可以升得更高。