滑雪运动中的力学问题(PPT-15)

滑雪者两脚各绑一块专用的雪板，板长2.30－2.70 米，宽11.5厘米，板底有3－5条方向槽。比赛时运动员 不用雪杖，不借助任何外力，以自身体重从起滑台起滑， 经助滑道获得110公里/小时的高速度，于台端飞后，身 体前倾和滑雪板成锐角，两臂紧贴体侧，沿自然抛物线 在空中滑翔，在着陆坡着陆后继续自然滑行到停止区， 然后根椐从台端到着陆坡的飞行距离和动作姿式评分。
动作要领：
助滑是为了在起跳端 造成更动快的初速度，以延 长空中作飞行距离的一种技 术。
跳板滑雪的全程展示
下滑
滑翔
着地
Forward to12
二、下滑过程
• 首先，运动员下蹲着，将头、身体和大腿 缩合成为一个椭圆形状，既所谓的“鸡蛋” 姿态。
• 问题：
• 为什么运动员下滑时要把身 体缩合成“鸡蛋”姿态呢？
4.18 5.88
0.317 2.39
0.076 0.406
从阻力及流态观察来看，卵式和平背式几乎没有明显的 差Leabharlann Baidu。而前扶腿式的阻力却明显增大。这是因为前扶腿式的 迎风面积较卵式和平背式大。手臂又破坏了运动员身体上气 流的流动状态，虽然前扶腿式有助于起跳动作，但阻力增加 会引起助滑速度的损失。
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滑翔过程中的受力分析
空气阻力
升力
升 力
速度 重力
作这种滑翔姿态时,运动员的身躯其实是 处于一种下平上曲的姿态,像飞机的机翼. 能够提供一定的升力,从而能使运动员飞得 更远,获得更好的成绩.
这里要用到伯努力方程以作定性分析。
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这个过程还涉及到一个滑翔迎角的问题:
滑翔迎角 :运动员的身体与滑行方向的夹角.
速度。
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二、滑翔过程
• 在快接近跳板终点时，运动员便要突然伸 展身子，射向空中，这时人体大约有 120m/s的速度，然后在空中飞行约4s左右 后徐徐着地。
当运动员在跳板中断处射入空中时，运动 员的身体向前倾斜，双手靠拢身躯，运动 员从脚踝到头基本上是平行 于雪橇板的直线，这就是“伏 拉格”滑翔姿态。
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五、3种滑翔姿态的比较
通过进行风洞实验（即让运动员进入风洞室进行吹风实 验 ，这里我们要用到无线遥控测量技术以及高速摄影和录 像），我们可以得出以下数据：
姿 势 风速（m/s）阻力(kg) 升力(kg)
卵 式 18.2
4.42
-0.197
升阻比 -0.044
平背式 前扶腿 式
18.2 18.2
跳板滑雪中的力学问
题
——流体力学在滑雪中的应用
一、滑雪运动的基本介绍
运动员从站台出发，由肋滑坡开始下滑，采用弓身 下蹲姿势，在“起飞”时，运动员从腿伸直，双臂在两侧 与身体并扰，身体前倾成水平姿态，同时使两只滑雪板 平行并扰。在即将着地一刹那，运动员身体抬起，一只 脚放在另一只的前面，双膝弯曲进入回转急停姿态，并 将两臂张开以保持平衡。1879年在挪威的奥斯陆举行了 第一次正式比赛。1971年国际滑雪联合会决定每两年举 行一次世界跳台滑雪锦标赛。1972年首届世界跳台滑雪 锦标赛在南斯拉夫举行。该项目从第一届冬运会即被列 为比赛项目。
滑翔迎角能够影响作用于运动员身上的升力 与阻力的比例,即升阻比,从而能够影响到跳飞 的距离.因此,运动员要想有好的成绩,就需要将 滑翔迎角调整适当, 合理的滑翔迎角在 35 ~45 之间.这里 还涉及到力矩平衡 的要求问题.
四 着地阶段 `
在下滑和空中滑翔阶段结束以后,便 是着地阶段.这时运动员几乎没有升力, 近于在重力场中作自由落体运动,这时运 动员需要设法及时而恰当地增大滑翔迎 角,运动员应努力确保身体处于平衡状态 而安全着地.
下滑过程中人体的析受力分析：
空气阻力
摩 擦 力
升力
速度 重 力
从前面的受力分析中可以看出，当运动员从高陡的山坡急冲而
下时，运动员除受到重力、升力、跳板和雪橇板之间的摩擦力，还 要受到空气阻力的作用。
我们知道，运动员要想在滑雪过程中高质量的完成比赛，必须 在滑翔前获得较大的速度，这就要求尽量地减少摩擦阻力和空气阻 力。
容易看出，人体采用“鸡蛋”姿态能够明显地减少空气阻力。而 根据流体力学原理，上曲下平的体型又能增大人体滑行时所受到的
升力，从而减少正压力，根据 F摩擦 = kN正压力 摩擦阻力就会相应
地减少，利用 a = mgsinß—F摩擦—F空气阻力 m
, 我们可以知道，人
体能够尽最大可能地增加下滑加速度，从而在滑翔前获得较大的