2018年理论力学竞赛视频解析-大连理工大学运载工程与力学学部(New)
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2018年理论力学竞赛视频解析

作者:教务办公室   时间:2018-05-07   点击:[]

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短道速滑是短跑道滑冰的简称,一般比赛在室内冰场进行,其标准场地为椭圆形。在起跑的预备姿势时运动员身体重心要前移,在保证平衡的同时准备听到枪声后迅速启动,运动员前平衡角要小,破坏平衡后迅速启动,同时前臂弯曲,躯干与髋形成一定角度从而储备一定的弹性势能。准备阶段的蹬冰角的大小和运动员下肢肌肉力量和爆发力决定了启动的加速度。进入疾跑阶段处于不断提高加速度时期,运动员肌肉的爆发力、蹬冰的力量和频率决定了滑行的速度。两腿交替连续完成蹬冰、收腿、下刀、支撑滑行,并配合摆臂就形成了完整的直道滑跑动作。滑冰者以相对较高的速度向前滑行,连续向前滑的同时针对冰的推进动作。用脚蹬冰,会给冰面一个向后的力,由于物体间力的作用是相互的,所以此时冰面也会给人体一个向前的力,这个力改变了运动员的运动速度,所以说力是改变物体运动状态的原因。物体内能的改变有两种方式:做功和热传递,滑行过程中,冰刀与冰面摩擦发热,这是通过做功方式改变了冰刀的内能。

运动员在弯道滑行过程中,必须要紧贴弯道内圆弧雪线的切线即最短的滑行路线。因此,他就不可能像在直道上那样,利用蹬冰后身体获得的加速度向前惯性滑进,而是采用左右腿交叉、双腿都向右侧蹬冰的方式前进,只有这样才能使左右脚着冰时都能落在雪线圆弧的切线上。要使双腿都能向右侧快速、有力地蹬冰,运动员双脚之间不仅要保持最短距离即交叉压步,而且还要采用左肩明显低于右肩的方法来完成左腿的蹬冰动作,这就是运动员在弯道滑行时,左肩低于右肩、左右脚蹬冰的频率要明显高于直道的原因所在。在弯道段运动员不仅要确保自己能安全通过弯道,而且还要紧贴弯道内圆弧切线高速滑行,身体不仅要采取深蹲姿势并向左前方倾斜,使左肩明显低于右肩,左臂伸开并用左手触摸冰面,左右腿都向右侧蹬冰,频率明显高于直道。

设运动员质量为m,其质心距冰面的高度为h,冰刀平面(即运动员身体)与铅垂线的夹角为 ,冰刀与冰面之间的动滑动摩擦因数为 ,静滑动摩擦因数为 ,弯道半径为R,运动员速度为v,冰面支持力为 ,动摩擦力为 ,最大静摩擦力为 ,对质心的力矩为M,当运动员匀速在弯道上滑行时,动力学关系有: ,运动员在弯道滑行时,不发生侧向滑动的条件是冰刀与冰面之间的最大静摩擦力 ,运动员身体平衡的条件是M=0。运动员的蹬冰力垂直作用在冰质斜面上,冰质斜面是由于支撑腿冰刀的刀刃在其上滑过产生的磨损、融化和弹性等变形原因形成的。运动员在弯道滑行时身体所受的向心力等于支撑反作用力的水平分力,冰面给予冰刀的弹性力的水平分力。要增大离心力,可以增大蹬冰力,也可以增大身体向圆心方向倾斜的程度。可是刀刃接触冰质斜面的面积很小,冰的脆性较大,随着运动员加大身体倾斜程度,当蹬冰力的水平分力超过冰质斜面可承受值时,斜面就会发生脆性断裂破坏,运动员的身体会滑倒。

当运动眼滑行道弯道时,身体必须要向弯道内侧倾斜一定的角度,利用摩擦角来增大冰刀与冰面之间的最大静摩擦因数,以保证能安全快速地通过弯道。运动员采用深蹲姿势来降低身体质心的位置高度,借助带着防护手套的左手触摸冰面,可以增大冰刀与冰面之间的摩擦力,对身体也有一定的支撑作用,使运动员的身体在弯道滑行过程中能始终以适当的倾角保持平衡。运动员沿圆周做弯道滑行,要想紧贴弯道标记滑行,就必须获得最佳左倾斜流线型身体姿势来克服离心力和气流阻力,左右腿以较高的频率做不对称交叉向右蹬冰动作,以此获得向心加速度保持动态平衡滑跑姿势。蹬冰腿蹲曲度较大,影响蹬冰腿肌肉工作距离和蹬冰幅度,致使蹬冰功率下降影响速度。降低姿势,蹬冰腿做快速伸展完成有效蹬冰动作,能提高蹬冰功率

 

 

 

 

 

 

 

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