武际可-全国周培源大学生力学竞赛.pdf

体育与力学两三事 体育与力学两三事 武际可 武际可 提 要 提 要 1．运动中人体的重心 1．运动中人体的重心 2 ．克服空气和水的阻力 2 ．克服空气和水的阻力 3 ．使用新材料和器械以改善运动成绩 3 ．使用新材料和器械以改善运动成绩 《奥运中的科技之光》 《奥运中的科技之光》 横杆下“钻”过去的跳高 横杆下“钻”过去的跳高 跳高历来被称为“失败者”的运动，每次都以 跳高历来被称为“失败者”的运动，每次都以 运动员碰掉横杆而告终。但曾经打破世界 运动员碰掉横杆而告终。但曾经打破世界 纪录的跳高健儿却又都是无限风光的“成功 纪录的跳高健儿却又都是无限风光的“成功 者”，他们的矫健身姿和巅峰成绩永载跳高 者”，他们的矫健身姿和巅峰成绩永载跳高 运动的史册。 运动的史册。 1 ．运动中人体的重心 1 ．运动中人体的重心 在角力和跑跳运动中，正确处理自己身体 在角力和跑跳运动中，正确处理自己身体 重心的位置、重心的起伏幅度、重心速度 重心的位置、重心的起伏幅度、重心速度 方向以及它和人体姿态的依存关系，对于 方向以及它和人体姿态的依存关系，对于 提高运动成绩是很重要的。 提高运动成绩是很重要的。 重心与稳定性 重心与稳定性 在摔跤、柔道等准静态角力运动中。运动员要尽 在摔跤、柔道等准静态角力运动中。运动员要尽 量保持自己的平衡而把对方摔倒。为此保持自己 量保持自己的平衡而把对方摔倒。为此保持自己 重心较低的姿势是有利的，所以在这类运动中， 重心较低的姿势是有利的，所以在这类运动中， 运动员多采取猫腰和半下蹲的姿势。重心较低比 运动员多采取猫腰和半下蹲的姿势。重心较低比 较稳定，这是力学上一个普遍原理。早在西汉时 较稳定，这是力学上一个普遍原理。早在西汉时 期刘安所著的 《淮南子》中，就有“上重下轻，其 期刘安所著的 《淮南子》中，就有“上重下轻，其 覆必易”的记载。后来法国的拉格朗日在他1 788年 覆必易”的记载。后来法国的拉格朗日在他1 788年 所著的重要著作 《分析力学》中把这个结论一般 所著的重要著作 《分析力学》中把这个结论一般 化，总结为：力学系统在势能取极小时平衡是稳 化，总结为：力学系统在势能取极小时平衡是稳 定的。 定的。 重心的起伏 重心的起伏 在跨栏、短跑和中长跑等项目中，运动员的重心 在跨栏、短跑和中长跑等项目中，运动员的重心 起伏的幅度不可以太大。因为起伏过大，在运动 起伏的幅度不可以太大。因为起伏过大，在运动 全程中，重心所行走的曲线比起伏小的路径要 全程中，重心所行走的曲线比起伏小的路径要 长。但重心的起伏也不可能消失，因为在赛跑 长。但重心的起伏也不可能消失，因为在赛跑 时，两步之间有一个短暂的两足同时离地的跳离 时，两步之间有一个短暂的两足同时离地的跳离 时刻，两足同时离地必然会使身体的重心抬高， 时刻，两足同时离地必然会使身体的重心抬高， 所以要完全没有重心的起伏是不可能的。研究表 所以要完全没有重心的起伏是不可能的。研究表 明在跨栏运动中，身体重心上下起伏幅度大约为 明在跨栏运动中，身体重心上下起伏幅度大约为 l0一20厘米，而短跑运动员最大不超过8厘米。在 l0一20厘米，而短跑运动员最大不超过8厘米。在 竞走比赛时，虽然限制不能两足同时离地，重心 竞走比赛时，虽然限制不能两足同时离地，重心