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作用力的轉換

生活 更新时间:2024-07-30 08:21:26

作用力的轉換?■為什麼高山滑雪運動員會有這麼快的速度呢?,我來為大家講解一下關于作用力的轉換?跟着小編一起來看一看吧!

作用力的轉換(力與能的轉化)1

作用力的轉換

■為什麼高山滑雪運動員會有這麼快的速度呢?

答:高山滑雪比賽的基本規則是從高山滑下,經過數十個旗門,到達終點。如果經過旗門失誤,就會判斷為失格而罰時,最終以到達終點的時間最短為勝利。北京冬奧會的高山滑雪項目分為回轉、大回轉、超級大回轉和滑降四大項。它們的區别在于落差和距離的不同。回轉賽的落差大約一兩百米,大回轉的落差三四百米,超級大回轉落差五六百米,最高的男子滑降賽落差有800-1000米,最高時速超過每小時140公裡。要知道全國大部分的高速公路限速都是每小時120公裡,這些運動員要是在高速公路上都會被罰超速!

在高山上,運動員具有很大的重力勢能。下滑時,運動員的重力把他向下拽,重力勢能轉化為動能。落差越大,重力做的功越多,轉化的能量也越多,運動員的速度也就越快。根據物理學公式:重力勢能等于重力和高度的乘積,動能等于質量和速度平方乘積的一半。理論上講,1000米的滑降賽運動員到終點的速度會達到每小時500公裡。

■高山滑雪中運動員為什麼會把自己蜷縮成一個球?

答:高山滑雪運動員實際上的速度并沒有理論上這麼快,這是因為他還受到雪面阻力和空氣阻力的影響,其中空氣阻力比重更大。根據流體力學公式:空氣阻力與物體的迎風面積和速度平方的乘積成正比。為了減小空氣阻力,運動員會盡量把自己蜷縮成一個球,減小迎風面積。

如果把運動員看作一個球體,他的質量與半徑的三次方成正比,而迎風面積與半徑的二次方成正比。也就是說:體格越大的運動員,由于他具有的重力勢能會三次方增大,可是空氣阻力隻會二次方增大,對于提高速度反而是有利的。所以高山滑雪運動員大多數體格健碩,比如平昌冬奧會男子速降冠軍,挪威的斯文達爾,身高189厘米,體重有97公斤。

高山滑雪并非直線下滑,而是需要左右搖擺過幾十個旗門。在轉彎的時候,運動員身體傾斜,用滑雪闆的闆刃接觸雪面,目的是為了獲得傾斜的支持力,支持力和重力合起來,就能給運動員提供轉彎所需要的向心力了。

根據物理學公式,向心力與速度的平方成正比,與轉彎半徑成反比。高山滑雪運動員速度非常快,而轉彎半徑很小,這就造成他需要的向心力很大,于是也需要很大的支持力。據統計,運動員轉彎時膝蓋需要承受3倍以上的壓力,一個80公斤的運動員,轉彎時會感覺自己的體重變成了270公斤!

運動員在承受巨大壓力的同時,還要尋找最合适的路徑,觀察雪面的平整度,稍有不慎就會摔倒。在高山滑雪運動中,即使是專業運動員,發生失誤也是經常有的。高山滑雪運動員用他們強大的勇氣、強壯的體魄、超人的平衡能力和身體機能,在雪道上不斷創造速度奇迹。(李永樂/講解慕振東/整理)

來源: 中央紀委國家監委網站

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