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滑冰教程:初学溜冰技巧,冰刀滑冰初学者8个基础动作

相信很多人都有过滑冰的经历,在冰面上滑动时,会感觉自己身轻如燕,只需要花费小小的力气就可以滑行很长一段距离,并且通过稍微调整自己的身体,就能够完成各种动作:倒滑…

相信很多人都有过滑冰的经历,在冰面上滑动时,会感觉自己身轻如燕,只需要花费小小的力气就可以滑行很长一段距离,并且通过稍微调整自己的身体,就能够完成各种动作:倒滑、旋转等等。那么你在滑冰的时候是否想过脚下的冰为什么这么滑?我们又是如何在冰上完成各种动作呢?接下来我们就来了解一下滑冰中的科学原理。

滑冰教程:初学溜冰技巧,冰刀滑冰初学者8个基础动作

为什么冰这么滑?

冰为什么这么滑这个问题其实困扰了人类几百年,至今人们还在对这个问题进行不断的研究,最早对这个问题的解释是压力导致冰发生相变,从而形成一层水膜,产生润滑作用。

压力溶解说

水在自然状态下一般会存在三种状态,固态(也称为固相)、液态(液相)和气态(气相),每一种存在的状态都会对应一定范围的温度和压强,温度和压强是影响水的存在状态的关键因素。例如,在正常的大气压强下,水在0℃以下为固态,0℃~100℃为液态,而在100℃以上会变为气态。这个变化相信很多人都知道,因为温度会改变物质的状态。

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但很多人可能并不知道压强同样也会影响物质的状态,毕竟我们是生活在一个恒压的环境中。不过我举一个生活中的例子你可能会反应过来。例如当我们用高压锅加热水,水的沸点会升高:同样105℃的水,在正常的环境中早已成为了气态,但在高压锅的高压强中,可能还是液态。所以温度和压强两个条件都分别会影响物质的状态,每一个确定的温度的和压强都会对应一个确定的的物质状态,如果我们将温度和压强分别列出两个坐标,坐标上每个点都将对应一个确定的物质状态,于是可以得到一个物质状态与各种条件的关系图,我们把这个图称为相图。下面这个就是水的相图,通过相图我们就可以知道水在每一个温度或压强对应的状态,同时我们还可以知道在某个压强下水的熔点和沸点分别是多少。

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之所以要从水的相图讲起,正是因为人们猜测在我们滑冰时,滑冰鞋下的冰刀会给冰一个很大的压强,这个压强会导致水的融点下降,从而导致冰刀下的水液化,形成一层水膜,这层水膜相当于一层润滑剂,大大的减少了冰与表面接触物的摩擦力。

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冰为什么这么滑的最新科学解释

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实验检测装置

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冰面上的水膜

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上面这个科学研究已经进一步完美的解释了我们在冰面上滑动时为什么受到的阻力这么小,这种现象的产生为我们能够“滑冰”提供了前提条件。通过上面的介绍,我们知道了冰为什么这么滑,那么接下来如何优雅的在冰面上玩出各种花哨的动作呢?

如何利用物理规律优雅的滑冰

滑冰中的摩擦力与阻力

在滑冰前进的时候,我们会发现滑冰运动员并不是用脚向后蹬,而是双脚成八字形向两边滑动,从而实现加速,那么为什么要这样滑动,而不是像我们在地面上走路一样用脚向后蹬呢?之所以要这么做才能加速,这是因为摩擦力的影响。

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利用冰刀侧面的阻力推动我们不断前进

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利用侧面阻力加速

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刹车时冰刀下陷,侧面滑动受到很大阻力从而直接将冰铲起

滑冰中的向心力

我们在滑冰的时候不仅仅是在一条直线上运动,还需要在运动状态下转弯,转弯的时候我们会发现一个现象,就是运动员的身体会倒向一侧,并且依旧能够保持平衡,稳定的滑动。这又是什么原理呢?那么这里我们就要了解一下曲线运动。为了让大家更好的理解曲线运动中的物体受力,在这里先虚构一个“离心力”,任何做曲线运动的物体都会受到一个“离心力”的作用,比如我们用的洗衣机甩干功能,在高速旋转下,衣服中的水由于受到离心力的作用而被甩出,这就是离心作用。

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我们在滑冰时,肯定不愿被甩出滑冰场,那么我们就要利用使用其它的力来平衡这个“离心力”,当我们的身体以一定的角度倾斜时,就可以提供这个力,我们把这个力称为向心力,这个向心力可以用来平衡转弯时所产生的“离心力”,从而不被“离心力”所“甩出”。(这里为了让大家更好理解这个过程,虚构一个“离心力”)

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倾斜的身体可以用于提供转弯时所需的向心力

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圆周运动的小球需要绳子不断提供拉力(向心力)

因此,当我们滑冰需要转弯的时候,可以适当调整身体的倾斜程度来提供曲线运动所需要的向心力,从而保持运动平衡。

滑冰中的转体物理规律

我们在观看滑冰比赛时,经常能够看见参赛选手们快速的旋转自己的身体,并且通过不断调整自己的姿势可以任意的变换旋转速度,这里就利用到了角动量守恒定理。在物体所受合外力为零时,不仅动量守恒,角动量也同样守恒。

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角动量与旋转物体的质量以及旋转半径有关,当旋转半径越小时,根据角动量守恒,那么旋转的角速度就会越大,旋转就会快,因此,当滑冰运动员将身体展开时,在相同的角动量下,转动半径较大,动惯量也会更大,转起来将更困难,那么转动的就会越慢。那么当运动员将身体向转轴收缩时,转动半径减小,转动惯量变小,转动速度就会更快,于是可以产生加速旋转的效果。

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通过调整姿势改变旋转速度

生活中我们也能看见类似的现象,拖拉机由于具有一个质量和半径都很大的飞轮,导致转动惯量很大,转起来就会越困难,因此,要启动起来就很困难,需要人力来启动。但一旦启动起来便会拥有很大的角动量,就不至于在启动之后突然出现转不动而熄火的情况。

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总结

滑冰教程:初学溜冰技巧,冰刀滑冰初学者8个基础动作

1,蹬冰的角度是随着蹬冰时间的变化而逐渐减小;一般以离冰的瞬间的角度为蹬冰角度;

2,在一般情况下,尽量减小蹬冰的角度,角度越小越好,以减小垂直分力,增大水平分力;

5,为了加大蹬冰的距离,降低摆动腿一侧的骨盆,并且向前转动,以加长蹬冰腿的长度;

6,为了减小蹬冰的角度,提高蹬冰的效果,最后在蹬冰角度较小的瞬间用踝关节以下的脚掌大拇脚趾外展和外旋;

8,为了减小蹬冰角,重心要快速的远离支撑点,如臂和大腿低空快速向前摆动,三个生理弯曲迅速伸直;

9,弹簧托冰刀能使足跟过早的提起增加蹬冰的距离;

10,另外,蹬冰的角度与腿的长度和支撑腿的膝关节的弯曲角度有直接的关系。

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