■为什么高山滑雪运动员会有这么快的速度呢?,我来为大家讲解一下关于作用力的转换?跟着小编一起来看一看吧!

作用力的转换(力与能的转化)

作用力的转换

■为什么高山滑雪运动员会有这么快的速度呢?

答:高山滑雪比赛的基本规则是从高山滑下,经过数十个旗门,到达终点。如果经过旗门失误,就会判断为失格而罚时,最终以到达终点的时间最短为胜利。北京冬奥会的高山滑雪项目分为回转、大回转、超级大回转和滑降四大项。它们的区别在于落差和距离的不同。回转赛的落差大约一两百米,大回转的落差三四百米,超级大回转落差五六百米,最高的男子滑降赛落差有800-1000米,最高时速超过每小时140公里。要知道全国大部分的高速公路限速都是每小时120公里,这些运动员要是在高速公路上都会被罚超速!

在高山上,运动员具有很大的重力势能。下滑时,运动员的重力把他向下拽,重力势能转化为动能。落差越大,重力做的功越多,转化的能量也越多,运动员的速度也就越快。根据物理学公式:重力势能等于重力和高度的乘积,动能等于质量和速度平方乘积的一半。理论上讲,1000米的滑降赛运动员到终点的速度会达到每小时500公里。

■高山滑雪中运动员为什么会把自己蜷缩成一个球?

答:高山滑雪运动员实际上的速度并没有理论上这么快,这是因为他还受到雪面阻力和空气阻力的影响,其中空气阻力比重更大。根据流体力学公式:空气阻力与物体的迎风面积和速度平方的乘积成正比。为了减小空气阻力,运动员会尽量把自己蜷缩成一个球,减小迎风面积。

如果把运动员看作一个球体,他的质量与半径的三次方成正比,而迎风面积与半径的二次方成正比。也就是说:体格越大的运动员,由于他具有的重力势能会三次方增大,可是空气阻力只会二次方增大,对于提高速度反而是有利的。所以高山滑雪运动员大多数体格健硕,比如平昌冬奥会男子速降冠军,挪威的斯文达尔,身高189厘米,体重有97公斤。

高山滑雪并非直线下滑,而是需要左右摇摆过几十个旗门。在转弯的时候,运动员身体倾斜,用滑雪板的板刃接触雪面,目的是为了获得倾斜的支持力,支持力和重力合起来,就能给运动员提供转弯所需要的向心力了。

根据物理学公式,向心力与速度的平方成正比,与转弯半径成反比。高山滑雪运动员速度非常快,而转弯半径很小,这就造成他需要的向心力很大,于是也需要很大的支持力。据统计,运动员转弯时膝盖需要承受3倍以上的压力,一个80公斤的运动员,转弯时会感觉自己的体重变成了270公斤!

运动员在承受巨大压力的同时,还要寻找最合适的路径,观察雪面的平整度,稍有不慎就会摔倒。在高山滑雪运动中,即使是专业运动员,发生失误也是经常有的。高山滑雪运动员用他们强大的勇气、强壮的体魄、超人的平衡能力和身体机能,在雪道上不断创造速度奇迹。(李永乐/讲解慕振东/整理)

来源: 中央纪委国家监委网站

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