京东商城花样滑冰鞋的冰刀与冰面间的摩擦是什么摩擦同花样滑冰鞋

2024-02-04 06:20:50
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本篇文章给大家谈谈花样滑冰鞋的冰刀与冰面间的摩擦是什么摩擦,以及花样滑冰鞋的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

文章详情介绍:

百科冬奥|刀是什么样的刀?滑冰项目的冰刀大有不同

齐鲁晚报·齐鲁壹点记者 张頔

北京冬奥会的滑冰项目全面展开,速度滑冰、短道速滑、冰球、花样滑冰,这些项目都离不开运动员脚下的冰刀。如果你看得仔细,会发现不同的滑冰项目,所使用的冰刀也大有不同。

从原理上来说,冰刀刀刃很薄,即使是刀刃最长的速滑刀与冰面的最大接触面积也不足10平方厘米,因此滑冰时在冰面上产生很大压强,使冰的熔点降低很多,冰刀接触的冰变成水, 使冰刀与冰之间的摩擦力降低,有利于冰鞋的滑动。冬奥会赛场上的滑冰项目,可分为速滑、花样滑及冰球三大类,根据项目特性及要求,运动员所使用的冰刀可分为速滑刀、冰球刀、花滑刀。

速滑刀按照项目具体分类,又可以分为“大跑道速滑刀”和“短跑道速滑刀”两种。速度滑冰项目使用大跑道速滑冰刀,它刀体很长,刀刃窄且平,蹬冰面积大而摩擦阻力小,鞋腰矮以便于降低身体重心,减少空气阻力。短道速滑项目因为要使用更多的弯道技术,因此使用与之配套的短跑道速滑冰刀,相对来说,它刀身短、刀刃底部有弧度,与冰面接触面积很小,便于在弯道时滑弧线前进,冰刀的刀身较高,在冰刀倾斜度很大时冰鞋也不会接触冰面。

冰球刀的刀身高且短、弧度大、刀刃厚,中部的弧度向两端圆滑过渡,能最大程度防止滑倒,以适应项目节奏快,对抗强度高的特点。需要注意的是,冰球守门员的冰刀与其他运动员冰刀有一定区别,采用全金属制作,刀身矮平,这样的设计是为了避免将球漏入网内。

花滑刀的刀体总体较短,但比冰球刀略长,刀刃前端有几个冰齿,便于选手控制平衡,中部和前部弧度与冰球刀类似。同时,花滑冰鞋多采用高鞋腰设计,以求在跳跃时提供足够的支撑。

虽然冰刀的历史悠久,但还有过一段像鲨鱼皮泳衣那样科技引领的时代。20世纪80年代初,生物力学研究者产生了借助冰刀提高速滑成绩的构想,1985年在荷兰格瑞特教授的带领下,科学家们制造了第一双带铰链的冰刀模型──克莱普(klap)冰刀。科研人员在鞋和冰刀之间接近脚拇指的地方装了一个链接装置,使运动员蹬冰重心前移时后刀托与冰鞋自动分离,使踝关节能充分跖屈,加大小腿和展踝肌群的蹬冰力量,延长蹬冰时间,且不增加对冰面的摩擦。这样能加大步幅,减少阻力,将中长距离速度滑冰的速度提高5%。在1998年长野冬奥会上,荷兰率先使用了克莱普冰刀,打破了多项速度滑冰的冬奥会纪录,也奠定了自己速度滑冰强国的地位。

花样滑冰双人滑和冰舞的区别?可以先看看裙子长度

同样是一男一女搭档上场,同样是伴随着悠扬的旋律在冰上翩翩起舞,同样是裁判打分分出胜负,同样是两段时长不同的表演……但一个叫冰舞,一个叫双人滑,这该如何区分呢?

冰舞和双人滑最一目了然的区别,就是看女伴的裙子长度——冰舞女选手的裙摆比双人滑女选手更长一些。

冰舞运动员王诗玥表示,因为不需要在比赛中完成跳跃动作,所以冰舞女伴的裙摆可以长过膝盖。每年,冰舞项目会根据不同的舞蹈类型设计不同的风格比赛服。在冰面上舞姿优美,裙摆飞旋可以说是一道迷人的风景线。

因为技术动作不同,所以冰舞和双人滑的冰鞋也会有所区别。冰舞的冰鞋鞋帮和鞋跟相对要低,冰刀也会短一些,这样更利于做步伐动作。

还有一个区别是在托举方面,虽然冰舞和双人都需要在比赛中完成托举,但冰舞的规则规定男伴的手臂在托举的过程中不能高过头。

这么看,冰舞更容易吗?也不能这么说。在冰舞比赛中稍微做动作是一个晃动,或者一个关键部位的用刃不准确,都会损失分数。同样是完成一段规定舞,可能看似大家都完成了,但细微的失误最后累积起来就拉开了每一对运动员之间的差距。

作者:姜方

编辑:郭超豪

百科冬奥|刀是什么样的刀?滑冰项目的冰刀大有不同

齐鲁晚报·齐鲁壹点记者 张頔

北京冬奥会的滑冰项目全面展开,速度滑冰、短道速滑、冰球、花样滑冰,这些项目都离不开运动员脚下的冰刀。如果你看得仔细,会发现不同的滑冰项目,所使用的冰刀也大有不同。

从原理上来说,冰刀刀刃很薄,即使是刀刃最长的速滑刀与冰面的最大接触面积也不足10平方厘米,因此滑冰时在冰面上产生很大压强,使冰的熔点降低很多,冰刀接触的冰变成水, 使冰刀与冰之间的摩擦力降低,有利于冰鞋的滑动。冬奥会赛场上的滑冰项目,可分为速滑、花样滑及冰球三大类,根据项目特性及要求,运动员所使用的冰刀可分为速滑刀、冰球刀、花滑刀。

速滑刀按照项目具体分类,又可以分为“大跑道速滑刀”和“短跑道速滑刀”两种。速度滑冰项目使用大跑道速滑冰刀,它刀体很长,刀刃窄且平,蹬冰面积大而摩擦阻力小,鞋腰矮以便于降低身体重心,减少空气阻力。短道速滑项目因为要使用更多的弯道技术,因此使用与之配套的短跑道速滑冰刀,相对来说,它刀身短、刀刃底部有弧度,与冰面接触面积很小,便于在弯道时滑弧线前进,冰刀的刀身较高,在冰刀倾斜度很大时冰鞋也不会接触冰面。

冰球刀的刀身高且短、弧度大、刀刃厚,中部的弧度向两端圆滑过渡,能最大程度防止滑倒,以适应项目节奏快,对抗强度高的特点。需要注意的是,冰球守门员的冰刀与其他运动员冰刀有一定区别,采用全金属制作,刀身矮平,这样的设计是为了避免将球漏入网内。

花滑刀的刀体总体较短,但比冰球刀略长,刀刃前端有几个冰齿,便于选手控制平衡,中部和前部弧度与冰球刀类似。同时,花滑冰鞋多采用高鞋腰设计,以求在跳跃时提供足够的支撑。

虽然冰刀的历史悠久,但还有过一段像鲨鱼皮泳衣那样科技引领的时代。20世纪80年代初,生物力学研究者产生了借助冰刀提高速滑成绩的构想,1985年在荷兰格瑞特教授的带领下,科学家们制造了第一双带铰链的冰刀模型──克莱普(klap)冰刀。科研人员在鞋和冰刀之间接近脚拇指的地方装了一个链接装置,使运动员蹬冰重心前移时后刀托与冰鞋自动分离,使踝关节能充分跖屈,加大小腿和展踝肌群的蹬冰力量,延长蹬冰时间,且不增加对冰面的摩擦。这样能加大步幅,减少阻力,将中长距离速度滑冰的速度提高5%。在1998年长野冬奥会上,荷兰率先使用了克莱普冰刀,打破了多项速度滑冰的冬奥会纪录,也奠定了自己速度滑冰强国的地位。

花样滑冰双人滑和冰舞的区别?可以先看看裙子长度

同样是一男一女搭档上场,同样是伴随着悠扬的旋律在冰上翩翩起舞,同样是裁判打分分出胜负,同样是两段时长不同的表演……但一个叫冰舞,一个叫双人滑,这该如何区分呢?

冰舞和双人滑最一目了然的区别,就是看女伴的裙子长度——冰舞女选手的裙摆比双人滑女选手更长一些。

冰舞运动员王诗玥表示,因为不需要在比赛中完成跳跃动作,所以冰舞女伴的裙摆可以长过膝盖。每年,冰舞项目会根据不同的舞蹈类型设计不同的风格比赛服。在冰面上舞姿优美,裙摆飞旋可以说是一道迷人的风景线。

因为技术动作不同,所以冰舞和双人滑的冰鞋也会有所区别。冰舞的冰鞋鞋帮和鞋跟相对要低,冰刀也会短一些,这样更利于做步伐动作。

还有一个区别是在托举方面,虽然冰舞和双人都需要在比赛中完成托举,但冰舞的规则规定男伴的手臂在托举的过程中不能高过头。

这么看,冰舞更容易吗?也不能这么说。在冰舞比赛中稍微做动作是一个晃动,或者一个关键部位的用刃不准确,都会损失分数。同样是完成一段规定舞,可能看似大家都完成了,但细微的失误最后累积起来就拉开了每一对运动员之间的差距。

作者:姜方

编辑:郭超豪

摩擦力的分析

摩擦力是一个让人又爱又恨的东西,有些时候我们需要摩擦摩擦,更多的时候我们又希望摩擦力小些再小些,最好等于零。但你很难想象一个没有摩擦力的世界,那里除了稀薄的气体之外什么都不会有。

摩擦的本质是物体接触面之间的咬合和原子的碰撞,摩擦力就是因摩擦而阻碍物体相互以切线方向运动的力。

摩擦力分为滑动摩擦力和静摩擦力,动摩擦力指的是两个相互运动物体之间的摩擦阻力,静摩擦力指的是两个有相互运动趋势物体之间的咬合力。物理课本里说滚动摩擦力实质上是静摩擦力,但我们应该将其与滚动阻力区分开来(这一点我们将在以后的文章里专门谈)。

摩擦无处不在

两个物体相互接触并且有相互施压的力,当这两个物体有沿着接触面切线方向相对运动、或者有相对运动的趋势时,我们称这两个物体有摩擦。阻碍它们相对运动的力就是摩擦力。

如果物体已经在接触面切线方向发生相对位移,这就是滑动摩擦;如果二者之间处于将动未动的状态,我们称之为静摩擦

推箱子时,我们的脚与地面之间、箱子与地面之间都有摩擦

当我们在桌面移动鼠标、推动地板上的纸箱、冬天参加滑雪或滑冰、早晨刷牙洗脸、甚至搓手挠痒等等,这些都属于滑动摩擦。

而当我们走路、登上靠墙的梯子、在斜坡拉上汽车手刹、或者用尽吃奶的力气也推不动一个大箱子的时候,静摩擦在其中就起了关键作用。

为什么会有摩擦?

因为接触面不平。

物体的表面都是不平的,古埃及的工匠们努力将堆砌金字塔的巨大石块打磨得极其平整,据说石块间严丝合缝到连一枚刀片都插不进去,但这些巨大的石头依然不是那么光滑,它的表面有许许多多的凸起和凹坑。要想将这些重达2.5吨甚至160多吨的巨石从采石场运送到建造金字塔的工地并堆砌起来,这无疑是项艰巨的工作。

古埃及建造金字塔想象图

从上面这张图中我们可以看出,埃及人用圆木充当滚轴,以滚动摩擦来取代滑动摩擦。即便如此,依然需要大量的人力才能拖动石块。

如果我们将物体的接触面放大,就能发现原来我们以为平整的表面实际上是坑洼不平的,当两个不平整的物体相互紧贴,这些凹凸的表面会相互咬合,从而为滑动增加阻力。

不光滑的接触面产生摩擦

你可能会说,如果我们将两个接触面打磨得像镜子那样光滑,是不是就没有摩擦了呢?

事实上,这世界并不存在“绝对光滑”的表面,你以为玻璃很平,但当你将两片玻璃贴合在一起推动它们的时候,就会发现阻力很大。这一方面是因为两片玻璃之间空气被排除,外部大气压力作用使两片玻璃的压力更大,同时也证明了玻璃其实并不平。

玻璃并不平

我们都知道物质由原子组成,原子是一个由电子包裹着的球状体,因此我们看起来再平整的表面,它都是由不平整的球面排列而成,从微观角度看这些表面都是有高低起伏的。

当两个看似极光滑的表面相互接触时,由于原子“外壳”的起伏,物体的接触面自然存在相互咬合的现象。

相个看似极光滑的物体,从微观角度依然是不平整的

摩擦的本质

摩擦就是接触面的咬合和原子的碰撞。

下图:当两个物体的表面相互贴合并且施以压力N时,它们凹凸的表面会相互咬在一起,要想使其相互运动,就需要使咬合脱离。此时施加的力F一方面需要使滑块向前运动,同时还要让其克服压力N以脱离咬合,由此需要克服的阻力f就是摩擦力

咬合面滑动摩擦力的分解

从微观角度看,当两个物体相互滑动时,它们实际上是在不停地“跳动”,接触面的原子在跳动的过程中不停地碰撞,碰撞的能量使原子振动频率加快,从而产生热能。接触面原子间撞击的动能会向内传导,导致更深层的原子也会产生振动。互相摩擦的物体表面咬合力越大、咬合的面积越大、相互间运动速度越快,受到振动的原子数量就越多、振动频率就越高,物体就越热。

如何克服摩擦?

对于有害的摩擦,我们需要去克服它。

克服摩擦力的方法有很多:采用更低摩擦系数的物体来做接触面、使接触面更光滑、使用润滑剂将接触面隔离开来、将滑动摩擦变为滚动摩擦等等。

古埃及人通过在石头下面垫圆木来将滑动摩擦转为滚动摩擦,这样可以节省许多人力。有资料表明他们还将巨石放在坚固的滑板上,然后通过往路上撒沙子来减低滑板与路面之间的摩擦系数。

复原的埃及壁画揭示了古埃及人如何拖运雕像

数百年前,在建造故宫的过程中,工匠们利用在路面泼水造冰来减少摩擦力,这使他们可以比较容易地将上百吨重的巨石拖到70公里之外。相对于其它的路面,冰可以提供更小的摩擦系数。对于这一点,速度滑冰的运动员深有体会。

钢与冰的摩擦系数仅为0.027~0.014,为了进一步减少前向的摩擦力,滑冰运动员使用锋利的冰刀,极小的接触面使冰刀与冰面之间产生相当于几百个大气压的压强,巨大的压强加上快速的摩擦使得冰刀与冰的接触面温度上升,进而使接触面产生水膜,它像润滑油一样使运动员获得更快的滑行速度。

速滑运动员在快速蹬冰

将冰面摩擦技术运用到极致的还有冰壶运动员。在冰壶比赛中,我们经常可以听到掷壶手向队友大声喊叫“擦一擦呀!~~”,他的队友们拿着海绵擦子十分卖力地擦冰。这是因为冰壶比赛十分讲究冰壶运动的线路、落点和力量,而在它的滑行路线上,空气中的水气会在冰面结上一层霜,霜粒会增加冰壶滑动的阻力。运动员大力地擦冰,一方面可以清除掉冰面的霜粒,同时强大摩擦力所产生的热能会使冰的表面分子融化,薄薄的水膜像是润滑油一样,使冰壶获得更快的速度和更精准的角度。

冰壶运动员卖力擦冰以减少摩擦力

怎样增加摩擦?

北方的朋友们大多有在冰面摔跤的经历,冰面很滑,它有很低的滑动摩擦系数。当我们开车遇到泥泞的冰雪路面时,常常因为轮胎的抓地力不够而容易造成交通事故。这时候我们需要更换雪地轮胎,甚至装上防滑链来增加摩擦力。

工人为巨大的工程车安装防滑链

但是赛车手们恰恰相反,他们更依靠光面胎来加大赛车的抓地力。这是因为光面胎没有纹路,它可以最大限度地增加轮胎与专业赛道的接触面积,从而获得最大的摩擦力,它可以更快地加速,并且不容易侧滑。

赛车轮胎在地面的擦痕,看的出来这是雨胎

好车费油。与如何加装防滑链、如何在速度与抓地力之间求得平衡、刹车性能与防抱死的完美结合相比,老司机们常常追求的是另一种摩擦的完美感受,这与开车有关,又似乎没什么关系。但肯定与摩擦力有关系。

摩擦力太大,家俱会坏掉的

总结

说了这么多的摩擦力,我们最后做一个简单总结:

一、摩擦是宇宙中广泛存在的现象;

二、只要两个物体相互接触、有相互挤压的力、存在相互运动或有运动的趋势,就有摩擦力;

三、没有绝对平整的表面,摩擦力是由物体间接触面的咬合以及原子的碰撞造成的。摩擦力是物体表面咬合力的体现,物体越坚硬、咬合面越多、压力越大,摩擦力就越大;

四、根据工作和生活的需要,我们有时候需要减少摩擦力,有时候也需要想办法增加摩擦;

五、关于滚动摩擦以及常见的误区,我将在后续的文章为你分析。

作者:admin | 分类:京东宝双十一活动 | 浏览:36 | 评论:0