涉及哪些物理法则物理法则有哪些 _小知识

苏翊鸣夺冠了！就在18岁小将仅两跳，就拿到单板滑雪男子大跳台决赛冠军那一刻，BBC体育的主播先坐不住了，他惊呼：“此刻牛顿的棺材板都盖不住了，他这是挑战所有的物理法则！”

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单板滑雪大跳台项目演示（非苏翊鸣冬奥会影像）
因为苏翊鸣成功完成了近乎不可想象的高难动作——外转1800抓板，一道优美的弧线呈现在大家面前！我们先来观摩一下单板滑雪大跳台项目其它比赛的精彩瞬间。

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解释一下什么是“外转1800+抓板” 。简单讲，就是人在空中转了5圈（每圈360°）后平稳落地。怎样才能做到这样一气呵成的动作呢？其实里面蕴藏着很多物理学的道理。

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【涉及哪些物理法则物理法则有哪些】首钢滑雪大跳台主体结构分成四个部分：①助滑区、②起跳台、③着陆坡和④停止区。运动员从高处的助滑区开始向下滑行，获得速度后起跳台跃起，借助速度能够完成各种空翻、转体、抓板等技术动作，之后落地。

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首钢滑雪大跳台剖面
我们来逐步拆分一下各个阶段的动作，总共分为6步：
①出发：运动员在60米高的斜坡上出发，最陡处为 39°，然后冲下坡道。速度在这里很关键，太慢了，他们将无法获得足够的动力来完成几次翻转。为了在起跳台那里得到足够的速度，他们必须通过将重力势能转换为沿斜坡向下运动的动能来获得足够的速度，以加速跳跃。

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首钢大跳台剖面示意图
已知大跳台出发区标高60.050米，起跳台的最高点标高约17.680米，两者高差h=42.37米，理想状态下，重力势能（mgh）转化成动能（1/2）mv2，这样可以求出运动员在起跳台起飞时的速度大约为104公里/小时。但是运动员在下滑过程中，身体会受到空气的阻力，滑板也会受到雪面的摩擦阻力，这些都会消耗能量，减弱速度，一般运动员在起跳台起飞时的时速约为 60公里/小时。所以这一段十分关键，运动员想在后续阶段做出高难度的动作，就需要更多的滞空时间，就得尽量减小下滑的空气阻力，保持好的身体气动外形，也要选择更顺滑的滑雪板。
② 开始旋转：假如运动员实现几个软木塞翻转和多圈旋转的巧妙组合，需要同时进行躯干扭转和足够强的腹部紧缩，这样才能产生足够的扭矩（大约是转动头部所需扭矩的 1000 倍）。

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单板滑雪大跳台项目延时摄影（非苏翊鸣冬奥会影像）
比如，一只猫从某个高度掉下来，它会扭曲自己并用脚着地，下落的猫会将前腿向一侧收拢，后腿向相反方向伸展，改变其惯性矩，使其身体前部短暂旋转得更快，从而可以在不推开任何东西的情况下扭转。滑雪大跳台运动员也是如此，与猫不同的是，运动员的脚被束缚在滑雪板上。

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③ 优化姿势：当运动员的身体在空中盘旋时，他们需要蹲下并尽可能低地抓住他们的滑雪板。这样能最大限度地减少惯性矩，并增加了旋转速度，通过这个动作，运动员可以将他的手臂放在一边以调整自己的旋转方向。
运动员们利用他们获得的角动量，几乎本能地以复杂的方式操纵自己的身体，在半空中旋转、扭曲和移动。一旦他们飞离地面滞留在空中，他们将无法改变这一因素。就像陀螺一样，只要围着轴旋转，往往会以相同的速度继续旋转，除非遇到外力的阻拦，或者自身改变了形状。这里就有一个物理学原理——角动量，它是惯性矩的产物。在旋转过程中，角动量是守恒的（忽略一丁点的空气阻力）。如果运动员在空中收缩手臂，外形变小，惯性矩就小了，会旋转得更快；如果伸出双臂，外形变大，惯性矩增加，旋转速度就会变慢。这就是角动量守恒原理。

涉及哪些物理法则 物理法则有哪些

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