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[其他相关] 第三金,谷爱凌如何驾驭风的力量完成惊天一跳?力学角度专业解析

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发表于 2022-2-11 13:05 | 显示全部楼层 |阅读模式

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2月8日上午,谷爱凌在自由滑雪大跳台项目中以188.25分的成绩,夺得中国代表队的第三枚金牌,开启了我国冬奥会新的夺金项目。据了解,谷爱凌参加了自由式滑雪坡面障碍、U型池和大跳台三个项目,刚刚夺金的大跳台项目竟然只是其“弱项”。各种报道都在说大跳台项目难,那么究竟难在哪里?

先来简单了解下自由滑雪大跳台这个项目,这是本届冬奥会新增的项目,来源于滑板运动。运动员从48m高的斜坡上,经助滑区下滑至起跳台凌空一跃,最后在着陆坡缓冲着落,滑向终点区。跳台高2m,宽5m,起跳角度25°。比赛成绩的高低取决于跳得高不高、远不远,以及跳起来后的动作难度。
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大跳台

根据这个评价标准,起跳的速度就是一个至关重要的因素了。速度越快,显然跳的也越高越远,滞空时间也越长,那么就有更多的时间来完成高难度动作。所以,我们就先来看看这个速度,有人说大跳台的最快速度约110km/h,其实并不完全准确,这个速度是50m高度换算过来的。实际的起跳点高度约20m,滑行过程长度约92m,滑雪板与冰雪的动摩擦系数为0.04。这样,谷爱凌在起跳点自然起跳的速度约为78.6km/h。其实,仔细计算,你会发现,谷爱凌的体重根本不会影响起跳速度。也就是说,不管运动员体重如何,自然起跳速度都是在78.6km/h附近。当然,这里没有考虑空气阻力,空气助力消耗的能量相对很少,就忽略了。
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理想状态下,质量不影响速度

谷爱凌夺金的最后一跳,实现了1620的偏轴转体动作,破了女子1440的纪录。转体1620也就是有效转体4圈半,实际转体可能更多。这样一个1620的转体,难度究竟在哪?既然每个运动员自然起跳的速度都差不多,那么又如何争取更多的动作呢?

这里面大概分两步:第一步,起跳阶段靠腿部爆发力。这个爆发力可以分解为2个方向的分量。垂直跳台面的法向分量,可以额外提升起跳速度,延长滞空时间。平行跳台面的切向分量,则可以让身体开始旋转,缩短高难度动作的完成时间。所以,更强的腿部爆发力,可以争取更多的滞空时间和更快的高难度动作。这就是运动员身体素质的比拼。
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谷爱凌

但是,除了身体素质之外,还有身体控制能力的比拼,这就是难度所在。谷爱凌的1620转体是偏轴转体,不是那种前空翻或者后空翻,而是人体倾斜转身,因此必须存在这个爆发力的切向分量。而这个爆发力的切向分量很难控制。滑雪板与冰雪面摩擦系数很小,如果切向分量过大,超过了摩擦力,那么直接就会打滑,从跳台处失控摔下来。而如果切向分量过小,则旋转的角加速度不够,没有时间完成四圈半的转体动作。
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驾驭风的力量

第二步,滞空阶段靠风的力量。前面说过,滑行阶段主要是摩擦阻力,空气阻力被我忽略掉了。但是滞空阶段的空气阻力就不能忽视了。起跳完成之后,剩下的就是驾驭风的力量,尽量降低空气阻力,甚至借助空气滑翔更远距离(当然,这一点在这个项目中的效果不大)。这里面的难点也是身体的控制能力。根据空气阻力的表达式,通过改变自身的姿态,来降低阻力系数和迎风面积,从而降低阻力,获得更长的滞空时间。
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空气阻力

所以,谷爱凌夺金的那一跳,难度在于对身体的控制,这是天赋,也是后期努力训练的结果。

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发表于 2022-2-14 20:42 | 显示全部楼层
分析的很赞,牛
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