冬奥会雪车项目在比什么?追求完美的滑行背后的科学

最近央视转播的冬季奥运项目中,经常看见雪车比赛,周围不少人看得不是太懂,感觉这玩意没啥技术含量啊,毕竟,不像其他比赛,整场都能看到运动员,雪车运动除了开始助跑那一下子以外,剩下的时间都只能看到呼啸而过的雪车,也没看到方向盘、刹车啥的,这比赛不就是纯靠运气么?当然,能纳入奥运比赛的项目当然不可能这么肤浅,那么,雪车背后有什么科学呢?

冬奥会雪车项目在比什么?追求完美的滑行背后的科学

历届冬奥会上,男子和女子双人雪车的金牌不少都是由不到十分之二的时间决定的。每支队伍在1450米(近1英里)的赛道上跑四次,综合时间的差距比眨眼的时间还要短。那么,在一项以速度取胜的运动中,如何才能在雪车运行中实现完美的滑行呢?

雪车比赛当然是比谁用的时间最短,也就是平均速度最快者胜。而决定雪车的速度可以通过初中物理来判断,选手们需要在雪车起步阶段最大限度地提高雪车的加速度和减少使雪车减速的力的组合。因此,让雪车完美地滑行是起步跑、雪车和团队的产物。

冬奥会雪车项目在比什么?追求完美的滑行背后的科学

世界上有16条雪车滑道,除了一条以外,其他的都是由钢筋混凝土制成的,上面覆盖着人工冰。然而,跑道上的冰层是不同的。雨雪等天气条件和不同的温度会改变冰的浓度。冰越冷、越硬,雪车就越快。较暖和、较软的冰面通常较慢。维护人员还通过修复雪车造成的损坏来保持滑道的快速性。他们会在赛道上涂抹冰泥,将其刮平,以保持冰面的光滑。

第二个因素是雪车本身。雪车是为速度而建造的。它们很轻,但非常结实,可以容纳两到四名大体型运动员,并以135公里/小时的速度行驶,在一些转弯处会产生5个G的力量。空气动力学是使雪车阻力最小化的关键。以美国为例,美国队的雪车是请最好的空气动力学专家设计,雪车会在风洞中进行测试、调整和再测试,以尽量减少运行期间的阻力。

最小化阻力仅仅是挑战的一半。雪车还需要最大限度地提高加速度。加速取决于重量及其在雪车上的分布。雪车比赛会有重量限制,这是为了让每个队伍的总重量差不多。各队的区别在于如何在雪车上分布重量。雪车制造商使用更轻的碳纤维材料制作外壳,这使得雪车重量集中在底部,重心降低,这就使雪车在转弯的时候更容易控制。

冬奥会雪车项目在比什么?追求完美的滑行背后的科学

另一个非常重要的部件就是滑轮,滑轮是接触冰面的金属叶片,类似于冰刀。滑轮有涂层和抛光,以减少摩擦。

当涉及到最大限度地提高加速度和最小化阻力时,参赛队员就是最大的变量。根据牛顿第二定律,加速度是由质量和力决定的。质量对所有队伍来说都是标准的,但雪车起始的速度来源于运动员的推力。运动员必须首先克服静态摩擦力来移动重达170公斤至210公斤的雪车。通过穿上钉子鞋,队员们互相协调推动,有50米的长度将雪车推到40公里/小时。 强壮的选手能够比瘦弱的选手更快地推动雪车,因此一些队伍有奥运短跑运动员作为推动运动员。起跑是比赛过程中唯一的一次人力,而不是重力,重力的加速度对所有雪车来说都是一样的。一支雪车队可以从起点开始在整个赛程中发挥速度优势。

冬奥会雪车项目在比什么?追求完美的滑行背后的科学

雪车队必须保证他们在起跑时获得的加速度。推车运动员通过保持在驾驶运动员身后的紧缩状态和保持空气动力来做到这一点。他们还转移自己的身体重量以帮助转向,这种前后晃动的动作就是bobsledding(雪车)英文名字的由来。驾驶运动员使用连接在转向系统上的两个环,在赛道的转弯处转动雪车的滑轮。转动滑轮可以使滑轮更有效地相对于雪车前进的方向偏离,从而使雪车速度减慢。驾驶员的目标是找到一条完美的线路,同时在运行过程中尽可能少地转弯。完美的线路是在转弯时保持雪车足够高的速度,但雪车的位置上又要足够低,以避免行驶更长的距离,同时避免刮到赛道的两侧。

平滑的冰面、寒冷的温度、符合空气动力学的低质心雪车、强劲的起跑,以及高超的驾驶,都是雪车比赛中的重要变量。当它们都趋近完美时,运动员才能够拿到很好的名次,甚至冠军。

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    所有的伟大,都源于一个勇敢的开始!
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