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【 阿波罗新闻网2008-08-20讯】
在这次的北京奥运会上，人们不难发现，各国科学技术的突破也有助于本国健儿在赛场上争金夺银。美国《大众机械》杂志8月号载文，对这次出现在奥运赛场的新科技做了报道。
身穿新鲨鱼皮泳衣的美国运动员菲尔普斯
神奇泳衣能帮菲尔普斯多少？
美国选手菲尔普斯的身体天生是一台游泳机器，两臂展开达两米，比身高还长7.6厘米；躯干也比0.8米的腿长出许多，测试结果显示，他的肌肉运动后产生的乳酸比多数运动员少得多，这使他更有耐力，他的肘、膝和踝关节也很灵活。他每天都坚持在水中训练4小时以上。如此的天赋加刻苦，使菲尔普斯在2004年雅典奥运会上独得6枚金牌。但要打破同胞斯皮茨1972年慕尼黑奥运会上夺得7枚金牌的纪录，恐怕还需要新科技的帮助。
一次200米自由泳，运动员的速度可以达到6.1公里／小时，为了对抗自身产生的阻力，需要消耗290千焦耳的能量(约72大卡的热量)。为了减少人体阻力，不少游泳选手甚至剃掉全身体毛。但研究发现，即使是裸泳，阻力反而比穿泳衣大9%。1950年出现的尼龙泳衣，1976年出现的聚氨酯纤维泳衣，都有助于将身体绷紧成流线型，以减小水中阻力。但真正的突破是1998年英国运动员在英联邦运动会上首次使用的“鲨鱼皮”泳衣。以特氟纶纤维制成的这种泳衣，表面模仿了鲨鱼表皮成排的脊柱形小突起，能更有效地使身体周围的水流走，减少阻力。1999年10月，“鲨鱼皮”泳衣正式获得国际泳联认可，2000年就被澳大利亚游泳名将索普用到了悉尼奥运会上，他获得400米自由泳金牌、200米自由泳银牌、4×１00米、4×２00米自由泳接力金牌，“鲨鱼皮”立下了汗马功劳。
菲尔普斯为北京奥运会带来的新泳衣，是英国“速比涛”(Speedo)公司的LZR Racer，售价290～550美元。自今年2月出现以来，身穿LZR Racer的选手已经打破了37项世界纪录，这种神奇的“鲨鱼皮”功不可没。
这些最新型的“鲨鱼皮”泳衣从肩到脚跟紧贴皮肤，看上去像个没有披斗篷的超人。它的首要功能是包裹住乳房和臀部等会在水中晃动增加阻力的部位，人要把自己挤进这套泳衣得花不少时间。除了减少阻力，它们还能使游泳者的下半身处在更水平的位置。
当然，在美国航天局(NASA)的风洞里测量泳衣织物的摩擦系数，建立身体颤动的流体力学模型是一回事，在泳池里劈波斩浪力争金牌又是另一回事。提高零点几秒就能决定菲尔普斯到底拿几块金牌，但这里面有多少归功于“鲨鱼皮”泳衣，很难准确计量，因为竞技运动永远是个人天赋、训练程度和新奇装备的融合。
大回环动作中的力学奥妙
体操是优美与力学结合的典范，即使只是一个简单的高低杠大回环(体操项目中高难度空中转体动作)，运动员和手中柔韧的杠之间，也蕴藏着复杂的力与能量的转换。
大回环时，选手从杠上倒立位置开始下落。由于手与杠之间的摩擦，将使回环速度略有降低，前半圈的角速度接近275度／秒。但就在这前半圈里，运动员必须为进入向上的半圈积累足够动能，尤其是在下一圈需要完成飞行动作或进入一连串空翻下杠时。因而她们必须在向下的半圈里将能量传递给柔韧的碳纤维杠，在向上的半圈里又吸收能量，增加回环速度。
为补偿下落时回环速度的损耗，高低杠女选手会运用一个“轻甩”动作。在略为翘臀收腿，避开低杠的同时，也缩短了旋转的力臂，使自己的重心尽量接近旋转中心，增加了旋转能量。在一圈回环的底部，选手身体向下的加速度可以达到4～7倍重力，手中的高杠最多能被拉离中心线27厘米。然后，她们放松臀部、骨盆和腹部，将腿部向前摆，甩入向上的半圈回环。如此利用角动力，她们能使自己旋转的角速度增大到约304度／秒。这也是为什么高低杠大回环动作只能从前半圈经过低杠的方向完成，无法反其道而行之的道理。
撑杆跳材料很关键
在1994年意大利举行的国际田联大赛上，由乌克兰名将谢尔盖·布勃卡创造的6.14米的撑杆跳高世界纪录，至今已沉寂14年之久，在北京奥运上这个纪录能否突破，其中85%在于物理和材料学，另15%在于身体技能。
木杆时代的撑杆跳成绩只有3.30米，1905年用竹竿达到4.77米，1930年用金属杆提高到4.80米，但真正的突破还是在1985年，后来被誉为“撑杆跳高沙皇”的布勃卡，借助一种用玻璃纤维、合成树脂以及超柔软、超强度纤维混合制成的现代化撑杆，使撑杆跳一举突破6米大关。如今的每一根撑杆都专门根据使用者的体重和身高设计，由三层玻璃纤维和树脂灌注的碳纤维布制成。经过加热，这些东西就形成一种轻型复合材料，外层决定着它的强度，两个内层决定着它的力量和柔韧性。
运动员跑得越快，他传递给撑杆的能量就越多，最理想的是在10步或12步达到最高速度。为在助跑距离内积累起足够抬起自己的动能，身高1.87米的美国撑杆跳世界冠军布拉德·沃克尔，需要至少以11.93米／秒的速度助跑。将撑杆以18度倾角插入斗内，撑杆将被弯曲到原有长度的约70%，形成120～160度的弧形，这取决于运动员的身高和动量。然后，撑杆将像弹簧一样，弯曲的撑杆将能量以动能的形式还给运动员。这4195焦耳能量被从水平面转移到垂直面，可将运动员抛到5.09米高度。在杠顶剩下的1米多，运动员扭转身体，形成俯卧，同时将自己的重心向上推。这一系列动作技术其实与体操类似，比如蜷身、翻滚和倒立。
跳板跳水起跳有玄机
跳板跳水运动员总是以空中特技令人目眩，但结局往往在走向板头那短促的几步之内，就已经决定了。利用前几步积累的动量，运动员一般在距板头0.3米的位置向空中跃起，落下时的压板能产生约5000牛顿的机械力。回弹的跳板能将运动员以19.79公里／小时的速度抛向空中，使他达到距水面5.49米的高度。这不光能给他1.5秒的飞行时间，也给了他完成动作所需要的旋转力。
皮划艇怎样骗过逆流水门
北京奥运会皮划艇比赛在顺义奥林匹克水上公园举行，美国的三届奥运会皮划艇选手斯科特·希普利称，这是“力量、平衡能力和注意力”的一次较量。比赛中，皮划艇选手必须通过悬浮在水面(水流速度大约为每秒4.57米)上的18～25道门，其中最难的部分无疑当属逆水门，由于是“逆水行舟”，小小的失误就可能造成满盘皆输。
选手一般以顺流侧滑的姿态接近这个水门，当艇身从门杆下经过，进入漩涡时，选手把桨插入水中，使船尾摆回来。在顺义的水上场地，这一段逆流漩涡的流速为2.74米／秒。由于只需选手的头部经过水门即可，多数选手会将艇从内侧门杆下滑过，同时用自己的躯干绕过内侧门杆，这是一个小小的窍门。但如果选手转弯时的角度稍有零点几度的偏差，向下的水流就会将艇打翻。动作正确的选手在转弯时的过载大约是1.5g。一旦越过水门，选手就必须向后靠，使艇尾下沉，艇首抬起，这样能使皮划艇的转弯半径从3.55米缩小到约1.52米。为了重新进入顺流，选手用桨插入水中，产生一个扭转力矩，使艇冲向另一个门。整个这一切过程必须在3.5秒的时间内完成。 |
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