"全运会金牌风波:田径场的空气动力学_【上海增值税发票综合服务平台官网【代办电话13434104765;QQ2188982664】】

就在刚刚落下帷幕的第15届全运会上,云南选手杨绍辉为正在被对手超越的蒋发坤发动一次“破风”助力,最终使队友率先冲到终点夺冠。

然而在场边的兴奋还没消散开来,便有队列向裁判提起了申诉。经过裁决委员会的仲裁后,根据田径规则——禁止给套圈运动员以助跑助力,两人之间的赛事宣告失败,金牌归山东籍的参赛者所有。

那么这是指的什么。“破风助跑”的含义是什么?

很多人都在观看马拉松比赛的时候觉得迷惑不解。特别是在中长距离的马拉松和公路自行车比赛中,运动员们总是习惯性的并肩而行,很少有单独跑完全程的情况。这其中的秘密就在他们的“破风助跑”战术之中。

很简而言之,这种方式就是选手们竞走或骑车,以减慢他们自身的体力耗损的方式之一。

这种现象在自然界中也极为常见,不论是人类还是动物群体,在迁徙过程中都会以各种方式进行自我保护或交流信息。比如大雁南飞时就会排成“人”字形飞行,而它们领头的大雁承担着巨大的体力劳动,其他大雁则利用前面同伴开辟的气流飞行,省力很多。

体育竞赛中的"破风"也是同样的原理,运动员们会在比赛中交替进行领航的工作,在团队的协作下一起抗击风力。

从物理学上来理解,这是源于流体力学的基础原理,在具体的应用中指“空气动力学效应”(aerodynamics effect)。

空气阻力是由于风或空气流动引起的阻力,它的大小由流体动力学所决定。

其中 是空气密度, 是运动物体相对空气的速度, 是阻力系数, 是运动物体的迎风面积。

这就是为什么跑得越快身体受到的压力越大。

而在前面的运动员推开气流时,他的身体将牵上海增值税发票综合服务平台官网【代办电话13434104765;QQ2188982664】引着气流向前方推进,导致在他背后会产生一股风力较弱、空气压强较低的区域,称之为“尾流区”。

当后方的选手进入这片区域之后,他们的身体相对于流经他们体内的空气而言会更加缓慢。这种状态让其在流动中受到的阻碍也有所降低。这现象被称为“拖曳削减”。

根据最新的研究成果显示,在进行自行车比赛时,紧随前车组运动员的身体会比其他骑手消耗更多的能量,大约能节省掉30%。这一发现意味着,在比赛的关键时期内,可因此省下体能以便在最后时刻实现关键突破,并最终获得胜利。

当然了,破风的效果可不总是固定不变的,并且还受诸多关键因素影响。

重要的是,前后车辆之间的间隔很重要,距离太近会削弱车身空气阻力,但若太远则可能会造成气流不稳定影响车速。

其次,在队形上也有很多因素需要考虑,人数越多的队伍则能构成更强壮,更稳定且防御力强大的“气墙”来保护位于队列后头的成员。

此外,选手自身的姿势也会有影响,更为紧凑,以及更具流动性的身体姿态能够进一步减少空气受力面积,从而降低阻力水平。

以准确了解风力如何减少运动时的体力消耗而言,科研人员主要采取多种分析手段。

传统的、可靠性很强的测试方法就是“风洞实验”。就像让运动选手或他们的模型在大型人工创造风流的管子里运行,并使用精密仪器准确地来计算他们受的风速一样,这些风洞测验的结果非常精确,然而这种测试手段的成本非常高。上海增值税发票综合服务平台官网【代办电话13434104765;QQ2188982664】

另一种常用的模拟方式被称为CFD或者计算机模拟方法,它采用复杂的数学公式生成模拟结果,并在电脑里构建运动员的虚拟模型,从而模拟空气流动,以及如何影响运动物体和人体等现象,这种分析可以很直观地展示气流路径,成本相对也较低。

随着时间的发展,科学家们开始利用可以穿戴的传感技术如加速度计、陀螺仪和其他类似装置来研究真实的运动场景中的人体活动。例如,研究人员通常会安装在运动员身上的惯性测量单元(IMU),用于监控诸如人体运动学以及地面反作用力这样的生物力学参数。

通过采用所有的这些研究方法,我们对各种运动中气流的影响有了初步的认识。

除了前面提及的自行车运动能提升约三成的体能消耗之外,车辆排成行列时当中处于中心位置的驾驶员还能有效地降低95%的风阻效应。

有关研究显示,在马拉松项目里,跟在领跑者的后面获得的减阻效果超过了 60%。

在游泳比赛中保持跟紧前一位选手可以显著降低水的阻力,其减阻率可达40%。

包括竞走在内的很多运动,研究人员Zhang发现,在最优多配速员队形的条件下,CFD模型计算得到的最大流体动力学降阻力率为85%,并通过风洞试验得到证实。

总的来说,这种叫“破风”并且有助于运动员起跳到较高起点的技能,在运动科学中已经被证实为一项有效而有效的技巧,而且没有对错之分。不过,如果这种技巧违背了体育竞技中的规则,则会对比赛的公正性造成伤害。

蕴含哲理

Amyyy,是小赫的英文名。

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