滑雪運(yùn)動(dòng)中的力學(xué)問題(-15)課件

跳板滑雪中的力學(xué)問題——流體力學(xué)在滑雪中的應(yīng)用跳板滑雪中的力學(xué)問題——流體力學(xué)在滑雪中的應(yīng)用1一、滑雪運(yùn)動(dòng)的基本介紹跳板滑雪運(yùn)動(dòng)員所用的滑雪板一般長為2.3-2.7m，寬0.12m左右，跳臺(tái)高度一般在90—120m之間。跳板滑雪比賽緊張而激烈，且有雜技表演那樣的驚險(xiǎn)和優(yōu)美。跳板滑雪一般分為下滑、滑翔、著地三個(gè)階段，它要求運(yùn)動(dòng)員一氣呵成地完成全過程。

運(yùn)動(dòng)員從站臺(tái)出發(fā)，由肋滑坡開始下滑，采用弓身下蹲姿勢(shì)，在“起飛”時(shí)，運(yùn)動(dòng)員從腿伸直，雙臂在兩側(cè)與身體并擾，身體前傾成水平姿態(tài)，同時(shí)使兩只滑雪板平行并擾。在即將著地一剎那，運(yùn)動(dòng)員身體抬起，一只腳放在另一只的前面，雙膝彎曲進(jìn)入回轉(zhuǎn)急停姿態(tài)，并將兩臂張開以保持平衡。1879年在挪威的奧斯陸舉行了第一次正式比賽。1971年國際滑雪聯(lián)合會(huì)決定每兩年舉行一次世界跳臺(tái)滑雪錦標(biāo)賽。1972年首屆世界跳臺(tái)滑雪錦標(biāo)賽在南斯拉夫舉行。該項(xiàng)目從第一屆冬運(yùn)會(huì)即被列為比賽項(xiàng)目。一、滑雪運(yùn)動(dòng)的基本介紹跳板滑雪運(yùn)動(dòng)員所用的滑雪板一般長為2.2滑雪者兩腳各綁一塊專用的雪板，板長2.30－2.70米，寬11.5厘米，板底有3－5條方向槽。比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員不用雪杖，不借助任何外力，以自身體重從起滑臺(tái)起滑，經(jīng)助滑道獲得110公里/小時(shí)的高速度，于臺(tái)端飛后，身體前傾和滑雪板成銳角，兩臂緊貼體側(cè)，沿自然拋物線在空中滑翔，在著陸坡著陸后繼續(xù)自然滑行到停止區(qū)，然后根椐從臺(tái)端到著陸坡的飛行距離和動(dòng)作姿式評(píng)分。動(dòng)作動(dòng)作要領(lǐng)：

助滑是為了在起跳端造成更快的初速度，以延長空中飛行距離的一種技術(shù)?；┱邇赡_各綁一塊專用的雪板，板長2.30－2.73跳板滑雪的全程展示下滑滑翔著地Forwardto12跳板滑雪的全程展示下滑滑翔著地Forwardto124二、下滑過程首先，運(yùn)動(dòng)員下蹲著，將頭、身體和大腿縮合成為一個(gè)橢圓形狀，既所謂的“雞蛋”姿態(tài)。問題：為什么運(yùn)動(dòng)員下滑時(shí)要把身體縮合成“雞蛋”姿態(tài)呢？二、下滑過程首先，運(yùn)動(dòng)員下蹲著，將頭、身體和大腿縮合成為一個(gè)5

速度升力摩擦力重力空氣阻力下滑過程中人體的析受力分析：

6從前面的受力分析中可以看出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從高陡的山坡急沖而下時(shí)，運(yùn)動(dòng)員除受到重力、升力、跳板和雪橇板之間的摩擦力，還要受到空氣阻力的作用。我們知道，運(yùn)動(dòng)員要想在滑雪過程中高質(zhì)量的完成比賽，必須在滑翔前獲得較大的速度，這就要求盡量地減少摩擦阻力和空氣阻力。容易看出，人體采用“雞蛋”姿態(tài)能夠明顯地減少空氣阻力。而根據(jù)流體力學(xué)原理，上曲下平的體型又能增大人體滑行時(shí)所受到的力，從而減少正壓力，根據(jù)升力，從而減少正壓力，根據(jù)F摩擦=kN正壓力摩擦阻力就會(huì)相應(yīng)地減少，利用a=mgsin?—F摩擦—F空氣阻力mK,我們可以知道，人體能夠盡最大可能地增加下滑加速度，從而在滑翔前獲得較大的速度。BACK從前面的受力分析中可以看出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從高陡的山坡急沖而下時(shí)，7二、滑翔過程在快接近跳板終點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員便要突然伸展身子，射向空中，這時(shí)人體大約有120m/s的速度，然后在空中飛行約4s左右后徐徐著地。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在跳板中斷處射入空中時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的身體向前傾斜，雙手靠攏身軀，運(yùn)動(dòng)員從腳踝到頭基本上是平行于雪橇板的直線，這就是“伏拉格”滑翔姿態(tài)。二、滑翔過程在快接近跳板終點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員便要突然伸展身子，射向8滑翔過程中的受力分析升力速度升力重力空氣阻力滑翔過程中的受力分析升力速度升力重力空氣阻力9作這種滑翔姿態(tài)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的身軀其實(shí)是處于一種下平上曲的姿態(tài),像飛機(jī)的機(jī)翼.能夠提供一定的升力,從而能使運(yùn)動(dòng)員飛得更遠(yuǎn),獲得更好的成績.back這里要用到伯努力方程以作定性分析。作這種滑翔姿態(tài)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的身軀其實(shí)是back這里要用到10這個(gè)過程還涉及到一個(gè)滑翔迎角的問題:滑翔迎角:運(yùn)動(dòng)員的身體與滑行方向的夾角.滑翔迎角能夠影響作用于運(yùn)動(dòng)員身上的升力與阻力的比例,即升阻比,從而能夠影響到跳飛的距離.因此,運(yùn)動(dòng)員要想有好的成績,就需要將滑翔迎角調(diào)整適當(dāng),合理的滑翔迎角在35~45之間.這里還涉及到力矩平衡的要求問題.這個(gè)過程還涉及到一個(gè)滑翔迎角的問題:滑翔迎角:運(yùn)動(dòng)員的身體與11四

著地階段`在下滑和空中滑翔階段結(jié)束以后,便是著地階段.這時(shí)運(yùn)動(dòng)員幾乎沒有升力,近于在重力場中作自由落體運(yùn)動(dòng),這時(shí)運(yùn)動(dòng)員需要設(shè)法及時(shí)而恰當(dāng)?shù)卦龃蠡栌?運(yùn)動(dòng)員應(yīng)努力確保身體處于平衡狀態(tài)而安全著地.Backto3四著地階段`在下滑和空中滑翔階段結(jié)束以后,12五、3種滑翔姿態(tài)的比較五、3種滑翔姿態(tài)的比較13姿勢(shì)卵式平背式前扶腿式

阻力(kg)升力(kg)升阻比風(fēng)速（m/s）18.218.218.24.424.185.88-0.1970.3172.39-0.0440.0760.406

從阻力及流態(tài)觀察來看，卵式和平背式幾乎沒有明顯的差別。而前扶腿式的阻力卻明顯增大。這是因?yàn)榍胺鐾仁降挠L(fēng)面積較卵式和平背式大。手臂又破壞了運(yùn)動(dòng)員身體上氣流的流動(dòng)狀態(tài)，雖然前扶腿式有助于起跳動(dòng)作，但阻力增加會(huì)引起助滑速度的損失。back通過進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)（即讓運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入風(fēng)洞室進(jìn)行吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)，這里我們要用到無線遙控測量技術(shù)以及高速攝影和錄像），我們可以得出以下數(shù)據(jù)：姿勢(shì)卵式平背式前扶腿14謝謝觀看謝謝觀看15跳板滑雪中的力學(xué)問題——流體力學(xué)在滑雪中的應(yīng)用跳板滑雪中的力學(xué)問題——流體力學(xué)在滑雪中的應(yīng)用16一、滑雪運(yùn)動(dòng)的基本介紹跳板滑雪運(yùn)動(dòng)員所用的滑雪板一般長為2.3-2.7m，寬0.12m左右，跳臺(tái)高度一般在90—120m之間。跳板滑雪比賽緊張而激烈，且有雜技表演那樣的驚險(xiǎn)和優(yōu)美。跳板滑雪一般分為下滑、滑翔、著地三個(gè)階段，它要求運(yùn)動(dòng)員一氣呵成地完成全過程。

運(yùn)動(dòng)員從站臺(tái)出發(fā)，由肋滑坡開始下滑，采用弓身下蹲姿勢(shì)，在“起飛”時(shí)，運(yùn)動(dòng)員從腿伸直，雙臂在兩側(cè)與身體并擾，身體前傾成水平姿態(tài)，同時(shí)使兩只滑雪板平行并擾。在即將著地一剎那，運(yùn)動(dòng)員身體抬起，一只腳放在另一只的前面，雙膝彎曲進(jìn)入回轉(zhuǎn)急停姿態(tài)，并將兩臂張開以保持平衡。1879年在挪威的奧斯陸舉行了第一次正式比賽。1971年國際滑雪聯(lián)合會(huì)決定每兩年舉行一次世界跳臺(tái)滑雪錦標(biāo)賽。1972年首屆世界跳臺(tái)滑雪錦標(biāo)賽在南斯拉夫舉行。該項(xiàng)目從第一屆冬運(yùn)會(huì)即被列為比賽項(xiàng)目。一、滑雪運(yùn)動(dòng)的基本介紹跳板滑雪運(yùn)動(dòng)員所用的滑雪板一般長為2.17滑雪者兩腳各綁一塊專用的雪板，板長2.30－2.70米，寬11.5厘米，板底有3－5條方向槽。比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員不用雪杖，不借助任何外力，以自身體重從起滑臺(tái)起滑，經(jīng)助滑道獲得110公里/小時(shí)的高速度，于臺(tái)端飛后，身體前傾和滑雪板成銳角，兩臂緊貼體側(cè)，沿自然拋物線在空中滑翔，在著陸坡著陸后繼續(xù)自然滑行到停止區(qū)，然后根椐從臺(tái)端到著陸坡的飛行距離和動(dòng)作姿式評(píng)分。動(dòng)作動(dòng)作要領(lǐng)：

助滑是為了在起跳端造成更快的初速度，以延長空中飛行距離的一種技術(shù)。滑雪者兩腳各綁一塊專用的雪板，板長2.30－2.718跳板滑雪的全程展示下滑滑翔著地Forwardto12跳板滑雪的全程展示下滑滑翔著地Forwardto1219二、下滑過程首先，運(yùn)動(dòng)員下蹲著，將頭、身體和大腿縮合成為一個(gè)橢圓形狀，既所謂的“雞蛋”姿態(tài)。問題：為什么運(yùn)動(dòng)員下滑時(shí)要把身體縮合成“雞蛋”姿態(tài)呢？二、下滑過程首先，運(yùn)動(dòng)員下蹲著，將頭、身體和大腿縮合成為一個(gè)20

速度升力摩擦力重力空氣阻力下滑過程中人體的析受力分析：

21從前面的受力分析中可以看出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從高陡的山坡急沖而下時(shí)，運(yùn)動(dòng)員除受到重力、升力、跳板和雪橇板之間的摩擦力，還要受到空氣阻力的作用。我們知道，運(yùn)動(dòng)員要想在滑雪過程中高質(zhì)量的完成比賽，必須在滑翔前獲得較大的速度，這就要求盡量地減少摩擦阻力和空氣阻力。容易看出，人體采用“雞蛋”姿態(tài)能夠明顯地減少空氣阻力。而根據(jù)流體力學(xué)原理，上曲下平的體型又能增大人體滑行時(shí)所受到的力，從而減少正壓力，根據(jù)升力，從而減少正壓力，根據(jù)F摩擦=kN正壓力摩擦阻力就會(huì)相應(yīng)地減少，利用a=mgsin?—F摩擦—F空氣阻力mK,我們可以知道，人體能夠盡最大可能地增加下滑加速度，從而在滑翔前獲得較大的速度。BACK從前面的受力分析中可以看出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從高陡的山坡急沖而下時(shí)，22二、滑翔過程在快接近跳板終點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員便要突然伸展身子，射向空中，這時(shí)人體大約有120m/s的速度，然后在空中飛行約4s左右后徐徐著地。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在跳板中斷處射入空中時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的身體向前傾斜，雙手靠攏身軀，運(yùn)動(dòng)員從腳踝到頭基本上是平行于雪橇板的直線，這就是“伏拉格”滑翔姿態(tài)。二、滑翔過程在快接近跳板終點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員便要突然伸展身子，射向23滑翔過程中的受力分析升力速度升力重力空氣阻力滑翔過程中的受力分析升力速度升力重力空氣阻力24作這種滑翔姿態(tài)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的身軀其實(shí)是處于一種下平上曲的姿態(tài),像飛機(jī)的機(jī)翼.能夠提供一定的升力,從而能使運(yùn)動(dòng)員飛得更遠(yuǎn),獲得更好的成績.back這里要用到伯努力方程以作定性分析。作這種滑翔姿態(tài)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的身軀其實(shí)是back這里要用到25這個(gè)過程還涉及到一個(gè)滑翔迎角的問題:滑翔迎角:運(yùn)動(dòng)員的身體與滑行方向的夾角.滑翔迎角能夠影響作用于運(yùn)動(dòng)員身上的升力與阻力的比例,即升阻比,從而能夠影響到跳飛的距離.因此,運(yùn)動(dòng)員要想有好的成績,就需要將滑翔迎角調(diào)整適當(dāng),合理的滑翔迎角在35~45之間.這里還涉及到力矩平衡的要求問題.這個(gè)過程還涉及到一個(gè)滑翔迎角的問題:滑翔迎角:運(yùn)動(dòng)員的身體與26四

著地階段`在下滑和空中滑翔階段結(jié)束以后,便是著地階段.這時(shí)運(yùn)動(dòng)員幾乎沒有升力,近于在重力場中作自由落體運(yùn)動(dòng),這時(shí)運(yùn)動(dòng)員需要設(shè)法及時(shí)而恰當(dāng)?shù)卦龃蠡栌?運(yùn)動(dòng)員應(yīng)努力確保身體處于平衡狀態(tài)而安全著地.Backto3四著地階段`在下滑和空中滑翔階段結(jié)束以后,27五、3種滑翔姿態(tài)的比較五、3種滑翔姿態(tài)的比較28姿勢(shì)卵式平背式前扶腿式

阻力(kg)升力(kg)升阻比風(fēng)速（m/s）18.218.218.24.424.185.88-0.1970.3172.39-0.0440.0760.406