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科學匯|滑板首秀奧運會,很多同學問了同一個問題:滑板為啥能跟著滑手飛

錢江晚報·小時新聞記者 鄭琳

今年,滑板首次成為奧運會正式比賽專案。8月4日,女子碗池比賽共有13個國家及地區的20位滑手出戰,張鑫是碗池賽場上唯一一位中國滑手。此前,張鑫的隊友,16歲的滑板少女曾文蕙參加了滑板街式專案,並取得了第6名的好成績,成為中國歷史上闖入奧運滑板決賽的第一人。

看到滑手們踩著滑板飛簷走壁,做各種精彩的空中動作,驚歎之餘,同學們是否想過背後的科學奧秘呢?本期,我們邀請杭州市惠興中學科學教師陳璐, 來為大家分析滑板運動裡的物理知識。

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豚跳的秘密

滑板為什麼能和人一起跳

滑板運動中有一個經典動作叫“豚跳”(Ollie),就是滑手能帶著滑板一起跳起來。這是各種高階滑板動作的基礎,也是初學者面對的第一道“坎兒”。這個動作做不好,你就不能說自己學會了滑板。

那麼,為什麼滑板能跟著滑手一起升空呢?今天我們就用初中物理知識來分析一下,滑板受到哪些力的作用。

首先,滑手在做豚跳之前,有3個力作用在滑板上:滑手對板面的壓力,滑板的重力,以及地面對滑板的支援力。這三個力合力為0,所以滑板受力平衡保持穩定。

在做豚跳前,首先要擺好姿勢,後腳踩在板尾上,前腳放在滑板的中前部。

接著,滑手用後腳猛踩板尾起跳,此時,板尾會受到一個點板的力F1,而滑手的前腳已經離開了板面。由於F1作用在滑板的一側,會使得板頭迅速翹起來,讓滑板作順時針旋轉。

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當板尾碰地時,地面對板尾有個很大的向上反作用力F2。F2的結果使滑板向上彈起,離開地面。

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當滑板到空中時,滑手的前腳還會繼續往前上方帶,利用鞋對板面砂紙的摩擦力F3把滑板往上拉得更高。這個摩擦力F3,可以讓滑手很好地控制滑板的騰空高度和空中姿態。

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仍在上升時,滑手開始下壓前腳,對滑板前側施加壓力F4,這時板頭被壓下,板尾抬起。滑手後腿上收以讓板尾有足夠的空間讓板尾上升。如果這個時機抓的很準,他的後腳和板尾就會結合成一整體。

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最後板拉平到最高點,雙腳都接觸板面,滑手和板開始在重力作用下一起下落。

當滑手完成全套動作,滑板看起來就像粘在腳上一樣,和滑手同起同落了。

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從很高的樓梯飛躍下來

滑手如何保護自己

在日常生活中,如果我們用很快的速度奔跑,從一個比較高的樓梯躍下來的話,多半是要摔個嘴啃泥,很可能會摔傷。但是,滑板運動員卻經常踩著滑板從高處飛躍而下,卻安然無恙。這又是為什麼呢?

這就涉及到滑板運動的另一個基礎動作——嬉皮跳(Hippie Jump)。嬉皮跳是在滑行的過程中,從滑板上起跳,然後再落回到滑板上繼續前進。

由於在滑行的時候,滑手和滑板是相對靜止的,所以雖然滑手在旁人看來是在往滑行的方向跳躍,但是相對滑板而言只是垂直跳躍。因此不管滑板滑得多快,只要這個人相對於滑板只做垂直跳躍,就能平穩地落回到滑板上,他最終所受到的力也幾乎只有垂直方向的。

那麼,如果滑手是踩著滑板從階梯上跳下來,他實際上也是做了一個嬉皮跳,不管他以多大的速度從臺階上“飛”下來,只要能保持和滑板一樣的前進速度,他就相當於垂直從臺階上跳躍下來一樣。這和我們跑著從臺階上跳下是不同的,如果沒有滑板,我們落地的時候還會受到地面給我們的水平方向的摩擦力,這個摩擦力會導致身體受傷。

並且,由於滑板的輪子還有板面的彈性,使得滑手在垂直方向上受到的衝擊力也能被緩解,從而讓滑手可以從更高的地方跳下來而不受傷。

瞭解了這個道理,我們就可以知道,很多運動員在摔倒的時候,為什麼採用滾動的方式。因為那樣可以減少水平方向的動量,用滾動摩擦代替滑動摩擦,摩擦力就小了很多,對身體的傷害也就大大減小了。

思考題

如圖所示,滑板運動員沿水平地面向右勻速滑行,在橫杆前相對滑板豎直向上跳起,人與滑板分離,然後分別從杆的上、下透過,下列說法正確的是()

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A.勻速滑行時,滑板所受重力與地面對滑板的支援力是一對平衡力

B.運動員跳起躍過橫杆的過程,在最高處時的動能最小

C.滑板的表面應該儘量光滑,以減小摩擦力

D.越過杆後運動員仍將落在滑板上,是因為人和滑板都受到慣性的作用

參考答案:B

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