力學在體育運動中的應用研究

中圖分類號：G804 文獻標識：A 文章編號：1009-9328（2012）01-000-01

摘 要 力學原理在體育運動中的應用十分普遍，對力學在體育運動中的應用進行研究不但有利于運動員體育運動水平和體育運動能力的提升，還有助于體育和物理兩門學科的交叉相融。因此本文針對這個問題從物理中的速度、杠桿原理、摩擦力、慣性以及動力學原理等不同角度對其進行了簡要的探討和分析，希望能對相關領域的工作者有所啟示。

關鍵詞 力學 體育運動 物理 應用研究

物理中的“速度”在體育運動中的應用

在物理學中，速度是用來反映物體運動快慢的一個物理量，而在所有的體育運動中，也無一例外的均會涉及到運動員速度快慢的問題。比如，在很多球類運動中經(jīng)常使用的“快攻戰(zhàn)術”，就是運動員利用快速奔跑等方式增大自身的運動速度，快速移動、擺脫對手并同時尋求良好的進攻機會的過程。根據(jù)物理學中的牛頓第二定律，運動員在進行加速運動的同時，肯定伴隨著力量的消耗，而這一點也為體育競賽中的戰(zhàn)術部署提供了條件，如：將本隊隊員分為兩組，一組不斷加速給對手施加壓力，以消耗對方的體力，而另外一組則保持勻速運動，保存體力，尋找合適的戰(zhàn)機，贏取最終的勝利。

物理中的“杠桿原理”在體育運動中的應用

物理學中的“杠桿原理”在體育運動中具有十分重要的意義。物理學中研究的杠桿在人體內也是現(xiàn)實的存在，比如：人體內在肌肉拉力的作用下骨骼可以圍繞人體的關節(jié)轉動，這其實就是人體內的骨杠桿。通常來說人體內的杠桿主要有三種：一種是支點在力點和阻力點之間的平衡杠桿；另外一種是阻力點在力點與支點之間的省力杠桿；還有一種是，力點在支點和阻力點之間的速度杠桿。一般情況下，人體內所存在的杠桿大部分都是速度杠桿。雖然因為速度杠桿中，阻力臂大于力臂，活動起來比較費力，但是卻能使運動員的肢體末端獲得較大的運動速度和運動幅度。人體杠桿的這個特點可以在標槍、鉛球等投擲運動中科學運用，投擲體育運動項目，通常都要求加大運動器材的出手速度，因此，在此類運動中，根據(jù)杠桿原理均要求運動員充分伸展上臂，以加大阻力臂，形成速度杠桿，從而提高運動成績。

物理中的“摩擦力”在體育運動中的應用

由摩擦力在物理學中的定義可知，摩擦力的大小與壓力的大小及接觸面的粗糙程度有關，任何物體的運動過程中均會受到摩擦力的作用，在體育運動的過程中，運動員以及運動員所使用的運動器械也會受到摩擦力的影響，需要考慮摩擦力的作用因素。比如：在有些體育運動項目中，為了提高運動成績，必須采用一定的方式來增大摩擦力，如百米賽跑中運動員所穿的帶有鞋釘?shù)呐苄Ⅲw操運動員在手上涂抹的鎂粉、籃球上的花紋、足球守門員所用的手套等均是處于這個方面的考慮。

物理中的“慣性”在體育運動中的應用

由物理知識可以知道，任何運動著的物體均有繼續(xù)保持其運動狀態(tài)的性質，也就是慣性。在體育運動過程中，慣性也同樣是無處不在的，但是根據(jù)運動項目的不同，有時慣性的存在能有效的促進運動成績的提升，有時慣性的存在卻嚴重影響運動員的正常發(fā)揮，必須加以防止。比如：跳高、跳遠中的助跑、投擲運動中運動員手臂的盡量后擺等都是為了充分利用慣性提高運動成績的方式；而籃球運動員在三步上籃過程中，投籃時不能正對籃環(huán)則是為了彌補正常投籃的狀態(tài)下由慣性造成的投籃不準問題。

物理中的“動力學原理”在體育運動中的應用

動力學原理可以在諸多的體育運動項目中得以呈現(xiàn)。動力學的核心部分是牛頓三定律。由牛頓第二定律：a=F/m可知，物體運動的加速度與物體所受到的合外力成正比，與物體的質量成反比。而在體育運動的過程中，在固定的一段時間內人體的質量和所使用的運動器材的質量都是不變的，所以在很多運動項目中，運動員常常采用加大自身速度的方式來獲得更大的力量，如：跳高、跳遠、跳馬等運動項目中，運動員踏跳力量的大小均與運動員助跑的速度有緊密的關系。在鉛球、標槍等體育運動項目中，運動員也是通過加快速度的方式來獲得更大力量的典型。

牛頓第三運動定律的主要內容是：兩個物體之間的作用力和反作用力總是作用在一條直線上，且大小相等，方向相反。牛頓第三運動定律在體育運動中也常被運用，例如，在投擲運動項目中，運動員通過助跑和滑步的方式獲得一定的初速度之后，將運動器材投擲出去，在投擲時都會用力蹬地，以便獲得更大的反作用力，然后再通過人體將所獲得的反作用力轉移到運動器材上，從而獲得更好的運動成績。

在物理學中，功率的數(shù)學表達式為：P=F·V，即，力和速度的乘積。在體育運動中，力和速度的乘積又稱為運動員的“爆發(fā)能力”，也就是人們通常所說的爆發(fā)力。在排球、羽毛球、乒乓球等球類項目中，對運動員的上肢爆發(fā)力有很高的要求，而在跳高、跳遠、跳馬等跳躍性體育運動項目中，對運動員的下肢爆發(fā)力的要求則比較高。此時，根據(jù)功率的數(shù)學表達式以及爆發(fā)力的定義可知，爆發(fā)力的大小與運動員的肌肉收縮力和收縮速度有關，因此可從這兩個因素來對研究運動員的爆發(fā)力進行研究。

綜上所述，體育運動與力學原理具有密切的關系，在體育運動過程中研究力學的應用能有效的、科學的促進運動員體育運動水平的提升。因此，力學在體育運動中的應用研究應引起體育工作者和物理工作者的共同關注。

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