速度滑冰場(chǎng)上的“物理課”

黃踐　曹文思　張莉清

速度滑冰已經(jīng)逐漸成為中國(guó)北方人民群眾所愛好的冬季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目（攝影/ 李未名 供圖/張莉清）

速度滑冰室內(nèi)冰場(chǎng)賽道示意圖

滑冰一點(diǎn)都不簡(jiǎn)單！

你有觀察過(guò)速度滑冰運(yùn)動(dòng)員的起滑動(dòng)作嗎？由于冰刀往前滑很容易，而往左右兩邊滑行會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦力，所以起滑時(shí)為了推動(dòng)自己前進(jìn)，運(yùn)動(dòng)員需要將刀尖外轉(zhuǎn)，用冰刀內(nèi)刃用力蹬冰，隨著速度增加，出刀角度逐步縮小，漸漸過(guò)渡到滑行狀態(tài)。

克萊普冰刀只有前點(diǎn)與冰鞋連接，后跟可分離

別以為在光滑的冰面上滑行是一件簡(jiǎn)單的事情，由于速度滑冰更強(qiáng)調(diào)滑行速度，這讓其成為了一項(xiàng)極難且極具危險(xiǎn)性的競(jìng)技運(yùn)動(dòng)。為增加運(yùn)動(dòng)員踝關(guān)節(jié)的靈活性，克萊普冰刀應(yīng)運(yùn)而生。這種新式冰刀只有前點(diǎn)與冰鞋固定連接，后點(diǎn)與冰鞋不固定，從而延長(zhǎng)了運(yùn)動(dòng)員的蹬冰距離，優(yōu)化了動(dòng)作結(jié)構(gòu)，幫助運(yùn)動(dòng)員提高滑行速度。

早期冬奧會(huì)上的速度滑冰比賽都設(shè)在室外，運(yùn)動(dòng)員在競(jìng)技的同時(shí)還要面臨低溫和風(fēng)力等自然因素影響。因此，運(yùn)動(dòng)員們?cè)诨兄幸M量將重心降低，減小空氣阻力。直到1987年，速度滑冰比賽才首次進(jìn)入室內(nèi)冰場(chǎng)。

轉(zhuǎn)彎中的隱藏“大boss”——離心現(xiàn)象

速度滑冰已經(jīng)逐漸成為中國(guó)北方人民群眾所愛好的冬季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目（攝影/李未名 供圖/張莉清）

速度滑冰室內(nèi)冰場(chǎng)賽道示意圖

對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，彎道滑跑技術(shù)與直道同樣重要。在彎道滑行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)離心現(xiàn)象，身體將呈現(xiàn)出向外運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。速滑運(yùn)動(dòng)員需要運(yùn)用技術(shù)動(dòng)作將重心向轉(zhuǎn)彎方向傾斜，利用身體重力與蹬冰的力量克服離心現(xiàn)象。如果技術(shù)動(dòng)作不到位，運(yùn)動(dòng)員就可能與賽道發(fā)生偏離，甚至被甩出賽道。由于運(yùn)動(dòng)員在彎道中的滑行軌跡不規(guī)則，滑行過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整身體姿態(tài)，這對(duì)運(yùn)動(dòng)員的反應(yīng)能力有著極高的要求。

為什么冰面總是很滑

不僅是在冰雪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地，在日常生活中，我們都會(huì)覺得冰面很光滑，走在上面一不小心就有摔倒的可能，這是為什么呢？

當(dāng)水結(jié)冰時(shí)，每一個(gè)水分子都會(huì)通過(guò)氫鍵抓住周圍的水分子，形成晶體結(jié)構(gòu)。但冰面表層的水分子無(wú)法像冰面內(nèi)部一樣形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，會(huì)雜亂無(wú)序地游蕩在其表面，形成厚度約為100納米量級(jí)的水分子層。這些水分子會(huì)在冰面上“跑來(lái)跑去”，導(dǎo)致冰面非常光滑。除此之外，冰面上的摩擦也起到了一定作用。當(dāng)物品從冰面劃過(guò)時(shí)，因摩擦使冰面融化產(chǎn)生水，從而使冰面變得更加光滑。

不過(guò)最近《自然》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究提出，這層薄膜并不是單純的水膜，而是冰水混合膜，既表現(xiàn)出來(lái)自固態(tài)冰的彈性，也表現(xiàn)出來(lái)自液態(tài)水的黏性。科學(xué)家猜測(cè)，這正是冰面之所以那么滑的奧秘所在。

速度滑冰是利用器械、充分運(yùn)用技能與體能相結(jié)合的競(jìng)速運(yùn)動(dòng)，考驗(yàn)運(yùn)動(dòng)員的腦力與體力，掌握好自己的節(jié)奏才是制勝法寶。

（責(zé)任編輯/王佳穎 美術(shù)編輯/周游）

知識(shí)鏈接

為什么冰場(chǎng)的最佳冰面溫度為-7攝氏度？

隨著溫度變化，冰面表層的水分子層中可移動(dòng)的水分子數(shù)量也會(huì)發(fā)生變化。伴隨著溫度升高，可移動(dòng)的分子越來(lái)越多，當(dāng)溫度到達(dá)-7攝氏度時(shí)，冰面的摩擦力達(dá)到最小，表面也最光滑。而隨著溫度繼續(xù)升高，由于可移動(dòng)的水分子數(shù)過(guò)多，冰面會(huì)發(fā)生變形，光滑度反而會(huì)下降。所以運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的冰場(chǎng)一般將冰面溫度設(shè)定在-7攝氏度。