科学松鼠会
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看完热闹看门道——奥运中的科学(十六)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-16 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “作为高效率的“能量转换器”,弓能够把70%至80%的弹性势能转化为箭的动能,“剩余”的能量则变成弓的阻尼震动。” 射箭的弦外之音 白、黑、蓝、红、黄,这些五色相间的同心圆便是射箭竞技场上的“众矢之的”。箭靶的直径为122厘米,称为“牛眼”的靶心直径仅12.2厘米。运动员要从90米开外射中10环,相当于站在足球场一个球门去射中对面球门里的一只苹果。或者说,整个靶子的大小看上去就像眼前的一枚图钉。要想做到“百步穿杨”、箭无虚发,的确不是件容易的事。

看完热闹看门道——奥运中的科学(十五)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-15 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “在“枪林弹雨”的射击场上,随机干扰因素很多,最宝贵的品格是气定神闲和心无旁骛。” 靶场风姿 荷枪实弹的运动员,枪声四起的打靶场,每届奥运会几乎都把“射击”作为先声夺人的“开篇”和“头彩”,让首块金牌在喜庆的鸣枪中诞生。中国人不会忘记,是1984年洛杉矶的一声枪响,为我们送来了第一块奥运金牌。

看完热闹看门道——奥运中的科学(十四)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-14 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “当复杂而高速的空中运动在大约0.1秒间嘎然变成地上完全的静止状态,重力和翻转产生的冲击可达到体重的10多倍。” 体操ABCDE 当人们以阿基米德、牛顿、开普勒的名字为科学定理命名时,体操界同样秉承了这一宝贵传统。于是我们对托马斯全旋、特卡切夫腾越、冢原空翻、李宁吊环、程菲跳同样耳熟能详。没有任何运动能列出这样一份长长的清单,最简单的跳马也有100多个注册在案的标准动作。把每个时代的开拓者连同他们的贡献载入史册,体操成长的脉络因此而格外分明,同时也昭示着一种价值观:弃旧图新、张扬个性是体操的灵魂。

看完热闹看门道——奥运中的科学(十三)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-13 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “当今帆船最高速度的世界纪录是英国人梅纳德2005年创造的,达到48.7节,已经十分接近于公认的50节极限,简直象掠过海面的水上飞机。” 直挂云帆济沧海 以风为“燃料”,以帆为“马达”,在蓝天碧海间纵横驰骋、一争高下,这便是奥运会上最悦目赏心的水上项目帆船比赛。轻盈快捷的飞行荷兰人型、芬兰人型、470型、星型、激光型、49人型;稳健厚重的暴风雨型、索林型;双体合一的托纳多型、十平方米型;小巧玲珑、介于帆船和冲浪之间的米斯特拉、RSX帆板。五彩缤纷的帆船展开了奥运会上最辽阔壮美的海上风景,也成为高悬了十多块金牌的“战略要津”。

看完热闹看门道——奥运中的科学(十二)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-12 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “船体形状、材质和吃水的“湿面积”都是工程师殚精竭虑的课题。” 中流击水看飞舟 船速似箭,船形如梭,彩色的浮标隔开6个赛道,翻飞的桨叶如手脚的延伸,赛艇运动的确很像游泳。不过这里的“游泳者”是船,这片“游泳池”的面积也大得多。从1829年开始,牛津大学和剑桥大学在泰晤士河上的校际赛艇对决成为伦敦的一大盛事。奥林匹克之父顾拜旦也是赛艇高手,他亲自将赛艇项目安排进1896年首届雅典奥运会,可惜爱琴海湾的自然水域风高浪急致使比赛无法进行。1900年巴黎奥运会上,赛艇在塞纳河首次下水,此后便一直没有中断。赛艇运动按照乘员人数、使用单桨或双桨及有无舵手划分为不同项目,欧洲人一直高踞赛艇的霸主地位。英国名将雷德格雷夫在5届奥运会上获得金牌,9次蝉联世锦赛冠军,身患糖尿病后仍在2000年悉尼奥运会上力拔头筹,使他成为彪炳于史册的赛艇巨星。

看完热闹看门道——奥运中的科学(十一)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-11 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “一个叫科学家长期困惑不解的问题,便是离开跳板时只做前后翻滚的运动员却能在此后“凭空创造”出围绕身体纵轴的旋转,这看上去明显违背了角动量守恒的常识。” 美丽的溅落 虽然跳水划归奥运会的水上项目并且属于国际泳联管辖,但游泳和跳水其实只能算“远亲”,体操才是跳水的“近亲”。只不过体操的空中动作落到地上,跳水的空中动作落在水中而已。1900年巴黎奥运会,瑞典选手就从塞纳河畔木材搭成的高台上凌空飞起,向公众展示了跳水的英姿。1904年圣路易奥运会上,10米跳台跳水成为正式比赛项目,可惜当时还没有多少套路,只能比赛谁跳得更远,美国人谢尔登赢得了奥运历史上第一块跳水金牌。从早期的瑞典、德国平分秋色到美国一支独秀,从俄罗斯崭露头角到中国后来居上,尽管“百年风水轮流转”,但跳水从来都是奥运会的“核心项目”。

看完热闹看门道——奥运中的科学(十)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-10 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “游泳时的三大阻力并非一成不变,随着速度增加,摩擦阻力按线性增加、压差阻力按平方增加、波浪阻力按立方增加,但由于主导部分始终是压差阻力,因此总阻力基本和速度的平方成正比。” 劈波斩浪走蛟龙 游泳是奥运会上最气韵流畅又喧腾激扬的竞赛项目。蛟龙出水般的爬泳,浪翅翻飞的蝶泳,枕涛卧波的仰泳,“能屈能伸”的蛙泳,在8条蔚蓝色的泳道各展风姿,金牌银牌同样决胜于百分之一秒间。2008年3月在荷兰埃因霍温举行的欧洲游泳锦标赛上,法国选手阿兰.伯纳德以47秒50的成绩刷新100米自由泳世界纪录;接着在悉尼举行的奥运选拔赛中,澳大利亚选手苏利文以21秒28的成绩创造50米自由泳世界纪录。这是人类靠自身力量在水中达到的最高速度。

看完热闹看门道——奥运中的科学(九)

Filed under: 专题 发表于 2008-01-09 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “马拉松的深刻隐喻本来在于克服距离对信息的障碍,公元前490前的希腊信使菲迪皮德斯为了跑到雅典传递“我们胜利了”这一简短信息,付出了生命的代价。” 漫长的奔跑 今天马拉松比赛的宏大规模、壮阔气势和热烈场面都是令人难忘的。当人山人海的参赛者在万众瞩目下踏上赛程,整个城市都会沉醉在节日的亢奋与欢乐中。随着马拉松运动日益风靡全球,我们的世界更加充满了生命的活力。 马拉松又是一项令人肃然起敬的运动,它承载了厚重的历史、文化和哲学内涵,也最强烈、最集中地体现了奥林匹克精神。第一位马拉松冠军斯皮里东淡泊名利的“草根”本色,“人类火车头”扎托贝克的传奇故事,“赤脚大仙”阿贝贝的潇洒身影,都为世人所津津乐道。芬兰长跑名将鲁米不但在祖国丹麦的土地上赢得一尊铜像,而且在广袤的天空中赢得了一颗小行星的命名。

看完热闹看门道——奥运中的科学(八)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-08 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “奥运百年间,我们的无限心血和亿万财富都是为了对付“空气”而花费的。” 运动在“空气海洋”底部 人类百米成绩第一次突破10秒大关是在1968年墨西哥奥运会上,美国运动员吉姆.海因斯以9秒95的成绩刷新了世界纪录。但不少人对这次海拔2240米处的“高原盛会”持保留态度,认为墨西哥城稀薄的空气减少了对速度型运动的阻力。当时的国际奥委会主席布伦.戴奇说了一句很经典的话:“奥运会属于全世界人民,而不仅仅属于海平面地区。”

看完热闹看门道——奥运中的科学(七)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-07 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 "和当年的前辈们相比,今天运动员的双脚已经踏在完全不同的地面上了。" 跑道春秋 1996年亚特兰大奥运会是现代奥运会的百年华诞。男子百米竞赛中,金牌得主贝利以9.84秒的成绩刷新世界纪录。比起100年前雅典奥运会的百米记录12秒,相当于把当时的冠军汤姆.伯克拉下20多米!田径作为奥运会的主体项目,百年来成绩大幅度提高的原因除了技术动作的日益合理,跑鞋、运动服的不断改进,还有一个重要的条件,那便是跑道的巨大变革。和当年的前辈们相比,今天运动员的双脚已经踏在完全不同的地面上了。

看完热闹看门道——奥运中的科学(六)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-06 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “人的身体虽然活力喷薄、变幻多姿,但却和任何物体一样,有一个看不见摸不着而确实存在的重心,并且在许多运动项目里都需要尽量保持重心的匀速直线性。” 让重心“一路平安” 中国姑娘王军霞在1996年亚特兰大奥运会上以绝对优势夺得女子5000米冠军,历史的画卷里留下了她身披国旗绕场致意的灿烂笑容。当不止一个,而是一批籍籍无名的“马家军”新秀突然从世界田坛冒升出来,曾经令各国好手措手不及。这阵“中国旋风”一度打乱了世界长跑格局。王军霞却由此获得了“东方神鹿”的美称。

看完热闹看门道——奥运中的科学(五)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-05 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “无论标枪、铁饼、铅球、链球,牛顿力学始终主宰着赛场上的一切。而生龙活虎的投掷运动正是了解力学知识的生动课堂。” 力量的飞翔 投掷是人类最基本的运动形式之一,标枪、铁饼、铅球、链球都是奥运会最资深的“招牌项目”。如果有人问,在所有体育竞赛里,哪种运动和投掷最相近。我们的回答是,跳跃!无论从运动形态还是力学机制上看,投掷和跳跃一样,都是斜抛物运动,都需要经历助跑、“起跳”、腾空、落地四个环节。不同之处仅仅在于,投掷中“跳跃”的是器械而不是人,而跳跃运动中,“投掷”出去的是人而不是器械。 与人体高度相若的标枪原本是冷兵器中的老大。早期奥运会上的标枪成绩从70米提高到80米用了25年,“标枪之国”的芬兰选手叶尔维宁和尼卡宁是这一时期的领尽风骚的田坛明星。1953年,美国运动员赫尔德一举突破了80米大关。他成功的关键在于改造了标枪的空气动力学性能。 一张平展光滑的纸能在空中“飘扬”,揉成一团的纸却会迅速坠落,说明了空气阻力和物体表面积及其展布程度的关系。赫尔德标枪的秘密在于把传统的实心标枪做成空心,对于同样按800克规定重量制成的标枪,表面积随之增大,由此带来了标枪在空气中“滑翔”能力的增强。

看完热闹看门道——奥运中的科学(四)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-04 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “如今跳高运动已经进入相对稳定期,……明天会不会有新的跳高技术问世还很难逆料。” 横杆下“钻”过去的跳高 跳高历来被称为“失败者”的运动,每次都以运动员碰掉横杆而告终。但曾经打破世界纪录的跳高健儿却又都是无限风光的“成功者”,他们的矫健身姿和巅峰成绩永载跳高运动的史册。 今天的男子世界跳高纪录已经达到2.45米,而1896年第一届奥运会时,跳高成绩仅为1.81米。带来这一变化的原因与其说是人类弹跳能力的增强,毋宁说是充分掌握力学原理,不断改进跳高技术的结果。

看完热闹看门道——奥运中的科学(三)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-03 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “撑杆跳高演变的历史是一个经典的例证,讲述了新兴材料如何将这项古老运动推向峰巅。” 撑竿跳的变迁 1994年7月31日,意大利塞斯特里尔田径场,号称“跳高沙皇”的乌克兰运动员布勃卡“揭竿而起”,把自己的身体撑向蓝天,一举越过了6.14米横杆。这是人类克服地球引力的凯歌,也是人类体育运动目前所达到的高度上限。在布勃卡时代,天下好手参加撑杆跳高比赛常常只有亚军可争了。 撑杆跳高究竟起源于何时已经很难考证。在远古的年代里,人们撑着一根木杆或长矛跨过溪流,越过短墙,腾上马背……此后渐渐发展为一项体育运动。1789年,德国人普茨跳过了1.83米,这大约是历史上第一个有案可考的撑杆跳高纪录。

看完热闹看门道——奥运中的科学(二)

Filed under: 专题:奥运 发表于 2008-01-02 00:00

摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。 “在体育运动成绩日益逼近人类极限的今天,从某种意义上说,体育的竞争就是高科技的竞争,‘技不如人’,也许首先是‘科技不如人’。” 科技伴奥运同行 在我们这个充满“不确定性”的地球上,4年一度的奥运会大体是可以“确定”的。虽然全世界的国家、民族、宗教之间存在着种种差异、矛盾和纷争,但却都把奥林匹克精神视为普世价值和共同理念,从这个意义上来说,奥运会称得上是全人类的“最大公约数”了。也许只有在高高飘扬的五环旗下同场竞技时,人类才能最直接和深刻体验到,我们属于这个行星上的同一个物种。