趣味解读：奥运项目里的科学

趣味解读：奥运项目里的科学本站　　美国《大众机械》月刊网站7月25日发表题为《夏季奥运会的科学》的文章，文章对未来两周将会展示的一些奥运项目进行了有趣的科学解析，全文摘编如下：　　推迟了一年后，东京奥运会终于举行了

　　美国《大众机械》月刊网站7月25日发表题为《夏季奥运会的科学》的文章，文章对未来两周将会展示的一些奥运项目进行了有趣的科学解析，全文摘编如下：

　　推迟了一年后，东京奥运会终于举行了。在两周的时间里，世界上最优秀的运动员将以不可思议的方式展示技能、勇气、耐力和物理学。没错，就是物理学。

　　为了成为最优秀的选手，运动员会利用科学来分析他们的运动。动量被转化为焦耳数值，跑步运动员会了解不同肌纤维的复杂性，皮划艇选手会巧妙地驾驭流体动力学背后的数学。下面我们对未来两周将会展示的一些有趣科学进行解析。

　　关于游泳运动员迈克尔·菲尔普斯的超人运动能力，人们已经写了很多文章。他是一个遗传学奇迹，身材像鱼，手脚像船桨。这一切都是事实——如果你在自己的运动项目上没有遗传学方面的优势，你就不可能在奥运会上取胜。参加2020年东京奥运会的美国队希望超越——或至少是效仿——使菲尔普斯成为游泳奇才的那些因素。

　　身体：众所周知，菲尔普斯的身体就是一个专门的游泳机器。他的臂展为6英尺7英寸(约合2米)，比其身高还要长3英寸。他的躯干和相对较短的腿——他的腿内侧长度为32英寸——让他在水中乘风破浪。

　　生物化学：蝶泳等游泳姿势往往会使肌肉中的乳酸增加，从而降低运动表现。菲尔普斯的确切数字是保密的，但测试表明，他天生产生的乳酸数量远远少于大多数运动员。

　　柔韧性：一些运动要求力量，另一些运动要求柔韧性。游泳则两者都需要。菲尔普斯灵活的肘部、膝盖和脚踝使他能够以很小的阻力在水中穿行。

　　流体力学：在200米自由泳比赛中，一名以每小时3.8英里(约合6公里)速度游动的运动员要花费290千焦来抵抗自己的阻力。为了应对这种局面，菲尔普斯采取了一种流线型的游泳姿势——低下头，抬高臀部。

　　技巧：菲尔普斯是海豚式打腿的高手。通过推墙和甩腿，他可以游得比传统方式更快——比竞争对手多出半个身长。

　　训练：菲尔普斯每天都训练——在泳池里训练4小时，在陆地上训练1小时。由于游泳者每小时可消耗约1000卡路里的热量，菲尔普斯的饮食中碳水化合物含量相对较高，以避免糖原损耗。

　　掌握时机：在2008年北京奥运会上，迈克尔·菲尔普斯与塞尔维亚选手米洛拉德·查维奇的比赛陷入了不分胜负的境地。查维奇似乎是先触壁，但菲尔普斯率先施加6.6磅(约合3公斤)的压力来触动触摸板。结果是：菲尔普斯领先查维奇0.01秒。塞尔维亚队对这个结果有争议。但精确到0.0001秒的重新评估证实菲尔普斯获胜。

　　指针式停表被电子停表取代，但比赛仍然是手动计时的。误差范围是0.2秒——在通常的100米短跑中几乎有2米的距离。

　　作为奥运会官方计时器首次亮相时，欧米茄在每一项比赛中使用了30块精密计时停表。精度为0.1秒。

　　机器开始接管一切。第一台奥运会终点摄影照相机——号称“魔眼”——彻底改变了体育计时。精度为0.001秒。

　　美国游泳运动员兰斯·拉森把金牌输给了澳大利亚选手约翰·德维特，原因是官员们在拉森的比赛时间上存在分歧。这是最后一届用肉眼解决争议的奥运会。

　　瑞典游泳运动员贡纳尔·拉松以0.002秒的优势赢得400米混合泳金牌。几天后，这项运动的管理机构裁定，计时将只能精确到0.01秒。

　　美国人卡丽·斯坦塞弗和南希·霍格斯黑德在100米自由泳比赛中以55秒92的成绩并列第一，成为奥运游泳史上第一对共享金牌的选手。

　　在径赛和游泳项目中，为了让人们注意到出发时的犯规情况，起跑器会监测运动员脚部施加的压力，而不是运动员的初期动作。

　　马拉松运动员：影响长跑的最重要因素是摄氧效率。大多数马拉松运动员的最大摄氧量几乎是普通人的两倍。优秀的马拉松运动员的肌肉很大程度上是由慢缩肌纤维组成的，这可以最大限度地利用氧气，以保持肌肉耐力。

　　短跑运动员：在摄氧效率发挥影响之前，100米赛跑就结束了，所以短跑运动员的摄氧率不如快缩肌重要。短跑运动员可能有多达80%的快缩肌纤维，其收缩速度可以达到慢缩肌纤维的10倍。

　　当体操运动员做大回环动作时，它或许看起来只是一系列圆圈。但是在体操运动员和他们握着的柔韧的杆子之间存在着复杂的力和能量的交换。大回环必然是既巧妙又实用的——体操运动员必须保持良好的姿势，保持手臂伸直，控制脚尖的方向，同时积累足够的动量来完成翻腾两周后落地的动作。凭借强大的力量和绝妙的时机控制，这些运动员优雅地克服了地心引力。

　　奥运会运动员在比赛中每天要消耗多达3加仑(约合11升)的水(相当于一般人建议摄入量的5.5倍)。仅失去2%的体液就足以导致运动成绩下降。运动营养学家南希·克拉克解释说：“当身体失去水分，血液会变稠，心脏必须更加努力才能泵血。”知道出汗率可以让运动员恰当地补充水分，以为下一轮比赛做准备。

　　跳高的秘诀85%在于物理学，15%在于技巧。要积累足够多的动能以便在较短距离内将自身举起来，运动员需要跑得快——至少每秒33英尺。当杆子撑地，它充当了弹簧，把运动员的能量——大约4000焦耳——从水平面转换到垂直面。然后，运动员在继续上升3至4英尺的过程中，他们会弯曲身体并推动身体重心向上和越过横杆。

　　跳水运动员空中技巧让人眼花缭乱，但跳板上的起跳才是成败的关键。在助跑的过程中，跳水运动员会采取一些步骤来积聚动量。运动员的跳跃发生在距离跳板尖端12英寸的地方。腾跳促使跳板下陷，并积累机械力(大约5000牛顿)。随着跳板反弹，起跳就获得了动力。跳板以每小时12.3英里的速度将运动员向上抛，而运动员至少会达到水面以上18英尺的高度。这会使运动员获得最多1.5秒的腾空时间，以及做动作所需的旋转力。（新华社电）