旋转速度的物理学解释,5周跳不可能实现的物理学解释
这是我通过高中知识的讲解,希望大家对旋转的原理有所新的见解。旋转
首先从静止到旋转要有一个施加在运动员身上的力矩,这靠运动员的第一次施力形成了一个人角动量A,
A=mvL
v=A/mL
A:角动量
m:质量
v:角速度
L:质心到转轴的距离
根据角动量守恒定律,在不受外力矩的情况下角动量A不变,而质量m不变,所以要使角速度v增大,只有使L减小。这就是直立旋转速度快的原因。要使v增大还可以使A增大,这就要运动员施加的第一次力矩很大,要有很大力量。
五周跳
条件:1由于速度不大,空气阻力也不大,忽略空气阻力的影响;
2一个四周跳至少要起跳0.6m(CCTV奥运abc中得到的数据);
3把起跳至最高点看成是最高点至冰面的逆过程;
4每跳一周用时相同。
h=0.5gt²
h:起跳高度
g:重力加速度9.8m/s²
t:时间
∵0.6=0.5gt²
∴t(四周跳)=0.3498084412
∴t(一周跳)=t(四周跳)/4=0.08745211031
∴t(四周半跳)=t(一周跳)×4.5=0.3935344964
∴t(五周跳)=t(一周跳)×5=0.4372605515
∴h(四周半跳)=0.5×g×t(四周半跳)²=0.759375m
∴h(五周跳)=0.5×g×t(五周跳)²=0.9375m
看到了吧,四周半跳要起跳0.759375m,五周跳要起跳0.9375m。这还是最少的值,由于我没有空气阻力的影响文献资料,所以忽略空气阻力的影响,如果你有请告诉我好吗,我会完善我的计算过程。所以我希望大家不要一味追求高周数的跳跃。但是如果有人能做五周跳0.9375m,相信一定是2012伦敦奥运会跳高冠军还能破纪录。如果计算有误请告诉我。
谢谢 牛人啊,看不懂…… 之前国外的某坛子已经有人计算过类似的物理不可能,和生理的不可能:加上起跳高度落地膝盖承受的冲力云云的 物理太强了
虽然我也想算这个问题但是没有学角动量 从刚学来的逻辑学原理,说明楼主文章的论证存在如下推理错误:
1、今天跳不了五周,不等于以后都不行;(不能以今推未来)
2、空中停留时间,可以增加滑行速度来提高;(另有他因)
3、可以再缩小力距来增加旋转速度。(评价标准有误) 增加滑行速度可以提高跳跃的距离吧。我认为起跳的高度和远度是由起跳时的速度决定的。
那么如果在有限的高度情况下,提高选手的空中的转速,也可以使跳跃更从容吧。 我计算过程中时参考了旋转时角速度的最大值,至于加大滑行速度,将动能转化为势能也是有极限,且速度越大η则越小。反正不吃兴奋剂的话,近几十年是做不出五周跳的。顺便问一下兰比尔最快速度的旋转是叫什么姿势(就是在最后做的那种),难度大吗? 回复 7# Mozart
直立转,属于三大基础旋转姿态之一 这种推算也就闲暇时的消遣而已,就目前而言没有实质意义!
此贴可以列为科学分析贴! 还有动能势能转化,作用力反作用力,克服重力(及空气阻力)做功,空中轴线保持及落冰动量和冲量转换等等问题。
选手的身材体重对跳跃质量有非常大的影响,身材矮小,质量轻,重心低,起跳速度快,骨架窄(即L距离短)的选手最适合4周跳,所以普遍意义上说,瘦小的亚洲人(尤其是日本人)比高大的欧美人练成4周容易,且伤害程度低很多。男人比女人练成的几率高,而发育前的女人比发育后跳跃能力强(m和L距离的变化)。这些都是有物理依据的。 我物理已经很多年没学了,但是有一个问题,楼主是不是没考虑进去。
楼主算的时间t是从0.6=1/2*gt^2里面解的。这个t是从0.6落到冰面的时间,或者从起跳到最高点的时间。但是实际上选手跳跃的旋转,是从起跳开始一直到落冰,整个过程都在转,但是并不均匀。有人喜欢起跳立刻转,有人喜欢先达到一定高度再转。但都是全程的。 基本上跳跃所需要的总能量跟速度/角速度的平方成正比,这样初步估算,五周所需要的能量是四周的25/16=1.56倍。可不可能是另一回事,但难度摆在那里。
同时可以比较四周所需要的能量是三周半的1.31倍,是三周的1.78倍。所以能做四周还是一件相当了不起的事的。 一群牛人!!我已經昏了?? 现在想起来,我在12楼说的是不对的,再此道歉。我很早以前发过一个帖子,讨论跳跃总能量和周数的关系,在这里再大概讲一下。
跳跃总能量包括三部分,竖直方向的动能(可以和重力势能互相转换),转动的动能和水平方向的动能。水平方向的动能对跳跃的周数并无贡献,只是动作美感的需要,所以可以减小。倘若某种起跳的方式可以把进入跳跃式的动能(大部分是水平方向的)全部转化为竖直方向和转动动能将是最省能量的。实际研究表明同一个人的3A的水平跨度要比2A水平跨度要小,也就是当跳跃需要能量时,往往会从水平动能里面抽调。
竖直动能和转动动能则互相制约。空中的滞留时间是由竖直初始速度决定的,往上窜的速度大则在空中的时间长,同样的周数可以转得慢一点。如果往上窜的速度慢那就一定要转得快才能完成需要的周数。最后对能量优化得到竖直动能和转动动能应该各占一半,并且总能量将与跳跃的周数成正比。
一楼的帖子就是犯了没有对总能量优化的错误,以为转动的速度是恒定的。以后要转得多必然要转得快,那么五周跳就不用跳0.9米了,而是按照周数外推为0.6/4*5=0.75米。(在此用了总能量和周数成正比,最大重力势能=起跳竖直动能=总能量一半。最大重力势能=mgh,和高度成正比。这样高度应该与周数成正比)
实际水平动能向竖直动能和转动动能转化或许有限制,所以这个模型不一定100%正确,但它是一个合理的估计。 其实这是一个非常复杂的问题,不是一句两句就能说清楚的。
所有以上的回答都有些不足的地方。
比如每周转速相同(按照经验所知,当在空中盘腿和收手的时候力臂减小,从而出存在旋转加速度,所以一定是越转越快的,这点可以从反直立转中体会出)
还有就是水平速度对垂直速度没有影响也不一定,要看是何种跳跃。如果是点冰跳得话水平速度的提高会带来垂直速度的提高(这点从撑杆跳的原理就能体会出)
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