力學(xué)小實(shí)驗(yàn)—逃出體外的重心
來源:奧數(shù)網(wǎng) 文章作者:沈?qū)幦A 2009-10-26 13:55:31

人的重心到底在哪里?這個問題不是一下子能解決的,因?yàn)橹匦暮?ldquo;不安分”,隨時隨地都在變換著它的位置。站立的時候,重心在你的腰部;但是當(dāng)你舉一下胳膊或抬一下腿的時候重心就變了;向前或向后彎腰時,重心還會跑到身體的外面。所以,重心的“不安分”,是來自你姿勢的變化。用實(shí)驗(yàn)的方法可以方便地了解身體重心的變化,你可以用硬紙片做一個人體模型,這個人體模型是由頭、上身、下身、和四肢組成的,人體模型的各個關(guān)節(jié)可以用按扣連接,能夠轉(zhuǎn)動做出不同的姿勢。體育教練也常用類似的方法來研究人體的重心。
測量物體的重心的方法很簡單,就是用繩把模型吊起來,順著繩子的方位向下畫一條線;然后再換一個地方吊起,再畫一條線,兩條線的交點(diǎn)就是模型的重心。如果畫的兩條線在模型上交不在一起,就要延長交在模型的外面,這時重心就在體外。知道了這種方法,你就能測出人體的各種姿勢的重心位置。
下面我們用這個模型來研究跳高運(yùn)動員的重心,我們都知道世界的跳高記錄在不斷地刷新,是不是現(xiàn)代人的彈跳力比古代人更好了呢?
科學(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),人的彈跳力都相差不多,大約在1米左右,即使優(yōu)秀的跳高運(yùn)動員也高不了多少。人體的整個重量可以認(rèn)為集中在重心上,所以彈跳力只決定重心升高的高度,如果站立時重心距地面1米高,彈跳高度是1米,在你跳起來時重心升起的高度就是2米。
但是跳高的規(guī)則是要求人體通過橫桿,而不一定是重心,如果我說許多跳高選手都是從橫桿底下“鉆”過去的,你一定認(rèn)為這個說法十分稀奇。當(dāng)然,我這句話只說了一半,應(yīng)該更準(zhǔn)確的說,跳高運(yùn)動員的重心是從橫桿的下面鉆過去的,而不是人從下面鉆過去的。
這就是跳高的記錄在不斷提高的秘密。
跳高有許多姿勢:跨躍式、滾式、背躍式等,目前優(yōu)秀的運(yùn)動員都采用背躍式,沒有人再用跨躍式,這是為什么?
現(xiàn)在讓我們用實(shí)驗(yàn)來回答這個問題。
把你的人體模型折成跨躍式、滾式、背躍式三種形式(如果你不能使模型四肢很好的轉(zhuǎn)動和固定,也可以做3套人體模型),然后來測量它們的重心。你會發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員用跨躍式過桿時,他的重心在臂部上;滾式的重心比跨躍式要低一些;背躍式的重心最低在身體的下面。
原來。在過桿時,重心越低,跳高的成績就會越好,當(dāng)你正確地使用背躍式過桿的時候,重心會低于身體300毫米左右。一個身高為2米的人,彈起1米,他的重心高度可以達(dá)到2米,這時他就能躍過2. 30米的橫桿,而他要是使用跨躍式,連2米的橫桿都過不去。
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