滑雪运动中的力学问题(-15)课件

跳板滑雪中的力学问题——流体力学在滑雪中的应用跳板滑雪中的力学问题——流体力学在滑雪中的应用1一、滑雪运动的基本介绍跳板滑雪运动员所用的滑雪板一般长为2.3-2.7m，宽0.12m左右，跳台高度一般在90—120m之间。跳板滑雪比赛紧张而激烈，且有杂技表演那样的惊险和优美。跳板滑雪一般分为下滑、滑翔、着地三个阶段，它要求运动员一气呵成地完成全过程。

运动员从站台出发，由肋滑坡开始下滑，采用弓身下蹲姿势，在“起飞”时，运动员从腿伸直，双臂在两侧与身体并扰，身体前倾成水平姿态，同时使两只滑雪板平行并扰。在即将着地一刹那，运动员身体抬起，一只脚放在另一只的前面，双膝弯曲进入回转急停姿态，并将两臂张开以保持平衡。1879年在挪威的奥斯陆举行了第一次正式比赛。1971年国际滑雪联合会决定每两年举行一次世界跳台滑雪锦标赛。1972年首届世界跳台滑雪锦标赛在南斯拉夫举行。该项目从第一届冬运会即被列为比赛项目。一、滑雪运动的基本介绍跳板滑雪运动员所用的滑雪板一般长为2.2滑雪者两脚各绑一块专用的雪板，板长2.30－2.70米，宽11.5厘米，板底有3－5条方向槽。比赛时运动员不用雪杖，不借助任何外力，以自身体重从起滑台起滑，经助滑道获得110公里/小时的高速度，于台端飞后，身体前倾和滑雪板成锐角，两臂紧贴体侧，沿自然抛物线在空中滑翔，在着陆坡着陆后继续自然滑行到停止区，然后根椐从台端到着陆坡的飞行距离和动作姿式评分。动作动作要领：

助滑是为了在起跳端造成更快的初速度，以延长空中飞行距离的一种技术。滑雪者两脚各绑一块专用的雪板，板长2.30－2.73跳板滑雪的全程展示下滑滑翔着地Forwardto12跳板滑雪的全程展示下滑滑翔着地Forwardto124二、下滑过程首先，运动员下蹲着，将头、身体和大腿缩合成为一个椭圆形状，既所谓的“鸡蛋”姿态。问题：为什么运动员下滑时要把身体缩合成“鸡蛋”姿态呢？二、下滑过程首先，运动员下蹲着，将头、身体和大腿缩合成为一个5

速度升力摩擦力重力空气阻力下滑过程中人体的析受力分析：

6从前面的受力分析中可以看出，当运动员从高陡的山坡急冲而下时，运动员除受到重力、升力、跳板和雪橇板之间的摩擦力，还要受到空气阻力的作用。我们知道，运动员要想在滑雪过程中高质量的完成比赛，必须在滑翔前获得较大的速度，这就要求尽量地减少摩擦阻力和空气阻力。容易看出，人体采用“鸡蛋”姿态能够明显地减少空气阻力。而根据流体力学原理，上曲下平的体型又能增大人体滑行时所受到的力，从而减少正压力，根据升力，从而减少正压力，根据F摩擦=kN正压力摩擦阻力就会相应地减少，利用a=mgsinß—F摩擦—F空气阻力mK,我们可以知道，人体能够尽最大可能地增加下滑加速度，从而在滑翔前获得较大的速度。BACK从前面的受力分析中可以看出，当运动员从高陡的山坡急冲而下时，7二、滑翔过程在快接近跳板终点时，运动员便要突然伸展身子，射向空中，这时人体大约有120m/s的速度，然后在空中飞行约4s左右后徐徐着地。当运动员在跳板中断处射入空中时，运动员的身体向前倾斜，双手靠拢身躯，运动员从脚踝到头基本上是平行于雪橇板的直线，这就是“伏拉格”滑翔姿态。二、滑翔过程在快接近跳板终点时，运动员便要突然伸展身子，射向8滑翔过程中的受力分析升力速度升力重力空气阻力滑翔过程中的受力分析升力速度升力重力空气阻力9作这种滑翔姿态时,运动员的身躯其实是处于一种下平上曲的姿态,像飞机的机翼.能够提供一定的升力,从而能使运动员飞得更远,获得更好的成绩.back这里要用到伯努力方程以作定性分析。作这种滑翔姿态时,运动员的身躯其实是back这里要用到10这个过程还涉及到一个滑翔迎角的问题:滑翔迎角:运动员的身体与滑行方向的夹角.滑翔迎角能够影响作用于运动员身上的升力与阻力的比例,即升阻比,从而能够影响到跳飞的距离.因此,运动员要想有好的成绩,就需要将滑翔迎角调整适当,合理的滑翔迎角在35~45之间.这里还涉及到力矩平衡的要求问题.这个过程还涉及到一个滑翔迎角的问题:滑翔迎角:运动员的身体与11四

着地阶段`在下滑和空中滑翔阶段结束以后,便是着地阶段.这时运动员几乎没有升力,近于在重力场中作自由落体运动,这时运动员需要设法及时而恰当地增大滑翔迎角,运动员应努力确保身体处于平衡状态而安全着地.Backto3四着地阶段`在下滑和空中滑翔阶段结束以后,12五、3种滑翔姿态的比较五、3种滑翔姿态的比较13姿势卵式平背式前扶腿式

阻力(kg)升力(kg)升阻比风速（m/s）18.218.218.24.424.185.88-0.1970.3172.39-0.0440.0760.406

从阻力及流态观察来看，卵式和平背式几乎没有明显的差别。而前扶腿式的阻力却明显增大。这是因为前扶腿式的迎风面积较卵式和平背式大。手臂又破坏了运动员身体上气流的流动状态，虽然前扶腿式有助于起跳动作，但阻力增加会引起助滑速度的损失。back通过进行风洞实验（即让运动员进入风洞室进行吹风实验，这里我们要用到无线遥控测量技术以及高速摄影和录像），我们可以得出以下数据：姿势卵式平背式前扶腿14谢谢观看谢谢观看15跳板滑雪中的力学问题——流体力学在滑雪中的应用跳板滑雪中的力学问题——流体力学在滑雪中的应用16一、滑雪运动的基本介绍跳板滑雪运动员所用的滑雪板一般长为2.3-2.7m，宽0.12m左右，跳台高度一般在90—120m之间。跳板滑雪比赛紧张而激烈，且有杂技表演那样的惊险和优美。跳板滑雪一般分为下滑、滑翔、着地三个阶段，它要求运动员一气呵成地完成全过程。

运动员从站台出发，由肋滑坡开始下滑，采用弓身下蹲姿势，在“起飞”时，运动员从腿伸直，双臂在两侧与身体并扰，身体前倾成水平姿态，同时使两只滑雪板平行并扰。在即将着地一刹那，运动员身体抬起，一只脚放在另一只的前面，双膝弯曲进入回转急停姿态，并将两臂张开以保持平衡。1879年在挪威的奥斯陆举行了第一次正式比赛。1971年国际滑雪联合会决定每两年举行一次世界跳台滑雪锦标赛。1972年首届世界跳台滑雪锦标赛在南斯拉夫举行。该项目从第一届冬运会即被列为比赛项目。一、滑雪运动的基本介绍跳板滑雪运动员所用的滑雪板一般长为2.17滑雪者两脚各绑一块专用的雪板，板长2.30－2.70米，宽11.5厘米，板底有3－5条方向槽。比赛时运动员不用雪杖，不借助任何外力，以自身体重从起滑台起滑，经助滑道获得110公里/小时的高速度，于台端飞后，身体前倾和滑雪板成锐角，两臂紧贴体侧，沿自然抛物线在空中滑翔，在着陆坡着陆后继续自然滑行到停止区，然后根椐从台端到着陆坡的飞行距离和动作姿式评分。动作动作要领：

助滑是为了在起跳端造成更快的初速度，以延长空中飞行距离的一种技术。滑雪者两脚各绑一块专用的雪板，板长2.30－2.718跳板滑雪的全程展示下滑滑翔着地Forwardto12跳板滑雪的全程展示下滑滑翔着地Forwardto1219二、下滑过程首先，运动员下蹲着，将头、身体和大腿缩合成为一个椭圆形状，既所谓的“鸡蛋”姿态。问题：为什么运动员下滑时要把身体缩合成“鸡蛋”姿态呢？二、下滑过程首先，运动员下蹲着，将头、身体和大腿缩合成为一个20

速度升力摩擦力重力空气阻力下滑过程中人体的析受力分析：

21从前面的受力分析中可以看出，当运动员从高陡的山坡急冲而下时，运动员除受到重力、升力、跳板和雪橇板之间的摩擦力，还要受到空气阻力的作用。我们知道，运动员要想在滑雪过程中高质量的完成比赛，必须在滑翔前获得较大的速度，这就要求尽量地减少摩擦阻力和空气阻力。容易看出，人体采用“鸡蛋”姿态能够明显地减少空气阻力。而根据流体力学原理，上曲下平的体型又能增大人体滑行时所受到的力，从而减少正压力，根据升力，从而减少正压力，根据F摩擦=kN正压力摩擦阻力就会相应地减少，利用a=mgsinß—F摩擦—F空气阻力mK,我们可以知道，人体能够尽最大可能地增加下滑加速度，从而在滑翔前获得较大的速度。BACK从前面的受力分析中可以看出，当运动员从高陡的山坡急冲而下时，22二、滑翔过程在快接近跳板终点时，运动员便要突然伸展身子，射向空中，这时人体大约有120m/s的速度，然后在空中飞行约4s左右后徐徐着地。当运动员在跳板中断处射入空中时，运动员的身体向前倾斜，双手靠拢身躯，运动员从脚踝到头基本上是平行于雪橇板的直线，这就是“伏拉格”滑翔姿态。二、滑翔过程在快接近跳板终点时，运动员便要突然伸展身子，射向23滑翔过程中的受力分析升力速度升力重力空气阻力滑翔过程中的受力分析升力速度升力重力空气阻力24作这种滑翔姿态时,运动员的身躯其实是处于一种下平上曲的姿态,像飞机的机翼.能够提供一定的升力,从而能使运动员飞得更远,获得更好的成绩.back这里要用到伯努力方程以作定性分析。作这种滑翔姿态时,运动员的身躯其实是back这里要用到25这个过程还涉及到一个滑翔迎角的问题:滑翔迎角:运动员的身体与滑行方向的夹角.滑翔迎角能够影响作用于运动员身上的升力与阻力的比例,即升阻比,从而能够影响到跳飞的距离.因此,运动员要想有好的成绩,就需要将滑翔迎角调整适当,合理的滑翔迎角在35~45之间.这里还涉及到力矩平衡的要求问题.这个过程还涉及到一个滑翔迎角的问题:滑翔迎角:运动员的身体与26四

着地阶段`在下滑和空中滑翔阶段结束以后,便是着地阶段.这时运动员几乎没有升力,近于在重力场中作自由落体运动,这时运动员需要设法及时而恰当地增大滑翔迎角,运动员应努力确保身体处于平衡状态而安全着地.Backto3四着地阶段`在下滑和空中滑翔阶段结束以后,27五、3种滑翔姿态的比较五、3种滑翔姿态的比较28姿势卵式平背式前扶腿式

阻力(kg)升力(kg)升阻比风速（m/s）18.218.218.24.424.185.88-0.1970.3172.39-0.0440.0760.406