跳高中蘊含的物理知識——從助跑開始

2020-12-19 新華網客戶端

在體育比賽中,跳高運動包含了奇妙的物理原理。跳高運動員能騰起越過橫杆,靠的是助跑的慣性和起跳蹬地的支撐反作用力。由於慣性的方向是水平向前的,而支撐反作用力是垂直(或近似垂直)向上的,所以起跳後的運動員身體重心沿著一個拋物線軌跡運動。這個拋物線軌跡的高度,取決於起跳時騰起初速度和騰起角的大小,也就是說,騰起初速度和騰起角是增加跳高高度的關鍵。一般說來,應該儘可能增大這兩項數值。跳高最大騰起角為90度,然而,由於跳高不是單純的垂直向上運動,越過橫杆還必須有一個向前的力量;再則,還須充分利用水平速度來增大騰起初速度,因此,騰起角應小於90度。至於騰起初速度,則和運動員的素質和技術的熟練程度密切相關。當騰起角一定時,騰起初速度越大,跳得就越高。騰起初速度是起決定作用的。

另外,在觀看跳高比賽時,你會發現,跳高運動員多是採用「背越式」跳高法,那麼為何運動員會採用這種方法呢?

其實,跳高姿勢是不斷演變的,姿勢的變化也反映出了人類對力學原理的掌握。由最初的「自由式」,到1864年英國選手羅伯特·柯奇創造了側面助跑;再到1912年美國大學生霍拉茵首創滾式跳高突破了2米大關;然後在1936年柏林奧運會上,美國選手阿爾布裡頓用「肚皮朝下、騎跨橫杆」的俯臥式技術飛掠2米而獲得銀牌;最後到1968年墨西哥奧運會上,美國俄勒岡大學21歲的學生福斯貝裡用一種前所未見的「背越式」跳過2.24米,摘取了奧運金牌,背越式跳高從此沿用至今。

背越式跳高有什麼優勢?

背越式跳高的一大優勢是「J型」的弧線助跑。隨著最後三、四步的曲率半徑越來越小,人體起跳時便在慣性作用下沿切線飛出,獲得轉向橫杆的角動量並自然成為水平姿勢。跳高選手一旦離開地面處於無支撐狀態,身體重心的運動軌跡將不可改變。而背越式動作在於運動員的身體形成「反弓」和「背橋」,頭、肩、背、腰、臀、腿部「分期分批,化整為零」依次滑過橫杆,完全不同於其他跳高形式中身體必須在瞬間過杆。此時運動員的身體一部分處在杆上,其他部分卻可以垂在杆下,使總重心的位置移出體外並始終低於橫杆。所以也有人形容背越式跳高是「從橫杆下鑽過去」的跳高了。

跳高是一個不斷自我突破的過程,隨著時間的流逝,跳高所能達到的高度也會逐步增加,是一個挑戰自我的機會。同時,跟所有的運動一樣,跳高也能強身健體,促進血液循環、促進體內的新陳代謝,體內毒素通過汗液排出體外,增強心肺功能;也會使身體更好地抵抗病毒和細菌的入侵,提高自身免疫力。

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