慣性定律~經典力學理論與自重健身的關係(一)

2021-12-18 自重健身

「力學」研究的是動作,因此,它是物理學的傳統分支。但是在體育和自重訓練中,力學得到了巨大的應用,所以說它具有另一個名稱——「運動學」。

 

力學有助於理解作為一切自重訓練的基石而存在的運動科學,即使領悟它的一點皮毛也將讓你受益匪淺。在本部分,我們將探討經典力學之中一些有用的觀念,尤其是英國物理學家牛頓(1642-1727)所提出的那些。雖說牛頓的部分見解(主要是關於空間、時間和重力的看法)受到現代理論(尤其是廣義相對論)的質疑,但他的理論還是相對精準的,並且廣泛地沿用至今。

 

接下來我將給大家帶來的是牛頓最負盛名的三大定律,並與自重健身相結合,希望對大家理解自重健身有所幫助哈~

牛頓的第一運動定律

 

這條定律陳述如下內容:

 

「除非受到不平衡的力,否則靜息的物體永遠靜息,運動的物體永遠勻速直線運動。」

 

它常被稱為「慣性定律」,因為它提出的概念是物體需要受力才能改變速率——改變速率時(不論靜止或是運動)的這份「惰性」就是我們所說的慣性。

 

這條定律同樣幫助我們定義「質量」:物體擁有的慣性的量。在受力平衡的狀態下,物體質量越大,越難以移動。

 

從本質上說,根據伽利略的力學相對性原理,這條定律將靜止與運動視作等同。在靜止的參照系中或音速前進的飛機上進行引體時,鍛鍊所需要的力(和自己身體受到的力)完全是相等的。因此,關於參照系整體的運動或靜止,我們的身體一無所知。只有加速或減速(譬如飛機起飛或汽車制動)時,我們才會「感覺」到運動的存在:這正是本定律提及「不平衡的」力的原因——直線勻速運動是「平衡的」,且無法區分於靜止。

 

一言蔽之,平衡受力下,淨受力(F)等於0,物體不會加速會減速。此時的速率(v)同樣等於0。用數學公式來表達:

 

如果F=0,那麼a=0,v保持不變。

 

應用

 

許多朋友的思維存在誤區,認為牛頓第一定律只適用於外太空,因為外太空之中的物體不管是否受到推進都會「永遠」直線運動。當然,牛頓第一定律可以應用到任何地方。

 

至於它在自重動作中的應用,下面是一些關鍵要素:

 

重力下壓,人力上抬

牛頓第一定律告訴我們,造成運動的不是「力」,而是「不平衡的力」。假設將你下拉重力消失,那麼不需要任何額外的力,你就會從深蹲的最高位開始持續上升,一路登天。

 

質量越大,改變速率所需的力越大。也就是說,進行同一個動作(比如深蹲或伏地挺身)時,體重越大的人需要的力也越大,因此不同人耗力不同:所需的力與人的體重有關(能量同理)。

 

慣性是速率的產物,受其影響,保持運動中的物體繼續運動所需的力較小。因此,動作產生的慣性越大,持續進行所需的力越小。進行相同動作時,慣性最大的人耗力最小。雖然可以提升能量的利用率,但這也有消極的一面——耗力是高效練習的關鍵一環。

 

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