迈克尔|美媒文章:奥运金牌背后的科学

美国《大众机械》月刊网站7月25日发表题为《夏季奥运会的科学》的文章,文章对未来两周将会展示的一些奥运项目进行了有趣的科学解析,全文摘编如下:
推迟了一年后,东京奥运会终于举行了。在两周的时间里,世界上最优秀的运动员将以不可思议的方式展示技能、勇气、耐力和物理学。没错,就是物理学。
为了成为最优秀的选手,运动员会利用科学来分析他们的运动。动量被转化为焦耳数值,跑步运动员会了解不同肌纤维的复杂性,皮划艇选手会巧妙地驾驭流体动力学背后的数学。下面我们对未来两周将会展示的一些有趣科学进行解析。
像鱼一样游泳
关于游泳运动员迈克尔·菲尔普斯的超人运动能力,人们已经写了很多文章。他是一个遗传学奇迹,身材像鱼,手脚像船桨。这一切都是事实——如果你在自己的运动项目上没有遗传学方面的优势,你就不可能在奥运会上取胜。参加2020年东京奥运会的美国队希望超越——或至少是效仿——使菲尔普斯成为游泳奇才的那些因素。
身体:众所周知,菲尔普斯的身体就是一个专门的游泳机器。他的臂展为6英尺7英寸(约合2米),比其身高还要长3英寸。他的躯干和相对较短的腿——他的腿内侧长度为32英寸——让他在水中乘风破浪。
生物化学:蝶泳等游泳姿势往往会使肌肉中的乳酸增加,从而降低运动表现。菲尔普斯的确切数字是保密的,但测试表明,他天生产生的乳酸数量远远少于大多数运动员。
柔韧性:一些运动要求力量,另一些运动要求柔韧性。游泳则两者都需要。菲尔普斯灵活的肘部、膝盖和脚踝使他能够以很小的阻力在水中穿行。
流体力学:在200米自由泳比赛中,一名以每小时3.8英里(约合6公里)速度游动的运动员要花费290千焦来抵抗自己的阻力。为了应对这种局面,菲尔普斯采取了一种流线型的游泳姿势——低下头,抬高臀部。
技巧:菲尔普斯是海豚式打腿的高手。通过推墙和甩腿,他可以游得比传统方式更快——比竞争对手多出半个身长。
训练:菲尔普斯每天都训练——在泳池里训练4小时,在陆地上训练1小时。由于游泳者每小时可消耗约1000卡路里的热量,菲尔普斯的饮食中碳水化合物含量相对较高,以避免糖原损耗。
掌握时机:在2008年北京奥运会上,迈克尔·菲尔普斯与塞尔维亚选手米洛拉德·查维奇的比赛陷入了不分胜负的境地。查维奇似乎是先触壁,但菲尔普斯率先施加6.6磅(约合3公斤)的压力来触动触摸板。结果是:菲尔普斯领先查维奇0.01秒。塞尔维亚队对这个结果有争议。但精确到0.0001秒的重新评估证实菲尔普斯获胜。
精确度量时间
换句话说,计时决定一切。
1896年雅典奥运会:
第一届现代奥运会的官员们依靠指针式停表来决定获胜者。
1912年斯德哥尔摩奥运会:
指针式停表被电子停表取代,但比赛仍然是手动计时的。误差范围是0.2秒——在通常的100米短跑中几乎有2米的距离。
1932年洛杉矶奥运会:
作为奥运会官方计时器首次亮相时,欧米茄在每一项比赛中使用了30块精密计时停表。精度为0.1秒。
1948年伦敦奥运会:
机器开始接管一切。第一台奥运会终点摄影照相机——号称“魔眼”——彻底改变了体育计时。精度为0.001秒。
1960年罗马奥运会:
美国游泳运动员兰斯·拉森把金牌输给了澳大利亚选手约翰·德维特,原因是官员们在拉森的比赛时间上存在分歧。这是最后一届用肉眼解决争议的奥运会。
1968年墨西哥城奥运会:
奥运会泳池中引入了计时触摸板。现在,游泳运动员的手指将以0.01秒的精确度让计时器停下。


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