冬奥会里的趣味科学
冰鞋,冰刀,滑雪板
赵致真
比起赤日炎炎、热力四射的夏季奥运会,冰天雪地、银装素裹的冬季奥运会别有一番韵致和风光。这里是洁白如玉的征途,晶莹如镜的赛场,“断桥危立”的跳台,陡峻盘曲的滑道。脚踩冰刀和滑雪板的健儿们驰骋如风、将飞欲翔;驾驭雪橇的勇敢者则创造了陆地极限速度,被誉为“冰上一级方程式”。
1908年英国伦敦奥运会便首次设立了花样滑冰项目,但早期奥运会“夏行冬令”的确勉为其难。1924年法国巴黎奥运会将冰雪项目的比赛提前半年在夏蒙尼举行并称之为“第八届奥林匹亚国际体育周”,此后被国际奥委会“追认”为第一届冬季奥运会。
当“白色奥运”从“附庸地位”到另立门户,五环旗交替飘扬在地球上寒暑分明的两个季节时,奥运会就更加色彩绚烂和充实完整了。
要说冬奥会是一种“水上运动”也不为错,因为冰雪是固态的水。尽管地球表面71%被水覆蓋,并且有2%的水体以冰的形式存在,我们对于水和冰的认识却仍然相当肤浅,包括人在冰雪上运动的复杂力学关系。
2007年,加拿大选手沃瑟斯庞以34秒03的成绩创造了500米速滑世界纪录,平均速度达到14.69米每秒。牙买加选手鲍威尔同年创造的男子百米短跑世界纪录为9秒74,平均速度10.27米每秒。可以说,滑冰是人类靠着双脚在地球表面上移动的最快方式。
关于滑冰的记载可以追溯到4000多年前的斯堪的纳维亚半岛。将鹿和牛的胫骨、肋骨绑在脚上,这就是冰鞋最早的雏形。1250年,镶嵌在木板上的铁制冰刀在荷兰出现。1572年苏格兰人发明的第一双全铁冰刀则是现代冰刀诞生的标志。
为什么冰刀不能在水泥、玻璃、钢板上滑行,却能在冰面上翔舞自如、“游刃有余”呢?
许多文章和教科书已经告诉我们,首先由于冰刀的压力使冰的熔点降低,同时由于摩擦生热,导致接触点的冰迅速融化,于是产生了一层薄薄的水膜,在冰刀和冰面间起润滑作用。也有不少科学家始终质疑这一解释,认为仅凭冰刀的压力和运动的摩擦远不足以使冰面融化。
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