力学在体育运动中的应用

中图分类号：G804文献标识：A文章编号：1009-9328（2012）01-000-01

摘 要力学原理在体育运动中的应用十分普遍,对力学在体育运动中的应用进行研究不但有利于运动员体育运动水平和体育运动能力的提升,还有助于体育和物理两门学科的交叉相融.因此本文针对这个问题从物理中的速度、杠杆原理、摩擦力、惯性以及动力学原理等不同角度对其进行了简要的探讨和分析,希望能对相关领域的工作者有所启示.

关 键 词力学体育运动物理应用研究

物理中的“速度”在体育运动中的应用

在物理学中,速度是用来反映物体运动快慢的一个物理量,而在所有的体育运动中,也无一例外的均会涉及到运动员速度快慢的问题.比如,在很多球类运动中经常使用的“快攻战术”,就是运动员利用快速奔跑等方式增大自身的运动速度,快速移动、摆脱对手并同时寻求良好的进攻机会的过程.根据物理学中的牛顿第二定律,运动员在进行加速运动的同时,肯定伴随着力量的消耗,而这一点也为体育竞赛中的战术部署提供了条件,如：将本队队员分为两组,一组不断加速给对手施加压力,以消耗对方的体力,而另外一组则保持匀速运动,保存体力,寻找合适的战机,赢取最终的胜利.

物理中的“杠杆原理”在体育运动中的应用

物理学中的“杠杆原理”在体育运动中具有十分重要的意义.物理学中研究的杠杆在人体内也是现实的存在,比如：人体内在肌肉拉力的作用下骨骼可以围绕人体的关节转动,这其实就是人体内的骨杠杆.通常来说人体内的杠杆主要有三种：一种是支点在力点和阻力点之间的平衡杠杆；另外一种是阻力点在力点与支点之间的省力杠杆；还有一种是,力点在支点和阻力点之间的速度杠杆.一般情况下,人体内所存在的杠杆大部分都是速度杠杆.虽然因为速度杠杆中,阻力臂大于力臂,活动起来比较费力,但是却能使运动员的肢体末端获得较大的运动速度和运动幅度.人体杠杆的这个特点可以在标、铅球等投掷运动中科学运用,投掷体育运动项目,通常都要求加大运动器材的出手速度,因此,在此类运动中,根据杠杆原理均要求运动员充分伸展上臂,以加大阻力臂,形成速度杠杆,从而提高运动成绩.

物理中的“摩擦力”在体育运动中的应用

由摩擦力在物理学中的定义可知,摩擦力的大小与压力的大小及接触面的粗糙程度有关,任何物体的运动过程中均会受到摩擦力的作用,在体育运动的过程中,运动员以及运动员所使用的运动器械也会受到摩擦力的影响,需要考虑摩擦力的作用因素.比如：在有些体育运动项目中,为了提高运动成绩,必须采用一定的方式来增大摩擦力,如百米赛跑中运动员所穿的带有鞋钉的跑鞋、体操运动员在手上涂抹的镁粉、篮球上的花纹、足球守门员所用的手套等均是处于这个方面的考虑.

物理中的“惯性”在体育运动中的应用

由物理知识可以知道,任何运动着的物体均有继续保持其运动状态的性质,也就是惯性.在体育运动过程中,惯性也同样是无处不在的,但是根据运动项目的不同,有时惯性的存在能有效的促进运动成绩的提升,有时惯性的存在却严重影响运动员的正常发挥,必须加以防止.比如：跳高、跳远中的助跑、投掷运动中运动员手臂的尽量后摆等都是为了充分利用惯性提高运动成绩的方式；而篮球运动员在三步上篮过程中,投篮时不能正对篮环则是为了弥补正常投篮的状态下由惯性造成的投篮不准问题.

物理中的“动力学原理”在体育运动中的应用

动力学原理可以在诸多的体育运动项目中得以呈现.动力学的核心部分是牛顿三定律.由牛顿第二定律：a等于F/m可知,物体运动的加速度与物体所受到的合外力成正比,与物体的质量成反比.而在体育运动的过程中,在固定的一段时间内人体的质量和所使用的运动器材的质量都是不变的,所以在很多运动项目中,运动员常常采用加大自身速度的方式来获得更大的力量,如：跳高、跳远、跳马等运动项目中,运动员踏跳力量的大小均与运动员助跑的速度有紧密的关系.在铅球、标等体育运动项目中,运动员也是通过加快速度的方式来获得更大力量的典型.

牛顿第三运动定律的主要内容是：两个物体之间的作用力和反作用力总是作用在一条直线上,且大小相等,方向相反.牛顿第三运动定律在体育运动中也常被运用,例如,在投掷运动项目中,运动员通过助跑和滑步的方式获得一定的初速度之后,将运动器材投掷出去,在投掷时都会用力蹬地,以便获得更大的反作用力,然后再通过人体将所获得的反作用力转移到运动器材上,从而获得更好的运动成绩.

在物理学中,功率的数学表达式为：P等于FV,即,力和速度的乘积.在体育运动中,力和速度的乘积又称为运动员的“爆发能力”,也就是人们通常所说的爆发力.在排球、羽毛球、乒乓球等球类项目中,对运动员的上肢爆发力有很高的要求,而在跳高、跳远、跳马等跳跃性体育运动项目中,对运动员的下肢爆发力的要求则比较高.此时,根据功率的数学表达式以及爆发力的定义可知,爆发力的大小与运动员的肌肉收缩力和收缩速度有关,因此可从这两个因素来对研究运动员的爆发力进行研究.

综上所述,体育运动与力学原理具有密切的关系,在体育运动过程中研究力学的应用能有效的、科学的促进运动员体育运动水平的提升.因此,力学在体育运动中的应用研究应引起体育工作者和物理工作者的共同关注.