STEM互動學堂｜新科技助減阻力雪橇選手提升速度【618期】

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更新時間：00:00 2022-04-07 HKT
發佈時間：00:00 2022-04-07 HKT

上期談過在運動科學中，科研對提升運動效能的作用。今期筆者本想分享關於足球的科學，但有見北京冬季奧運會早前圓滿結束，所以改為淺談當中的一些科學和科技元素。

選手藉能量轉換，加快雪橇速度。

摩擦力影響速度
首先想談談的項目是雪橇（Luge），此極速運動涉及的原理與過山車十分類同，藉着重力（地心吸力）造成能量轉換，即把重力勢能（GPE）轉換成動能（KE），令雪橇速度達到極致（無舵雪橇時速高達一百四十公里，四人雪橇時速更可達一百五十公里）。而影響雪橇運行速度的因素，也如過山車一樣，是接觸面（冰面）的摩擦力和空氣阻力。

雪橇比賽的賽道長約一千六百米，大部分奧運級選手能在一分鐘內完成賽事。經風洞實驗推算，風阻佔全部阻力的五分之一至四分之一，只要能減低約百分之三的阻力，便能把成績提升約十分之一秒。因此，雪橇車大多採用符合流體力學的高科技設計，車的形狀和部件接合也甚講究，四人雪橇車造價可高達近百萬港元。除了車身的高科技設計，運動員佩戴頭盔亦是為了減少空氣阻力。

此項極速運動的選手，或要承受高達5-6G （G-force）的加速度，超過一般乘搭過山車所承受的離心力（但有極少數過山車可超越6G，如位於美國的Flip Flap Railway），甚至可比擬乘坐單引擎小型飛機所承受的重力。

北京冬奧的雪橇比賽場地「雪游龍」。

運動員技術可改變滑行軌道
除了講求硬件設計，當然運動員也需要具備高水平技術，如細微地調整身驅、肢體和俯仰角度，都能輕微改變雪橇的滑行軌道。故選手要選取最佳的滑行軌道，即最短路綫，並減低碰撞，才可取得最佳成績。例如運動員一般要走十六至十八步來推動雪橇，有推斷說只要推橇速度快零點一秒，便能換取成績進步零點三秒。雪橇賽道兩旁設有多部攝影機捕捉選手的細微動作，運動員可參考錄像，於訓練時提升每步動作的效率。想達到金牌水平，運動員就要把所有非常細微的事情配合得天衣無縫。篇幅所限，下期再談。