STEM互动学堂｜新科技助减阻力雪橇选手提升速度【618期】

亲子

更新时间：00:00 2022-04-07 HKT
发布时间：00:00 2022-04-07 HKT

上期谈过在运动科学中，科研对提升运动效能的作用。今期笔者本想分享关于足球的科学，但有见北京冬季奥运会早前圆满结束，所以改为浅谈当中的一些科学和科技元素。

选手藉能量转换，加快雪橇速度。

摩擦力影响速度
首先想谈谈的项目是雪橇（Luge），此极速运动涉及的原理与过山车十分类同，借着重力（地心吸力）造成能量转换，即把重力势能（GPE）转换成动能（KE），令雪橇速度达到极致（无舵雪橇时速高达一百四十公里，四人雪橇时速更可达一百五十公里）。而影响雪橇运行速度的因素，也如过山车一样，是接触面（冰面）的摩擦力和空气阻力。

雪橇比赛的赛道长约一千六百米，大部分奥运级选手能在一分钟内完成赛事。经风洞实验推算，风阻占全部阻力的五分之一至四分之一，只要能减低约百分之三的阻力，便能把成绩提升约十分之一秒。因此，雪橇车大多采用符合流体力学的高科技设计，车的形状和部件接合也甚讲究，四人雪橇车造价可高达近百万港元。除了车身的高科技设计，运动员佩戴头盔亦是为了减少空气阻力。

此项极速运动的选手，或要承受高达5-6G （G-force）的加速度，超过一般乘搭过山车所承受的离心力（但有极少数过山车可超越6G，如位于美国的Flip Flap Railway），甚至可比拟乘坐单引擎小型飞机所承受的重力。

北京冬奥的雪橇比赛场地「雪游龙」。

运动员技术可改变滑行轨道
除了讲求硬件设计，当然运动员也需要具备高水平技术，如细微地调整身驱、肢体和俯仰角度，都能轻微改变雪橇的滑行轨道。故选手要选取最佳的滑行轨道，即最短路线，并减低碰撞，才可取得最佳成绩。例如运动员一般要走十六至十八步来推动雪橇，有推断说只要推橇速度快零点一秒，便能换取成绩进步零点三秒。雪橇赛道两旁设有多部摄影机捕捉选手的细微动作，运动员可参考录像，于训练时提升每步动作的效率。想达到金牌水平，运动员就要把所有非常细微的事情配合得天衣无缝。篇幅所限，下期再谈。