Epische Action! Wie schwierig ist die 4A, die Yuzuru Hanyu herausfordert? Viereinhalb Umdrehungen pro Sekunde ...

Experte dieses Artikels: Guo Guangxing, Ingenieur im Energiebereich

Gutachter dieses Artikels: Fu Qiang, Mitglied der China Writers Association, Beijing Writers Association und Beijing Science Writers Association, leitender Ingenieur, PhD der School of Physics, Peking University

Am Morgen des 10. Februar fand im Beijing Capital Gymnasium die Kür der Herren im Eiskunstlauf-Einzel der Olympischen Winterspiele in Peking statt.

Dieses Spiel wird wahrscheinlich viel Aufmerksamkeit erregen.

Nachdem Yuzuru Hanyu bei den letzten beiden Olympischen Winterspielen die Meisterschaft in dieser Disziplin gewonnen hatte, wagte er sich bei diesen Olympischen Winterspielen an die schwierigste 4A-Übung im Eiskunstlauf.

Doch unglücklicherweise stürzte er bei den ersten beiden Zügen auf dem Eis. Das Endergebnis betrug 188,06 Punkte, die Gesamtpunktzahl betrug 283,21.

Was genau ist diese Handlung, die als Herausforderung der menschlichen Grenzen gilt? Lassen Sie uns jetzt einige wissenschaftliche Untersuchungen durchführen.

Die Physik des „Balletts auf Eis“ erforschen

Warum können Eiskunstläufer schwierige Bewegungen wie Sprünge und Drehungen auf dem Eis ausführen?

Eiskunstlauf vereint Schönheit und Dynamik und ist als „Ballett auf dem Eis“ bekannt. Die Athleten müssen auf dem Eis eine Reihe von Bewegungen ausführen, darunter Sprünge und Drehungen.

Während des Rotationsvorgangs kontrollieren sie häufig die Position und Haltung ihrer Arme. Da der Drehimpuls bei der Rotation erhalten bleibt, erhöht sich das Trägheitsmoment, wenn sie ihre Arme öffnen, und die Rotationsgeschwindigkeit verringert sich. Im Gegenteil, die Rotationsgeschwindigkeit wird zunehmen.

Die Drehbewegung scheint im Prinzip nicht kompliziert zu sein, die Sprungbewegung ist jedoch durchaus anspruchsvoll. Beim Abheben müssen die Athleten auf die Kraftrichtung achten und beim Abstoßen vom Eis eine nach unten gerichtete Kraft anwenden, damit der Athlet das Eis verlässt und einen schrägen Wurf ausführt. Diese Kraft sorgt sowohl für die Anfangsgeschwindigkeit der schrägen Projektilbewegung als auch für das Drehmoment, das den Drehimpuls des Athleten bildet.

Wenn der Athlet jedoch in die Schwebephase eintritt (der Körper hängt in der Luft), ist das Drehmoment der äußeren Kraft Null (die Schwerkraft wirkt auf den Schwerpunkt) und der Drehimpuls kann nicht geändert werden. Zu diesem Zeitpunkt verringern sie häufig das Trägheitsmoment und erhöhen die Winkelgeschwindigkeit der Rotation, indem sie ihre Haltung ändern, beispielsweise indem sie ihre Arme strecken und ihre Hände über den Kopf heben.

Wie schwierig ist die 4A, die Yuzuru Hanyu herausfordert?

Der professionelle Name für 4A lautet „Axel Quadruple Jump“. Er gilt als der schwierigste Sprung im Eiskunstlauf und wurde erstmals 1882 vom norwegischen Eiskunstläufer Axel Paulsen ausgeführt.

4A scheint einen Sprung mehr zu erfordern als 3A, erfordert aber tatsächlich viereinhalb Umdrehungen. Diese anderthalb Drehungen erhöhen den höchsten Punkt von 4A um ganze 17 Zentimeter und auch der Landepunkt vergrößert die Distanz um mehr als 1 Meter. Um sich auf diese notwendigen Bedingungen vorzubereiten, muss der Athlet seine Geschwindigkeit vor dem Abheben um 10 % erhöhen.

Darüber hinaus ist der A-Sprung ein Vorwärtssprung. Vor der Drehung liegt der Schwerpunkt des Sportlers zwangsläufig auf der Außenseite der Schlittschuhe. Wenn Sie nicht aufpassen, besteht die Gefahr, dass die Schlittschuhe seitlich wegrutschen, was sehr gefährlich ist.

Yuzuru Hanyu hat 4A zum ersten Mal in einem offenen Trainingsspiel vor den Qualifikationswettkämpfen für die Olympischen Winterspiele in Peking erfolgreich absolviert, aber es war immer noch schwierig, es problemlos zu kontrollieren. Im Training für die Olympischen Winterspiele in Peking versuchte er sich mehrmals an der 4A, jedoch ohne Erfolg. Beim Versuch von 4A in der Kür machte Yuzuru Hanyu beim ersten Sprung einen Fehler und stürzte zu Boden.

Die Physik der Schneeakrobatik

Gu Ailing betreibt Freestyle-Skiing und hat die Big-Air-Meisterschaft der Freestyle-Skiing-Damen gewonnen.

Im Gegensatz zu anderen Skiwettbewerben können Freestyle-Skifahrer mehr Arten von Bewegungen ausprobieren. Zu den typischen und schwierigeren Bewegungen gehören Saltos und Drehungen.

Wenn der Sportler beginnt, auf dem Schnee zu laufen, verfügt er über einen konstanten Drehimpuls. In der Luft rollt sich der Körper jedoch zusammen, um das Trägheitsmoment zu verringern und eine höhere Rotationsgeschwindigkeit zu erreichen. Dadurch sind mehr Saltos und die Ausführung schwierigerer Bewegungen möglich. Um eine sanfte Landung zu gewährleisten, müssen Sie beim Landen die Arme ausbreiten, das Trägheitsmoment erhöhen und die Geschwindigkeit des Überschlags verringern.

Daher ist die Position und Haltung der Arme des Skifahrers während des Flips sehr wichtig. Der Körper des Sportlers interagiert mit dem entgegenkommenden Luftstrom und eine richtige Haltung kann den Luftwiderstand während der Wettkampfphase erheblich verringern.

Darüber hinaus beeinflusst auch die Ausstattung den Luftwiderstand. Der durch Zusatzgeräte wie Jacken und Helme erzeugte Widerstand beträgt etwa 8 % des Gesamtwiderstandes. Die Fläche einer Jacke ist viel größer als die eines Helms, daher ist es wichtiger, sie so zu gestalten, dass der Luftwiderstand verringert wird. Es ist auch wichtig, den richtigen Stoff entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Sportlers auszuwählen, da gestrickte und gewebte Stoffe unterschiedliche Oberflächenmorphologien aufweisen und sich in Bezug auf die Aerodynamik unterschiedlich verhalten.

Die Anwendung körperlicher Fähigkeiten beim „Eischach“

Curling ist ein einzigartiger Eis- und Schneesport, bei dem die Strategie des „Truppeneinsatzes“ im Vordergrund steht und der als „Schach auf dem Eis“ bekannt ist.

Zunächst einmal ist die Curlingbahn selbst nicht eben. Es ist in der Mitte konkav und auf beiden Seiten leicht erhöht, sodass eine U-förmige Rutsche entsteht. Die Curlingbahn wird mehrfach mit Wassertropfen besprüht, um ihre Oberfläche so holprig wie Kieselsteine ​​zu machen. Von dem Moment an, in dem der Stein die Hand des Werfers verlässt, ist die geringe Reibung zwischen ihm und dem Eis die einzige Kraft, die seine Flugbahn verändert.

Durch das Eisbürsten können Sie kleine Mengen Schmutz und Ablagerungen vom Weg entfernen, Frost, der sich auf der Eisoberfläche gebildet hat, abschrubben und, was am wichtigsten ist, kleine Mengen Eis schmelzen. Unter Druck und Reibung schmilzt Eis zu Wasser. Diese dünne Wasserschicht wirkt wie Schmieröl und sorgt dafür, dass die Reibung auf der Eisoberfläche sehr gering ist. Durch das Bürsten des Eises fliegt der Stein nicht nur weiter, sondern korrigiert auch seine Flugbahn.

Zweitens schnippt der Werfer vor dem Werfen des Steins leicht am Griff des Steins, damit dieser sich um sich selbst dreht. Wenn es sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, biegt es sich beim Vorwärtsgehen leicht nach links, und wenn es sich im Uhrzeigersinn dreht, biegt es sich nach rechts.

Die Reibung ist der Bewegungsrichtung entgegengesetzt, sodass der rotierende Stein nicht nur einer Rückwärtsreibung, sondern auch einer Reibung in die entgegengesetzte Drehrichtung ausgesetzt ist. Beispielsweise ist bei einem Curlingstein, der sich im Uhrzeigersinn dreht, die vordere Hälfte des Steins der Reibung nach links ausgesetzt, während die hintere Hälfte der Reibung nach rechts ausgesetzt ist.

Die Olympischen Winterspiele sind noch in vollem Gange

Ich wünsche den Olympischen Wintersportlern viel Erfolg

Die Bilder in diesem Artikel mit dem Wasserzeichen „Science Popularization China“ stammen alle aus der Copyright-Galerie. Der Nachdruck der Bilder ist nicht gestattet.