揭秘冬奥会“冰上”的奥秘

冬奥会在如火如荼地进行中，大家在欣赏精彩纷呈赛事的同时，不妨了解一些涉及冬奥会冰上运动项目的相关科普知识，扫除“盲区”。

探索“冰上芭蕾”的物理学奥秘
花样滑冰兼具美感和动感，有着“冰上芭蕾”的美称，运动员在冰面上要完成跳跃、旋转等一系列动作。
运动员在旋转的过程中，往往会控制双臂的位置和姿势，根据转动中角动量守恒定律，若打开双臂，转动惯量会增加，旋转速度就会变慢。反之，转动速度则会加快。
转体动作在原理上似乎并不复杂，但跳跃动作则具有一定的挑战性。运动员在起跳时需要注意用力方向，脚蹬冰面时施加一个斜向下的力，使其离开冰面做斜抛运动。这个力同时提供了斜抛运动的初速度，以及形成运动员转体角动量的力矩。
运动员如果进入滞空阶段（身体腾空，位于半空中），所受外力力矩为零（重力作用质心），无法改变角动量，这时他们往往通过改变姿势来降低转动惯量，加快转动角速度。

“雪上杂技”的物理学较量
与其他滑雪项目不同，自由式滑雪运动员可以选择尝试更多类型的动作，典型且难度较大的动作包括翻腾和旋转。
运动员沿着雪地出发时，便具备了一个恒定的角动量，但在腾空时，运动员身体蜷缩起来降低了转动惯量，获得了更大的旋转速度，从而保证翻转更多的圈数，完成更高难度的动作。在即将落地时，为了保证落地平稳，运动员需要展开双臂，增加转动惯量，降低翻转的速度。
所以，运动员在翻转过程中双臂的位置和姿势很重要。运动员的身体与迎面而来的气流相互作用，合适的姿势可以显著降低比赛阶段的空气阻力。
另外，根据运动员的运动速度，选择合适的织物也很重要。因为针织和机织织物的表面形态不同，在空气动力学方面的表现特征也不尽相同。

“冰上国际象棋”物理技巧的运用冰壶是一种极具特色的冰雪运动，更侧重“排兵布阵”的策略，素有“冰上国际象棋”的称号。
首先，冰壶赛道本身并不是平整的，它中间凹陷，两侧微微隆起，是一个U型滑道。冰壶赛道通过多次喷洒水珠，使其表面变得凹凸不平。而冰壶从离开投手的那一刻起，它与冰面之间的微小摩擦力便是改变其轨迹的唯一影响力。
刷冰可以清除赛道上的少量污垢和碎屑，擦洗冰面上形成的霜冻，最重要的是可以融化少量冰。冰在压力和摩擦力的作用下融化成水，这薄薄的一层水就像润滑油一样，让冰面的摩擦力变得非常小。刷冰不仅可以使冰壶滑行得更远，还可以调整它的前行轨迹。
其次，掷壶员在出手前会轻轻拨动冰壶的壶柄，使其绕自身发生旋转。如果逆时针旋转，那么它会在前进过程中微微向左弯曲，如果顺时针旋转，则会向右偏转。
（据科普中国）