速度滑冰场上的“物理课”

黄践　曹文思　张莉清

速度滑冰已经逐渐成为中国北方人民群众所爱好的冬季运动项目（摄影/ 李未名 供图/张莉清）

速度滑冰室内冰场赛道示意图

滑冰一点都不简单！

你有观察过速度滑冰运动员的起滑动作吗？由于冰刀往前滑很容易，而往左右两边滑行会产生很大的摩擦力，所以起滑时为了推动自己前进，运动员需要将刀尖外转，用冰刀内刃用力蹬冰，随着速度增加，出刀角度逐步缩小，渐渐过渡到滑行状态。

克莱普冰刀只有前点与冰鞋连接，后跟可分离

别以为在光滑的冰面上滑行是一件简单的事情，由于速度滑冰更强调滑行速度，这让其成为了一项极难且极具危险性的竞技运动。为增加运动员踝关节的灵活性，克莱普冰刀应运而生。这种新式冰刀只有前点与冰鞋固定连接，后点与冰鞋不固定，从而延长了运动员的蹬冰距离，优化了动作结构，帮助运动员提高滑行速度。

早期冬奥会上的速度滑冰比赛都设在室外，运动员在竞技的同时还要面临低温和风力等自然因素影响。因此，运动员们在滑行中要尽量将重心降低，减小空气阻力。直到1987年，速度滑冰比赛才首次进入室内冰场。

转弯中的隐藏“大boss”——离心现象

速度滑冰已经逐渐成为中国北方人民群众所爱好的冬季运动项目（摄影/李未名 供图/张莉清）

速度滑冰室内冰场赛道示意图

对于运动员来说，弯道滑跑技术与直道同样重要。在弯道滑行时，会出现离心现象，身体将呈现出向外运动的趋势。速滑运动员需要运用技术动作将重心向转弯方向倾斜，利用身体重力与蹬冰的力量克服离心现象。如果技术动作不到位，运动员就可能与赛道发生偏离，甚至被甩出赛道。由于运动员在弯道中的滑行轨迹不规则，滑行过程中需要根据实际情况调整身体姿态，这对运动员的反应能力有着极高的要求。

为什么冰面总是很滑

不仅是在冰雪运动场地，在日常生活中，我们都会觉得冰面很光滑，走在上面一不小心就有摔倒的可能，这是为什么呢？

当水结冰时，每一个水分子都会通过氢键抓住周围的水分子，形成晶体结构。但冰面表层的水分子无法像冰面内部一样形成规则的晶体结构，会杂乱无序地游荡在其表面，形成厚度约为100纳米量级的水分子层。这些水分子会在冰面上“跑来跑去”，导致冰面非常光滑。除此之外，冰面上的摩擦也起到了一定作用。当物品从冰面划过时，因摩擦使冰面融化产生水，从而使冰面变得更加光滑。

不过最近《自然》杂志上发表的一项新研究提出，这层薄膜并不是单纯的水膜，而是冰水混合膜，既表現出来自固态冰的弹性，也表现出来自液态水的黏性。科学家猜测，这正是冰面之所以那么滑的奥秘所在。

速度滑冰是利用器械、充分运用技能与体能相结合的竞速运动，考验运动员的脑力与体力，掌握好自己的节奏才是制胜法宝。

（责任编辑/王佳颖 美术编辑/周游）

知识链接

为什么冰场的最佳冰面温度为-7摄氏度？

随着温度变化，冰面表层的水分子层中可移动的水分子数量也会发生变化。伴随着温度升高，可移动的分子越来越多，当温度到达-7摄氏度时，冰面的摩擦力达到最小，表面也最光滑。而随着温度继续升高，由于可移动的水分子数过多，冰面会发生变形，光滑度反而会下降。所以运动员训练的冰场一般将冰面温度设定在-7摄氏度。