你知道田径选手为什么穿钉鞋吗?
你们觉得跑得快的原因在哪里呢?
是角度(相关链接:《10公里想半小时跑完?你只需要做到一点!》),为了维持角度,你需要提升各项能力。(阅读之前一定要先了解“速度由角度决定”,知道速度是由角度展现的。)
为了维持角度,你就需要知道摩擦力的力量,以及摩擦力对速度的重要性。
你知道田径选手为什么穿钉鞋吗?——为了有更好的抓地力。
就以短跑为例,2009年博尔特的百米世界纪录9秒58。博尔特在百米后半段平均前倾角度为21.4度。较佳的摩擦力能让你维持更大的前倾角度,展现出更高的速度,也就是更佳的运动表现。
摩擦力对跑者的帮助
跑步,一定有支撑阶段,有支撑才有办法移动!太空人在空中不管怎么动,都没法移动身体重心(质心)分毫,但是两个太空人互相碰一下(支撑)手掌,就相对移动开来,我们在地球上因为地心引力把我们“拉”到地面上,支撑了,才能移动。但是,支撑之后,没有摩擦力的话,依然难以移动。
假如说我们今天站在光滑的滑冰场上,不借助外力,我们很难移动,因为太光滑了,摩擦力太小了。
简单来说,摩擦力分为,动摩擦和静摩擦;摩擦力的大小取决于两点:①压力大小,②接触面的粗糙程度。
先来看两个实验:(冰面很光滑,摩擦力较小)
1.水平冰面上竖直站立的雨伞,重心A在支撑点B的正上方,处于一个平衡状体。然后轻轻触碰一下C点,雨伞失去平衡,立马倒下;但是B点却滑动了,重心A就落在前面支撑点的附近,就重心而言,在冰面这个水平面上,几乎没有移动分毫。
2.现在把雨伞换成拖把,依然在冰面上保持平衡状态;轻轻触碰一下,拖把的杆子就往下落下(成抛物线),而支撑点B(拖把头),没有移动分毫,重心A在水平面上就产生了移动。
实验小结
从让身体动起来的角度考虑的话,自然会想到物理学原理——若要让运动更加轻松,秘密就是要运用好身体重心。跑步的实质,便是将人体重心向前移动;通过实验,我们可以发现,摩擦力可以为我们提供向前移动(跑动)的支撑。
总结
前进的动力来自于「落下」,那么落下的关键在于你的腿支撑的体重,体重给予了压力(摩擦力因素1),以及我们鞋底纹路和路面情况(接触面粗糙程度,摩擦力因素2),让摩擦力够稳,才能有那么大的角度。角度越大的话,速度就越快,所以我们要跑出速度,脚底的摩擦力一定要够,才能落下这么大的角度。
并且,摩擦力的关键不是让你去扒地,摩擦力是为了让你能够稳稳的支撑住,才能够稳稳的往前落;是支撑住身体,不是去抓住地面,比如拖把没有抓地板的力量(死物),握住拖把的手放开,拖把可以自然落下,但是换成雨伞在冰面上,雨伞落地的速度会很慢,雨伞向后滑动的同时落下,它没办法稳固地往前落下。
了解
顺带一提,这里作为了解。跑步是利用重力来移动,向前落下的过程,支撑脚的摩擦力会变小,因为向前倾斜的角度越大,重力分出来的水平移动的分力就越大,那么给予接触面的竖直压力就会变小(体重从脚上离开的过程),所以摩擦力会变小。
有一个向前的分力,便有同等大小的摩擦力,如果摩擦力不足以支撑,就会向后滑动(打滑),不利于落下和速度的展现,这时候就要像类似钉鞋一样的鞋子来加强支撑的摩擦力。
只要鞋底不是磨损的平平的,拿来长跑都是可以的,不用想太多;像是百米冲刺要换钉鞋,就是让脚能稳定在地面上,不打滑,才能往前落下,来保持高速。