顏士州

跑步，作為田徑運動的一種，已然受到全民熱愛。不同的跑步項目，遵循著不同的法則，而且有各自的規(guī)范要求。這些法則和要求中包含著許多物理學原理，且嚴格遵守自然界的有關規(guī)律。了解并掌握這些規(guī)律，對我們提高運動成績，十分有益！

風是怎樣影響運動成績的

在一次國際性田徑比賽中，優(yōu)秀青年運動員沙爾林第一次參加比賽，就以9秒95的成績刷新了百米賽跑的洲紀錄，并平了世界紀錄。可是事隔不久，國際田聯(lián)在公布各大洲新紀錄時，卻因沙爾林違背《田徑競賽規(guī)則》（以下簡稱《規(guī)則》）中有關風速的規(guī)定，對其取得的成績不予承認。這到底是怎么回事呢？

原來，《規(guī)則》中明文規(guī)定：在進行距離200米和200米以下的徑賽，以及跳遠和三級跳遠等項目時，凡順風時平均風速的分速超過2米/秒，所創(chuàng)紀錄不予承認。盡管在那場比賽中，掌握風速儀的工作人員，測報的順風平均風速的分速是2米/秒，但當時氣象衛(wèi)星遙測的實際值卻是4米/秒。因此，沙爾林的成績被判無效。

那么，平均風速及分速又是怎樣影響運動成績的呢？

某地區(qū)、某段時間內空氣流動的平均速度叫做平均風速（V），它在跑道直道方向上的分量（Vt），就是《規(guī)則》中指出的平均風速的分速。我們知道，空氣會從氣壓高的地方流向氣壓低的地方，各地區(qū)的風向、風力也會隨時間變化。物理學告訴我們，力是改變物體運動狀態(tài)的原因。運動員在跑進過程中，除了受到重力的作用外，還受到跨步時腳蹬離地面的反作用推進力（嚴格地說，是受到地面支撐力和靜摩擦力的合力影響）。前者是個恒力，而后者是個間斷作用的瞬時力，運動員的跑進就是在這兩個力的共同作用下實現(xiàn)的。

如果在運動員跑進的方向上出現(xiàn)其他力的作用，顯然會影響其跑進速度。這些所謂的其他力，一般是可以避免的，只有空氣阻力與風力是避免不了的?？諝庾枇υ谶\動員跑進時總是存在，并且跑得速度越快阻力就越大。但是當順風時，風速越快阻力就越小。因此，運動員在順風中跑進時，不僅身后有了風力的幫助，而且身前又少了空氣的阻力。這一加一減對運動員的幫助甚大，可使運動成績提高較多。反之，就會明顯地降低運動成績。

為了統(tǒng)一田徑比賽的標準，《規(guī)則》中對平均風速及分速加以明文規(guī)定。由此可見，沙爾林的成績有外力影響，不予承認也是理所當然的。

雙臂擺動有什么學問

短跑名將奧廉斯在一次國內比賽中獲得百米冠軍，但其后成績提高并不快。后來，教練發(fā)現(xiàn)他的主要問題是雙臂擺動成“八”字形，一直難以糾正。

一天，教練嚴肅地要他與自己的兒子比賽百米短跑。比賽分三次進行，第一次要求奧廉斯的雙臂屈起抬平后，采用同時前、后擺的姿勢跑步；第二次要求他采用屈臂同向左右橫擺的姿勢跑步；第三次要求他采用直臂前后擺動的姿勢跑步，而教練則要求他的兒子每次都用正確的擺臂姿勢跑步。結果，奧廉斯三次敗北。從此，奧廉斯糾正了擺臂姿勢，他的短跑成績也開始突飛猛進，在各種國際比賽中率創(chuàng)佳績。

那么，什么才是正確的擺臂姿勢？它在短跑中又為何如此重要呢？

我們知道，跑步動作主要是靠腿來完成的，即抬腿前擺、落地支撐、迅速后蹬和騰空跨步。但人體是個整體，除了腿的動作外，還需要由雙臂配合雙腿動作協(xié)調擺動，維持身體平衡，確保運動員用全部力量推動身體重心向前迅速移動。因此，正確的擺臂姿勢應是以肩為軸的屈臂前后交替動作。

奧廉斯采用第一種雙臂同時前、后擺的方式，使人體的重心一會兒向前進，一會兒向后移。這樣不僅影響了身體的平衡和重心的前進速度，而且還使腿的后蹬動作紊亂，直接減弱了腿部后蹬的力量。第二種雙臂同向左右橫擺的方式，也會在跑進過程中使人體重心左右晃動，減緩跑進速度。第三種用雙臂直擺的姿勢，對重心運動的影響不大。但是，急跑時雙腿的跨步頻率較高，直臂擺動的頻率完全落后。這時，雙臂擺動不僅不能起促進作用，反而會干擾和阻礙前進。另外，直臂激烈擺動非常消耗體力，這將直接影響運動員的成績。

根據(jù)物理學原理，有規(guī)則形狀的均勻物體，它的重心位置就在其幾何中心上，且隨物體形狀的改變而改變。它可以在物體的體內，也可以在體外。人體在活動時，重心位置是不固定的。因此運動員想要跑得快，就必須使身體重心在跑進過程中沿一定的直線或弧線迅速運動。這樣，就需要雙腿的跨步動作來推進重心運動，同時擺動雙臂協(xié)調配合。

跑里圈與外圈誰吃虧

威爾遜與湯姆本都是出色的田徑運動員，可是在一次地區(qū)性的運動會上，兩人都在擅長的400米競賽中名落孫山。

他們在分析失敗原因時互相埋怨。威爾遜認為跑里圈彎小，容易發(fā)揮速度，幾個彎一拐就可以把外圈的人甩下一大段了。因此，他認為這次湯姆失利是不應該的。而湯姆卻認為跑外圈彎大，容易跑出水平，并且有一定的“前伸數(shù)”，起跑時就可以遙遙領先。因此，他認為這次比賽中威爾遜敗陣是沒有理由的。他們?yōu)檫@件事爭執(zhí)了好一陣子。最后，教練幫他們做了分析和解釋。

先看跑程問題。徑賽中各個項目只有在相同的跑程下，才能測量時間、跑速，分出名次。200米以上的分道跑的長度同樣需要相等。由于各道的彎道半徑不同，才在各道出現(xiàn)了不同的“前伸數(shù)”。外圈彎道的弧線最長，因此它的“前伸數(shù)”也最大，并且從外向里“前伸數(shù)”依次減少。跑道上各道直道部分是等長的，因此各彎道部分的實際長度也是等長的。從這點來看，跑里圈的人并不吃虧，跑外圈的人也不能“先人一步”。因此，湯姆的觀點是沒有根據(jù)的。

再看彎道跑的要求。運動員在彎道上的跑進可以看作是勻速圓周運動。在物理學中，作勻速圓周運動的物體必然受到向心力的作用。同一物體的運動速度越大，其向心力也越大。在速度相同的情況下，向心力的大小與圓周運動的半徑成反比，即半徑越大，物體的向心力就越小。彎道跑運動員在跑進時都需要通過讓身體適當傾斜來獲得向心力，跑里圈的需要比跑外圈的身體更傾斜一些，以便獲得較大的向心力。然而，由于最里圈與最外圈的半徑相差不大，因此同樣速度跑進時，其向心力也相差不大。經(jīng)過粗略計算，質量均為60千克的兩名運動員，在標準400米跑道上的第1道和第6道，均以6米/秒的速度跑進，則在這兩圈上他們將分別需要6.1千克（力）和5.2千克（力）的向心力。這樣大小的向心力對于一般運動員來說，是可以通過自身傾斜后輕松獲得的。所以，威爾遜的觀點是一種錯覺。

因此總的來看，在跑步比賽中，跑里圈和外圈的人，并不存在實際差別，可能更多的是一種心理上的優(yōu)劣勢。

生命在于運動。我們知道，任何優(yōu)異的運動成績都與刻苦鍛煉密不可分，跑步也不例外。如果能夠掌握一些科學的運動方法，或許能幫助我們事半功倍！