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    里約奧運落幕:這屆的世界紀錄就是用來打破的!

    里約奧運會已經接近尾聲,雖然一路磕磕絆絆,出現了諸如“藍池”變“碧池”等小插曲。不過,從成績上看,本屆奧運會還是交出了一份令人滿意的答卷:總共包括5大項,20小項在內,共有22項世界紀錄被打破。

    那么我們今天就來扒一扒,除了運動員自身努力外,還有哪些因素導致了這么多項的世界紀錄被打破?

    一、薄如紙的游泳紀錄

    本屆奧運會被打破最多的就是游泳紀錄,共有6項游泳紀錄被打破。不可否認,本屆奧運會游泳高手云集,來自美國的萊德茨基、瑞典的薩拉·舍斯特倫,以及英國的皮緹·亞當等,都紛紛碾壓過去的世界紀錄。

    但是,相比于其他競賽項目動輒幾十年都難打破的紀錄,游泳紀錄的脆弱其實也跟科技的發展密切相關。

    1. LED運動傳感器

    在游泳項目中,運動員必須沖破“壓差阻力”、“波浪阻力”和“摩擦阻力”,三大阻力與速度、姿勢都有非常大的關系。所以,如何獲得最大的動力同時減小阻力,是每個運動員訓練的目標。以前,只能靠教練根據經驗來糾正運動員的泳姿和劃水、打水等技術動作。現如今,很多美國運動員都在訓練時,在身上捆綁LED傳感器,利用高速攝影機拍攝整個游泳過程,并且記錄下LED的運動軌跡。最后,將視頻導入分析軟件,利用相關算法轉化為可視化圖形,糾正泳姿和動作細節。這些LED傳感器能夠捕獲運動員的每一個動作,細致到腳趾的角度,為提高運動成績起到了重要作用。

    2. 泳衣

    提到泳衣的作用,大家都會想起鼎鼎大名的“鯊魚皮”泳衣,2000年澳大利亞選手伊恩·索普穿黑色連體緊身泳裝,一舉奪得3枚金牌,使得鯊魚皮泳衣名聲大振。

    一般情況下,人們會認為物體表面越光滑,阻力就越小。但是,科學家根據仿生學對于鯊魚皮膚表面進行了研究,發現其表面呈鱗片和類似圓谷狀的非光滑盾鱗結構,盾鱗溝槽方向與游動方向平行。正是這些溝槽結構,使得水分子在通過表面時,產生無數微型的渦流,使得產生阻力的“邊界層分離點”推后,減小了阻力。人們根據這種原理,在泳衣上設計了百萬個細小的棘齒結構,使游泳時能夠降低3%的阻力。


    后來,在2010年國際泳聯規定了,比賽中禁止使用高科技泳衣,而且泳衣不得覆蓋四肢等規定,才使得我們今天能夠看見各種小鮮肉。否則,大家都裹得嚴嚴實實的,多沒意思啊。

    不過,我們現在依然可以通過對泳帽、泳鏡、泳衣三者進行標記研究,尋找三者協同作用的最佳設計方案。據稱,孫楊身上穿的“快皮3”泳裝系統,能夠減少16.6%的阻力和11%的氧氣消耗。

    3. 泳池

    這個可能是大家都沒有想到的,千萬不要以為奧運泳池就是地上挖個坑再灌點水那么簡單呦!

    國際泳聯自2008年北京奧運會開始,就開始推廣3米深的標準泳池,相比于原來的2米水深,現在的泳池可以提供更好的浮力環境并且大大減小泳池底部的“粘性”摩擦力帶來的阻力效應。


    另外,為了防止水波激起過大的水花,泳池中安排了順暢的排水系統,生成的漣漪可以迅速消散,讓運動員更加行云流水;同時,為了防止產生的水波干擾別的隊員,分道線都是利用塑料小葉輪串接而成,這樣水波在向鄰道傳遞時,會驅動這些葉輪旋轉,吸收大部分能量。

    泳池還有1.5萬個小孔負責調節通風系統,保證水溫嚴格控制在25至28攝氏度之間。其實,水溫每升高5攝氏度,水的粘性將降低10%。所以,想提高自己游泳成績的朋友,不妨找個水溫高一些的泳池試試。

    最后,為了防止運動員忘記自己到底游了多少圈,泳池邊還設置了數字記圈器。數字記圈器的一端被安置在每個泳道的底部靠近轉身出,當運動員觸壁后記圈器就會自動更新他們所游的圈數。

    當然,我們也看到有俄羅斯媒體爆料,里約奧運會的泳池整體短了3厘米,所以才誕生了這么多的世界紀錄。對于這一點,奧組委應該是利用激光測距儀認定過,最終的答案我們只能等官方說法。

    二、超酷的自行車比賽

    8月12日,在2016年里約奧運會場地自行車女子團體競速賽預賽中,中國選手宮金杰攜手鐘天使以32秒305打破了自己和郭爽在倫敦奧運會上創造的奧運紀錄。接著在首輪比賽中,兩位姑娘又以31秒928打破她們在2015年世錦賽上創造的世界紀錄。最終在決賽中以32秒107的成績輕松奪冠。


    同一天,在2016年里約奧運會場地自行車男子團體追逐賽決賽中,英國隊以3分50秒265的成績獲得冠軍,并打破世界紀錄。

    中國姑娘炫酷的運動頭盔吸引了在場觀眾,而真正幫助他們打破紀錄的,是她們腳下“快到起飛”的高科技自行車。這種自行車只有一個齒輪,無閘,科技含量頗高,是國家體育總局專門開發研制的。而英國隊獲勝的法寶,同樣是讓他們引以為傲的Cervelo T5GB場地賽車。據說T5GB的研發,應用了F1方程式賽車的技術,經歷了數百個小時的風洞分析、壓力測試和計算機模擬,最終在F1賽場上測試,造就了Cervelo迄今為止最強的場地戰車。


    Cervelo T5GB場地賽車


    風洞實驗

    而在訓練中,有些國家甚至已經開始啟用增強現實智能運動眼鏡,就是傳說中的AR眼鏡。在運動員訓練時,自行車內的感應器會自動采集時速、腳蹬轉速、單圈耗時等指標性數據,然后顯示在運動員佩戴的眼鏡上。根據這些實時數據反饋,運動員可以隨時對自己的狀態進行調整。雖然這種眼鏡在比賽中被禁止使用,但這并不妨礙運動員在訓練中廣泛使用這種眼鏡,從而讓身體形成記憶,以應對比賽中的各種狀況。

    當然,在自行車賽場上,除了講究高科技的裝備,配合也極其重要。我們看到,高水平的自行車選手從來都是不即不離,銜尾相隨的。這與大雁在天空飛行的隊形非常類似,都是運用了空氣動力學原理。尾隨選手待在領騎者背后的渦流里,空氣阻力會明顯減小,這個大家可以理解。而有趣的是,后面選手因為削弱了渦流效應,也能夠使前面的運動員受益,減小所承受的壓差阻力,實現共贏。這就是為什么兩位選手成雙要比單獨的孤騎速度更快。


    雙人騎行的空氣阻力分布情況

    三、傳統項目的新突破

    本屆奧運會上,中國隊破紀錄最多的當屬舉重項目,中國選手龍清泉、呂小軍、鄧薇分別打破了所在組別的世界紀錄。

    而傳統項目上比較難打破的田徑方面,也頻頻刷出新的世界紀錄。

    埃塞俄比亞選手阿亞娜打破了由中國選手王軍霞保持了23年的女子10000米世界紀錄, 南非選手范尼凱克以43秒03的成績打破男子400米世界紀錄,還有鏈球等田賽項目的紀錄等。

    那么,我們不禁要問,對于這些傳統項目,還有高科技輔助嗎?

    答案是肯定的!

    美國光環神經科學公司發布了一款類似于耳機的“光環運動”裝置。據稱,它能夠利用電流刺激大腦,活躍機體功能,使運動員的力量最高提升12%。一些國家的運動員已經開始利用這種設備輔助訓練了。

    Whoop Strap 2.0手環則是一款專為運動員設計的智能手環,主要用來在訓練中檢測皮膚導電性和心率,分析運動員身體在運動時所受壓力是否過量,并提供糾錯意見,對于激發運動員潛能,減少訓練傷病起到重要作用。很多國家的運動員都在使用類似的專業手環。

    而對于田徑運動員的服裝材料,各大公司也是各顯其能,通過改造及簡化構造使重量降到最輕。比如中國田徑隊選用耐克公司的AeroBlades技術,其服裝和臂帶、護腿等輔具都經過數百小時的風洞測試,可以引導運動員周圍的空氣流動,降低風阻。


    阿迪達斯設計的EnergyBoost跑鞋,由發泡熱塑性聚氨酯(E-TPU)構成,具有很強的彈性和減震特性。跑動時,其內部含微型密閉氣泡的橢圓形微球的體積將增大10倍,產生的高回彈效應可反饋大量能量,為跑步者提供更好地前進動力。

    當然,無論多么高端的科技,想要破紀錄還是要靠運動員自己的努力和堅持,兩者結合才能夠發揮出最大的作用。世上只有一個人敢于完全不理會這些輔助設備,而地球上可能還沒有人知道他的極限在哪里。


    出品:科普中國

    制作:中國科學院力學研究所老三

    監制:中國科學院計算機網絡信息中心

    “科普中國”是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。
       本文由科普中國融合創作出品,轉載請注明出處。

    • 發表于 2016-08-22 00:00
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