在北京2022年冬奧會花樣滑冰雙人滑自由滑比賽中,我國選手隋文靜、韓聰奪得雙人滑冠軍。當我們看到冬奧會上花樣滑冰的運動員們翩翩起舞,看著他們優(yōu)美的舞姿,都會禁不住贊嘆?;踊粌H僅是一項體育競技活動,還是一門藝術,它通過物理科學的支撐,將美演繹得淋漓盡致。其中涉及到摩擦、壓強、動量、牛頓運動定律等力學知識。
(1)冰的熔點與壓強有關,且壓強越大,熔點越低。冰刀的刀刃做得非常鋒利,目的是減小刀刃與冰面的 接觸面積接觸面積,從而增大壓強,使部分冰短暫熔化呈水膜,將冰刀與冰面分開,減小了兩者之間的 摩擦力摩擦力。因此,運動員穿著冰鞋可以在冰面上靈活地高速滑行。
(2)若隋文靜所穿冰鞋的每只冰刀與冰面的接觸面積約為10cm2,則她在慣性滑進中,單只腳撐地時對冰面的壓強是 4.2×1054.2×105Pa。(已知隋文靜的質量為42kg,g取10N/kg)
(3)在光滑的冰面上旋轉起來時,若忽略摩擦力、空氣阻力,那么初始的角動量視為固定值,初始手臂伸展轉動慣量J,在身體收緊時,就是將旋轉半徑R變小的過程,即轉動慣量變小,根據角動量守恒,角速度變大,所以運動員就轉的越來越快,如圖2。若花樣滑冰運動員繞通過自身的豎直軸轉動,開始時兩臂伸開,轉動慣量為J0,角速度為ω0,然后她將兩臂收回,使轉動慣量減少為原來的四分之一。這時她轉動的角速度變?yōu)?4ω04ω0。
【答案】接觸面積;摩擦力;4.2×105;4ω0
【解答】
【點評】
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