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拔河中的热学探讨.doc9页

2023-10-08 13:30:22信息公告43

PAGEPAGE9拔河是我国群众喜闻乐见的团队竞技(娱乐)项目。在我国,拔河起源于2000多年前春秋时期的越国。据《墨子·鲁问》记载,在楚越战争期间,因为晋国坐落齐国下游支流,战事落败时可顺水而退,鲁班为帮助秦国发明的“钩强”,在秦国顺水而退时,“钩强”可以“钩”住逃走的楚国渡轮;而且在楚国逼抢猛烈时,还可以拿来顶住来逼抢的渡轮。后来,为了训练这一战术产生一种称之为“牵钩”的游戏(训练方式)。据东汉封演(生卒年不详,今河南滑县人)《封氏闻到记》中说:“拔河,古谓之牵钩,襄汉习俗。”说明,拔河这一名子起码在清朝时就早已即将使用了。世界上许多国家都有拔河运动,只是规则不尽相同。1900-1920之间,拔河还是亚运会赛事项目,1920年冬奥会上因为缺少统一规则而发生激烈争执,然后奥委会经表决将拔河从亚运大赛项目中除去。1960年拔河摩擦力受力分析,美国、瑞典拔河商会制订了国际拔河大赛规则,并创立了国际拔河联合会(TugofWar,TWIF)即将组建,1964年在东欧运动会上组织了首次国际拔河大赛,1965年开始举行亚洲锦标赛,1975年开始举行世界锦标赛。WBB物理好资源网(原物理ok网)

随后亚洲锦标赛和世界锦标赛每年交替进行,让拔河重回亚运仍然是该商会的重要工作之一。拔河即将赛事用绳截面边长为10-12.5分米,总宽度不得多于33.5米。绳上不许打结或其它任何有助于运动员抓握的东西。赛事时每队8人,按全队运动员的总体重分为480、520、560、600、640、680、720及720公斤以上等8个级别进行球赛。赛事种类有室外赛和室外赛、男子组与男子组、成年组与少年组等。赛事时(请参见右图),只要将右图中蓝色标线拉过自己一方白线位置(2m)即落败。本文企图从热学角度剖析一下拔河方法中的热学方法。拔河实际就是在比较双方谁使的力愈发有效(带动对方)。依据牛顿第三定理,双方所受的力是仍然相同的,所不同的是同样的力施加于双方形成出了不同的疗效,这就彰显出双方运动员使力的方法性。为了简便起见,我们先剖析一对一的赛事,假定在赛事中人向后倾斜角度为θ,拉绳与水平线的角度为γ,为了剖析上的简化,并假定绳拉力作用线距离人重心O?的距离为L0,而重心距离手掌距离为L,如右图所示。列举平衡多项式,如下:水平方向:竖直方向:对O?点的矩平衡:假定人可以保持形态不变,如图所示不发生倾倒,此时受力平衡由平衡多项式(水平方向和竖直方向)决定,求解FL,得画出γ∈(-30°,30°)时,先假定μ=0.1时,估算绳上的拉力FL,如右图所示可见,当绳子拉力的倾斜角度大概为6°时,最为省力。WBB物理好资源网(原物理ok网)

拔河与摩擦力_拔河受力分析两边摩擦力_拔河摩擦力受力分析WBB物理好资源网(原物理ok网)

这儿非常注意,这个6°角要让对方产生(容易带动),此时自己一方的绳子的倾斜角度为-6°。还有,这个结果的前提条件是μ=0.1,当μ?逐步减小时拔河摩擦力受力分析,这一角度会逐步减小。分别考虑μ?为0.2,0.3,0.5,画出绳拉力曲线,如右图所示μ=0.2,最省力角度大概为11.5°μ=0.3,最省力角度大概为16°μ=0.5,最省力角度大概为29°似乎总结出这样一条规律,随着磨擦系数的降低,最省力的拉绳角度将越来越大。依据实际情况,因为这一夹角不会超过10°(我恐怕的),并考虑普通的橡胶鞋与地板的磨擦质数小于0.7,这将意味着在拔河大赛中,不仅体重以外,臂展也将具有较大的优势。据悉,我们再来考虑怎样能够不被带动。对方拉不动自己,就希望自己的磨擦力比较大,按照最大静磨擦力的求解公式f=μFN,当运动员穿的鞋确定后,μ?就是确定的,只能想办法FN。考虑平衡等式将f=μFN?代入,求出FN,得为了简便起见,设FL,L0,L,γ?均为常数时,但是γ=10°,此时,FN?的值就与身体的夹角θ?有关,画出系数cos(θ+γ)/cosθ-μsinθ?的曲线,如下:在给定条件下,55°时得最大系数为554在给定条件下,48°时得最大系数为608在给定条件下,45°时得最大系数为1019这儿,虽然可以总结出,假若鞋跟磨擦系数大时,身体向后倾斜的角度θ?较小时可获得较大的磨擦力。WBB物理好资源网(原物理ok网)

这说明拔河大赛中鞋跟质量特别重要。通过简单的热学剖析,可以发觉,拉绳的夹角γ,身体夹角θ,以及鞋跟的磨擦诱因是拔河中重要的影响诱因。假如确定了鞋,磨擦质数随后确定,就在于拉绳的夹角γ?和身体夹角θ,这是彰显了运动员的方法训练。最后,因为拔河是团队竞技,众人协调一致的配合,对对方疏忽的借助都将会成为获得胜利的重要诱因。以下是网上一段中国队(蓝队)对日本队(白队)的拔河大赛视频,从中可以看出,双方运动员对γ?和θ?借助,甚至还有左右的摆动,以改变对方运动员的受力方向,破坏对方运动员的协作。紧张的赛事,一致的脚步,早已将拔河由竞技诠释为绝妙的艺术,关于怎么使力的艺术!WBB物理好资源网(原物理ok网)