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互动展品:撑杆跳中的科技


  一般认为现代的撑杆跳起源于荷兰的沟渠跳。 虽然古希腊人也曾有过某种形式的撑杆跳,但古代的奥林匹克运动会上却从来都没有包括这个项目。最早的撑杆跳台是于1791年在德国建成的。这项运动的目的是让运动员借助一根杆子尽可能高地越过水平的单杠,且单杠不离跳台。撑杆跳的规则相当宽松,只规定了杆子应基本光滑,没有太多的粘接痕迹即可。

  在起跳前,撑杆跳运动员从助跑中积累动能。动能是与身体运动相关的能量,身体动作越快, 动能就越大。杆子插入起跳台时候发生弯曲,材料内部就积聚了能量,像一个弹簧。这种在材料内部的能量被称为张力能。在撑杆跳进行过程中,杆子变直,张力能转化成重力能。重力能是和离地面有一定距离的物体相关的能量。从本质上讲,运动员在助跑时积聚了动能,然后把这种能量转变为重力能,从而跳到一定的高度。举例来说, 一名重80公斤的运动员,以28公里/小时的速度奔跑就能获得2560 焦耳的动能。 如果这些动能以100%的效率转换成重力能,他将能跳到3.26米的高度。但大多数优秀的撑杆跳运动员能达到约6米的高度。达到这种高度所需要的额外能量就靠运动员自己的额外动作。他们在跳台处起跳,利用其肌肉力量使杆子弯曲,并且在运动中推动自身。


  原来撑杆是用实木制成,而在二十世纪的上半页,空心的竹杆、钢杆或者铝杆投入使用。空心杆的优势在于虽然其重量较轻,但动力却没有流失多少。二十世纪六十年代初, 这项运动经历了一场技术革命,空心玻璃纤维成为制造撑杆的首选材料。材料和设计的改良是为了制造出更轻便的撑杆,使运动员可以跑得更快(从而增加了动能),使撑杆“弹性”更好,能承受最大强度的张力能。

  材料技术的革新在推动撑杆跳运动员不断达到新高度的过程中产生着重大的影响,但是运动所潜含的理论告诉我们,运动员实际上已经接近了运动极限。厂商将继续改进他们的设计和材料, 但他们将不太可能再让运动员向前“飞跃”了。

  世界纪录不断更新

  看着过去的一个世纪里撑杆跳世界纪录不断被更新是很有意思的。可以看到在玻璃纤维杆之前的时代(至二十世纪六十年代),世界纪录难以打破。二十世纪六十年代起,玻璃纤维杆的应用使运动成绩迅速提高。不过,最近世界纪录的更新开始减缓了。事实上, 男子世界纪录自1994年起一直未被打破。

  撑竿跳世界纪录

  男子 Sergei Bubka(布勃卡) 6.14 米 1994年7月31日

  女子 Yelena Isinbayeva 5.01米 2005年8月12日

  
(责任编辑:史少晨)
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