如果你想瞭解如何滑雪, 滑雪和其他翻轉, 旋轉的冬季奧運選手在露天射擊時執行複雜的技巧, 你需要瞭解貓。
貓總是(或者至少通常)落地。
值得注意的是, 貓不需要任何初步推動就可以開始轉向地面。 就像奧運滑雪運動員在離開舷梯後突然扭動他們的棋盤一樣, 即使他們在秋天開始時沒有任何旋轉或角動量(想像, 旋轉能量), 他們也會轉彎。
如果沒有任何杠杆作用或任何推動力, 貓(和滑雪板和滑雪者)似乎都會產生動力, 並用它在空中轉身。
“如果你把它描繪成一隻貓的前半部分和後半部分, 那麼這個軀幹是兩個部分, 它可以彎曲它的身體, 反轉前後部一半的身體, “北卡羅來納大學夏洛特分校的物理學家葛列格格伯說。
Gbur告訴Live Science, 如果你扔掉一個像鉛筆, 甚至沙發這樣的剛性物體, 它如何在空氣中移動, 旋轉完全是它掉落的產物。 如果它開始下降, 它將繼續旋轉。 如果它開始下降而沒有任何角動量 - 物體的旋轉能量 - 它不會轉動。
而像貓或奧林匹克這樣的靈活物體的總角動量不能在沒有推動的情況下改變。 這就是以撒牛頓的第一個運動定律:運動中的物體保持運動, 靜止的物體保持靜止。 [ 奧林匹克運動的扭曲物理 ]
當一隻貓在空中扭曲時, 其整個身體的平均角動量不會改變。 它的前部和後部朝向彼此彎曲, 然後圍繞中心點在相反的方向上扭曲。 施加的內力 - 抵抗骨骼和其他肌肉的肌肉 - 相互抵消。
當滑雪者突然轉身之前一直停留在身體的一部分時, 就會發生同樣的情況。 對於身體中的每一塊品質開始單向旋轉的人來說, 身體另一部分的另一部分品質必須轉向相反的方向。
但是奧運會開始他們的技巧變慢, 但突然變快或變慢?難道他們不會獲得或失去角動量嗎?
不。
“不像一隻傾向於沒有任何初始角動量的貓, 滑雪者會故意從跑道邊緣推開一些初始旋轉, ”格伯說道,
並且該旋轉的角動量是“慣性矩”或通過空氣旋轉的品質半徑的乘積 - 滑雪者伸出的手臂與其旋轉的中心軸之間的距離。
大半徑意味著更多的角動量; 與伸展一個小球相比, 伸展雙腿和雙臂需要花費更多的精力來旋轉10次。
因此, 在一個詭計中加速, 運動員將盡可能地伸出身體, 然後收起胳膊和腿縮小他們的半徑, Gbur說。 隨著慣性矩的減小, 相同的角動量將使它們旋轉得更快。
想減慢速度?伸展一下, 相同的角動量會減緩你的扭曲。