冰刀与摩擦力，花滑与角动量；4个冬奥会项目里的物理原理

2022年冬季奥运会的成功举办让北京成为了世界上首个双奥之城，随着奥林匹克圣火再次在北京点燃，这场被大家期待已久的体育盛会终于开始了。

在密切关注中国奥运健儿们勇夺奖牌的同时，不知道你有没有注意到这些隐藏在冬奥项目里的物理知识呢？

冰刀下的秘密

参加冰上项目的运动员们大多都是脚底踩着冰刀在冰面上徜徉，而冰刀的刀刃极薄，可以说非常危险。在赛场上，冰刀不慎伤人的消息时有传出。

既然如此，为什么还要将冰刀做得这么薄呢？

这就涉及到了压强、熔点和摩擦力的知识。

我们知道，在相同压力下，接触面面积越小，压强越大。冰刀刀刃很薄，运动员在滑行过程中对脚底冰面的压强就很大。

冰的熔点会随着压强的增大而降低，即温度虽然没有变化，但运动员脚底的冰会因为压强增大而化成一层水膜。

此时，冰刀和冰面之间的摩擦就由干摩擦转变为湿摩擦，摩擦力减小，运动员就可以滑得更快更远。这同样也是润滑油的工作原理。

控制冰壶的方向

这两日，冰壶比赛正如火如荼地展开，不知道大家有没有留意，在运动员投掷冰壶时，如果冰壶逆时针转动会左偏，顺时针转动则会右偏。

这是为什么呢？

我们以冰壶顺时针转动时为例。

冰壶在顺时针转动时，前端的摩擦力向左，后端的摩擦力向右。整个冰壶在向前运动的同时还有一个向后的摩擦力，这就好比汽车减速时，前轮对地压力更大，所以此时冰壶前端对地压力更大，即前端对冰面有较大压强。

这就和冰刀的原理一样，压强较大，降低冰的熔点形成水膜从而减小了摩擦力，所以冰壶前端向左的摩擦力小于冰壶后端向右的摩擦力。

由此，在顺时针转动时，冰壶会右偏前进。逆时针转动同理，冰壶会左偏前进。

花滑与角动量

花样滑冰可以说是冬季项目中观赏性最高的比赛之一，运动员们在冰面上伴随着优美的乐声起舞并作出高难度的动作。

在花滑中有一个十分有趣的现象：当运动员在冰面上旋转时，如果他们将手腿收拢，旋转的速度会非常快；而当他们将手臂或腿伸展开时，旋转的速度就会慢下来。

角动量公式如下：

其中，ω为旋转的角速度，而r为旋转物体的半径，由公式可知，在角动量L守恒的情况下，物体的旋转半径越大，角速度越小，反之亦然。

惊险刺激的大跳台项目

2月8日，中国选手谷爱凌获得自由式滑雪女子大跳台比赛的金牌，收获了无数网友祝福。

不知道你是否有过疑问：运动员们从那么高的跳台上跃下，落到冰面上时为什么不会受伤呢？