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鲨鱼皮泳衣为什么被禁?

以前有许多运动员身着鲨鱼皮游泳衣,现在却被禁止使用了,这是怎么回事呢?

(鲨鱼皮泳衣)

一、鲨鱼皮泳衣

鲨鱼皮泳衣并不是真的用鲨鱼的皮做的泳衣,而是一种仿生学设计。研究人员发现:鲨鱼的皮肤并不是光滑的,而是由许多鳞片构成一幅类似锁子甲的结构,这种结构能够让水高效通过,减少水的阻力。

(鲨鱼的皮肤)

澳大利亚的一家公司效仿鲨鱼做了一种快速游泳衣,它使用聚亚安酯材料制作,不光可以有效减少阻力,而且因为不透水,可以增加很大的浮力,这种泳衣就被人称为鲨鱼皮。

2000年悉尼奥运会游泳比赛中,澳大利亚选手伊恩·索普身着覆盖全身的新型泳衣,一举打破三项世界记录,拿下三金两银,鲨鱼皮泳衣由此名震天下。

2008年北京奥运会上,美国传奇运动员菲尔普斯在第四代鲨鱼皮泳衣的助力下,一人狂揽8枚金牌,把鲨鱼皮泳衣推上巅峰。

与此同时,反对鲨鱼皮的呼声越来越高,因为在鲨鱼皮的加持下,游泳变成了一项科技竞赛,而且一套鲨鱼皮泳衣价格不菲,却只能用几次。2008年底,15个国家的游泳队教练集体上书要求禁止鲨鱼皮参赛,国际泳联最终接受了这个建议,并从2010年起执行。

二、游泳时的阻力

那么,人在水中会受到哪些阻力呢?大体分为三种:摩擦阻力、压差阻力、波浪阻力。

第一种是摩擦阻力,是人体在水中向前运动时,来自水和身体表面之间的摩擦力。大约占总阻力的5%。游泳时的摩擦阻力的大小与运动速度、与水接触的身体表面的粗糙程度有关。鲨鱼皮就是用来减少摩擦阻力的。而且,现在国际泳联开始推广3米深的水池,比起以前2米深的水池更有助于减少由于水和池底粘滞产生的摩擦阻力。

(摩擦阻力)

第二种是压差阻力,是由于人前后的压强差所引起的阻力,大约占阻力的40%。比如我们用手掌推开水,迎水面压力大,背面失去原有压力成为负压,周围的水会补充过来,这个过程中会形成涡流。

(压差阻力)

再根据伯努利原理,背面水流速度快,压强就会变小,于是整体就会受到向后的压力差。

运动员的身体姿势是压差阻力很重要的影响因素,运动员让身体平卧伸展、保持流线型的姿势,减小迎水面积等方法,可以减小压差阻力。

第三种是波浪阻力,大约占总阻力的一半以上。在游泳时,人会在水和空气之间来回运动。一部分水被运动员的身体推动高出水面,形成波峰,又因为重力的作用落回水面,形成波谷,连续地起伏就形成了波浪。波浪的能量也来源于运动员,会消耗运动员的体能,这就是波浪阻力,波浪阻力是游泳时最主要的阻力。


研究发现,运动做出各种动作时,身体在水下可以有效减少波浪,甚至有运动员喜欢水下蝶腿的游泳方式。


而且,现在的泳池中安排了顺畅的排水系统,生成的波浪可以迅速消散,让运动员更加行云流水;同时,为了防止一个运动员产生的水波干扰别的队员,分道线都是利用塑料小叶轮串接而成,这样水波在向邻道传递时,会驱动这些叶轮旋转,吸收大部分能量。


但是,水的阻力并不是都是阻碍运动员的。运动员要在水中前进,就要向后推水,依靠水的反作用力前近。从这一点上说,水的阻力也是运动员前近的动力,如果浑身涂满油脂,可能反而没办法游泳了呢。游泳是一门运动,也蕴藏了很多科学知识。


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