重力如何影响运动?

Leonard Kelley拥有物理学学士学位，辅修数学。他热爱学术世界，并努力不断探索。

重力和运动?除了显而易见的事情，还有什么可谈的呢?嗯，事实证明，这确实是一件紧迫的事情……

强度和重量

看看运动员，很多人想知道他们能力的极限是什么。一个人只能长这么多肌肉吗?要算出这个，我们需要看比例。任何物体的强度都与它的横截面积成正比。巴罗斯举了一个面包棒的例子。面包棒越细，就越容易折断，但面包棒越粗，就越难把它掰成两半(Barrow 16)。

现在所有的物体都有密度，也就是在一定体积下的质量。即p = m/V。质量也与重量有关，也就是人在物体上受到的引力大小。即，weight = mg。既然密度和质量成正比，它也和重量成正比。因此，重量与体积成正比。因为面积是平方单位，体积是立方单位，面积的立方与体积的平方成正比，即A^3.成正比于V²(得到单位同意)。面积与强度有关，体积与重量有关，所以强度的立方与重量的平方成正比。请注意，我们并没有说它们是相等的，而只是说它们是成比例的，所以如果一个增加，另一个也会增加，反之亦然。因此，当你变大时，你并不一定会变得更强壮，因为按比例来说，力量的增长速度不如体重的增长速度快。你的身体越多，在像面包棒一样折断之前，你的身体需要支撑的就越多。这种关系决定了地球上可能存在的生命形式。所以极限是存在的，这完全取决于你的身体几何(17)。

撑杆跳

作为奥运会上最受欢迎的项目，这项运动过去是直截了当的。一个人会先跑起来，把杆子撞到地上，然后抓住杆子的顶端，把自己一脚朝前抛向空中的一根杆子。

1968年，迪克·福斯伯里(Dick Fosbury)头朝前跃过横梁，拱起背部，将球完全解门。这被称为背式跳高，是撑杆跳的首选方法。那么，为什么这种方法比脚先着地的方法更好呢?

这都是关于质量被发射到一定高度，或者动能转化为势能。动能与发射速度有关，用KE = 1 / 2 *m*v表示²或者1 / 2质量乘以速度的平方。势能与距离地面的高度有关，用PE = mgh表示，即质量乘以重力加速度乘以高度。由于PE在跃迁过程中转换为KE，½*m*v²= MGH或½*v²= gh所以v²= 2 gh。注意，这个高度不是身体的高度，而是重心的高度。通过弯曲身体，重心延伸到身体外，从而给跳高运动员一个他们通常不具备的推动力。你弯曲得越多，重心就越低，因此你能跳得越高(43-4)。

你能跳多高?使用前面的关系式½*v²= gh，得到h = v²/ 2 g。所以你跑得越快，你能达到的高度就越大(45)。再加上将重心从身体内部移到身体外部，你就拥有了撑杆跳的理想公式。

跑步vs.步行

根据官方规定，走路与跑步不同，至少要一直保持一只脚在地面上，并且在你离开地面时保持腿伸直(146)。绝对不一样，也绝对没那么快。我们经常看到跑步者不断刷新速度记录，但是一个人能走多快有极限吗?

对于一个腿长为L的人，从脚掌到臀部，这条腿以臀部为轴心点作圆周运动。利用圆加速度方程，a = (v²) / L。因为我们在走路的时候从来没有征服过重力，所以走路的加速度小于重力加速度，或者a < g，所以(v²)/L < g，求解v得到v < (Lg)^1／2．这意味着一个人能达到的最高速度取决于腿的大小。平均腿长0.9米，使用g = 10m /s的值²，我们得到v Max约3米/秒(146)。

作品的引用

巴罗，约翰D。100件你不知道你不知道的重要事情:数学解释了你的世界。纽约:W.W. Norton &， 2009。印刷，16- 7,43 - 5,146。

据作者所知，这些内容是准确和真实的，并不意味着要取代来自合格专业人士的正式和个性化的建议。

©2022 Leonard Kelley