物理即萬物之理。在我們生活的世界,大到宇宙間天體的運(yùn)行,小到我們腳下的步伐,都遵循著一系列已知或未知的規(guī)律。天地就像一個實(shí)驗(yàn)臺,物理就是一位冷靜的觀測者,注視著萬物間的關(guān)系與秩序。
體育和物理原本便親如毗鄰,所有運(yùn)動都蘊(yùn)藏著物理知識,我們身體做出的每一個動作都可以用理論來解釋。只是平時的我們對此習(xí)以為常,只知道它們會發(fā)生,但不知道它們?yōu)槭裁磿l(fā)生。比如,你知道為什么運(yùn)動員跳水時要手背朝下嗎?他們打出的乒乓球?yàn)槭裁磿D(zhuǎn)彎?帆船逆風(fēng)的時候怎么也能航行?又為什么冬奧會速滑比賽中第二名僅僅因?yàn)閺澭淖藙荽罅?.21度就失去了奪冠的機(jī)會呢?答案就藏在細(xì)節(jié)里,這些細(xì)節(jié)只有物理學(xué)能告訴我們。
本書正是從物理的角度解讀體育運(yùn)動,探索每個體育項(xiàng)目背后的力學(xué)原理,幫助我們更了解體育,也更了解自己身體的力量。通過這些知識,找到提升自身運(yùn)動技能的方式。
- 兼具趣味與實(shí)用性的物理知識干貨,幫助你找到點(diǎn)亮運(yùn)動技能的竅門;
所有運(yùn)動都蘊(yùn)藏著物理知識,我們身體做出的每一個動作都可以用理論來解釋。只是平時的我們對此習(xí)以為常,只知道它們會發(fā)生,但不知道它們?yōu)槭裁磿l(fā)生。本書就是從這個角度出發(fā),探索體育運(yùn)動背后的力學(xué)知識,幫助我們更了解自己的身體力量。通過這些知識,找到提升自身運(yùn)動技能的方式,培養(yǎng)運(yùn)動場上的戰(zhàn)略思維,用頭腦來輔助我們強(qiáng)身健體。
- 作者為日本東洋大學(xué)理工科教授,曾參與研發(fā)奧運(yùn)會使用的泳衣和皮劃艇;
作者擁有工學(xué)博士學(xué)位,現(xiàn)任日本東洋大學(xué)理工科生物醫(yī)學(xué)工程系教授,致力于流體工程、體育運(yùn)動的研究數(shù)十載。參與研發(fā)的泳衣曾用于2012年倫敦奧運(yùn)會、2016年里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會。2020年東京奧運(yùn)會使用的泳衣和皮劃艇設(shè)計(jì)他也有參與設(shè)計(jì)。因此,他對于體育、物理領(lǐng)域都有相當(dāng)專業(yè)的見解。在這本書中,他讓自己熱愛并擅長的兩個領(lǐng)域之間產(chǎn)生了奇妙的關(guān)聯(lián)。
- 包含44項(xiàng)奧運(yùn)會項(xiàng)目及新興運(yùn)動,不僅適合學(xué)生閱讀,也適合大眾讀者;
2020年東京奧運(yùn)會的播出后,大家對國際體育賽事的討論熱情空前高漲。本書所涉及的體育運(yùn)動多數(shù)就為奧運(yùn)會熱門項(xiàng)目。世界紀(jì)錄可以打破嗎?怎么打破?書中不時就往屆奧運(yùn)會各項(xiàng)目的比賽記錄加以分析,解答冠軍選手奪冠的關(guān)鍵以及被超越的可能性與方法。如果能更了解體育規(guī)則,以及每項(xiàng)運(yùn)動的原理,讓我們不止能加油助威,甚至也能跟隨賽事加入自己獨(dú)有的分析,更添一份觀賽的樂趣。32歲的蘇炳添以9.83秒的成績在東京奧運(yùn)會100米短跑比賽中創(chuàng)造了屬于亞洲人的奇跡,但這個奇跡也是他堅(jiān)持貫徹科技化訓(xùn)練的結(jié)果,為此他還寫了相應(yīng)的論文。是的,21世紀(jì)的體育不再單單是肌肉的較量,還是頭腦的博弈、科技的博弈!而本書所提供的有關(guān)體育的物理知識正是要了解科技化訓(xùn)練所具備的基礎(chǔ)知識。
- 分類清晰,圖文相輔相成;
本書共涵蓋體育項(xiàng)目44項(xiàng),清晰地歸納為田徑、球類項(xiàng)目、水上項(xiàng)目、冰雪項(xiàng)目、格斗術(shù)與武術(shù)、新運(yùn)動六大類。每項(xiàng)體育運(yùn)動,不僅介紹了相應(yīng)的物理原理,還加入了相關(guān)賽事的分析,更配以詳細(xì)的公式計(jì)算與分析圖,便于讀者更迅速直觀地理解內(nèi)容。
本書作者,也就是我,在年輕的時候打球的技術(shù)很爛,原因是我根本不了解籃球這項(xiàng)體育運(yùn)動。兩三年前,有一個不了解我的學(xué)生跟我說他們的籃球隊(duì)缺人,邀請我加入。我已經(jīng)幾十年沒碰過球了,一開始很緊張,但后來我打得卻比我中學(xué)時要好得多,并且樂在其中,對此我自己也很吃驚。籃球運(yùn)動是把球投入籃筐,獲得分?jǐn)?shù)的運(yùn)動。但為此要怎樣設(shè)計(jì)戰(zhàn)略,怎樣操作,自己在團(tuán)隊(duì)中的作用是什么都需要思考。也正因?yàn)槲遗靼琢诉@些問題,才能享受這個過程。這也讓我意識到以前技術(shù)不好的原因,那時別人傳球給我(當(dāng)時總是接不住球),我只是不管不顧地往籃筐里面投。
我打高爾夫球時也有類似的經(jīng)驗(yàn)。我當(dāng)時以為打高爾夫球就是把球打到洞里就行了,毫無根據(jù)地選了高爾夫球桿,亂打一氣才勉強(qiáng)打完一局的18個球。后來有一天,我接觸到了推桿,次明白了高爾夫球到底是一項(xiàng)怎樣的運(yùn)動。也借這個機(jī)會重新認(rèn)真選擇了球桿,了解了應(yīng)該從哪里下桿,也逐漸享受到了打高爾夫球的樂趣。
我在電視上看了印度雅加達(dá)舉辦的第18屆亞運(yùn)會(2018年8月18日~9月2日)的足球預(yù)選賽中U-21日本隊(duì)和尼泊爾隊(duì)的比賽。所有選手都想著能為2020東京奧運(yùn)會積累國際比賽的經(jīng)驗(yàn),奮力拼搏。我本來也沒想著只看一場比賽就發(fā)表評論的,雖然日本1比0取勝了,但我完全沒看出來他們采取了怎樣的戰(zhàn)略。就好像和年輕的我打籃球、打高爾夫球一樣,不了解這些體育運(yùn)動項(xiàng)目的真諦,只是隨便踢踢球一樣。我當(dāng)時就在想,這些運(yùn)動員是不是對足球的了解太少了。
至今為止,憑借自己的本事獲得了某些成績,但這些成績卻不會隨著成長而增多。本應(yīng)該隨著外界的變化而做出改變,但又總是用以前的成功當(dāng)擋箭牌,不愿意改變,F(xiàn)在有很多人都處于這個狀態(tài)中,感到十分迷茫。前輩給出的建議總是來自他們的親身經(jīng)歷,而提高技術(shù)的過程卻是根據(jù)每個人自己的節(jié)奏來的。因?yàn)槟切┑览聿⒉荒苷娴钠鸬绞裁醋饔,后都變成了?油堅(jiān)持住這種精神力量。
其實(shí),所有的運(yùn)動中都蘊(yùn)藏著物理知識。理論就擺在那里,來解釋身體做出的一系列動作。一直熱衷研究物理學(xué)的我希望能把每項(xiàng)運(yùn)動中所涉及的力學(xué)物理知識講給喜歡運(yùn)動的讀者們聽,讓他們通過了解運(yùn)動背后的物理知識來提升自己的能力。當(dāng)你理解了這些知識,你就可以更有效地使用自己的肌肉,也許會創(chuàng)造出新的方法來突破自己。
在此,我與同我一起完成此書的(有)エディテ100米田正基、(株)日本文藝社的坂將志希望讀者能通過閱讀此書,發(fā)現(xiàn)運(yùn)動和物理之間的緊密聯(lián)系,并且將理論知識運(yùn)用到實(shí)際的運(yùn)動中。
望月修
1954年出生于東京。北海道大學(xué)工學(xué)博士,F(xiàn)任東洋大學(xué)理工科生物醫(yī)學(xué)工程系教授。1980年代應(yīng)日本跳臺滑雪隊(duì)邀請,從事滑雪飛行姿勢的研究,此后一直從事流體工程、仿生學(xué)和體育運(yùn)動等方面的研究。參與研發(fā)的泳衣用于2012年倫敦奧運(yùn)會、2016年里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會、2020年東京奧運(yùn)會,參與研發(fā)的皮劃艇用于2020年東京奧運(yùn)會。
自序
PART 1 田徑項(xiàng)目
1短跑·3
人類100米短跑能達(dá)到的記錄是9.21秒?
2長跑·6
跑馬拉松時會在空中畫出拋物線?
3跳高·9
越過橫桿必須要一定的起跳速度?
4跳遠(yuǎn)·11
提高助跑速度,1秒可提高10米?
5撐桿跳高·14
跑步時的動能是打破世界紀(jì)錄的關(guān)鍵?
6擲鏈球·17
提高投擲時的角速度、增大回旋半徑就可打開新世界大門?
7擲標(biāo)槍·21
用跑馬拉松的速度助跑、向53方向投擲即可打開新世界大門?
PART 2 球類項(xiàng)目
8 足球-1·27
什么是停球?
9 足球-2·30
如何傳滾動球和帶球?
10 足球-3·33
踢角球與頭球的角度是什么?
11 網(wǎng)球·36
旋轉(zhuǎn)球的旋轉(zhuǎn)速度與球速以及摩擦之間的關(guān)系
12 棒球·42
觸球時讓球速為零的揮棒方式
13 籃球·44
投籃的軌跡與反彈傳球的合理方法
14 排球·49
把不旋轉(zhuǎn)的扣球變得無法預(yù)測的雷諾數(shù)是什么?
15 乒乓球·53
增強(qiáng)球的旋轉(zhuǎn)力度、增大升力的旋轉(zhuǎn)效果是什么?
16 羽毛球·56
怎么打出難以預(yù)測軌跡的羽毛球?
17 高爾夫·61
要想增加飛行距離只能提高桿頭速度?
PART 3 水上項(xiàng)目
18 游泳·67
如何減小由形狀、摩擦、波浪帶來的流動阻力呢?
19 花樣游泳·70
支撐伸出水面的腿的方法是什么?
20 跳水·72
無水花跳水的姿勢是什么?
21 沖浪·76
緊貼波浪斜面的沖浪秘訣是什么?
22 水肺潛水·79
保證水下安全的氣瓶和調(diào)節(jié)器是什么?
23 帆船·81
速度由面向風(fēng)的帆來決定?
24 皮劃艇·83
艇和槳的形狀在很大程度上決定速度?
PART 4 冰雪項(xiàng)目
25 冰壺·89
在10局后取得終勝利的戰(zhàn)略是什么?
26 花樣滑冰·93
羽生選手完成四周跳的力量是什么?
27 速度滑冰·97
為打破小平選手要研究的降低空氣阻力方法是?
28 速滑團(tuán)隊(duì)追逐·99
減少空氣阻力,增加推動力的隊(duì)形是?
29 高山滑雪·101
如何選擇路線,競爭0.01秒?
30 越野滑雪·103
滑雪杖提供的推動力比腳蹬地還多?
31 跳臺滑雪·105
向蜜袋鼯學(xué)習(xí)增大飛行距離的升力?
32 單板滑雪·108
雪的密度與滑行速度可使單板浮在雪面上?
33 有舵雪橇·110
起滑時全員推動雪橇可以縮短時間?
PART 5 格斗術(shù)、武術(shù)
34 拳擊·115
增大攻擊力、把對手淘汰的拳擊方法是?
35 柔道·117
上四方固可以逃脫、袈裟固不可逃脫?
36 劍道·119
用竹刀擊刺部攻打面部的殘心的物理學(xué)是?
37 拔河·121
拔河中體重較重真的有優(yōu)勢嗎?
38 相撲·123
小個子力士可以淘汰大個子力士?
PART 6 新運(yùn)動
39 蹦床·129
即使提高起跳速度,位置也不會變?
40 攀巖·133
通過身體姿勢和腳踏巖點(diǎn)方式可以通過難關(guān)?
41 自行車·136
在急轉(zhuǎn)彎處,如何平衡離心力和摩擦力?
42 滑板·139
人板合一的高難度轉(zhuǎn)體是什么?
43 滑翔傘、懸掛式滑翔傘·142
兩種滑翔傘的飛行機(jī)制有何不同?
44 運(yùn)動風(fēng)箏·144
頭頂靜止的蓋拉風(fēng)箏和與風(fēng)作戰(zhàn)的和式風(fēng)箏的有趣之處
45 飛盤·147
想要準(zhǔn)確投擲的起投方法是?
46 Hip-hop舞蹈·151
邁克杰克遜在上下運(yùn)動身體時,重心僅移動0.57m?