花樣滑冰|揭秘：關(guān)于冰上運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)“冷知識(shí)” 冰刀|眼震|內(nèi)耳|前庭

冬奧會(huì)賽場上，花樣滑冰和速度滑冰因其俱佳的觀賞性頻頻沖上網(wǎng)絡(luò)熱搜。花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員為什么穿著溜冰鞋還可以做這么多高難度的動(dòng)作？他們轉(zhuǎn)圈圈后為什么不會(huì)頭暈？哪些物理常識(shí)可以幫助他們提高訓(xùn)練成績……面對網(wǎng)友們拋出的眾多問題，本期“好奇心實(shí)驗(yàn)室”，采訪人員采訪了相關(guān)專家。
問題一：花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員可以在冰面上一直轉(zhuǎn)圈圈并做出高難度動(dòng)作，而普通人為什么轉(zhuǎn)幾圈都會(huì)暈?zāi)兀?br /> 南醫(yī)大附屬明基醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科副主任醫(yī)師黃潔告訴采訪人員，首先，需要了解我們在轉(zhuǎn)圈圈時(shí)為什么會(huì)頭暈。人體通過視覺、本體覺和內(nèi)耳前庭器官分別將軀體位置及運(yùn)動(dòng)的信息經(jīng)感覺神經(jīng)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，整合后做出位置的判斷，并通過運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳出，調(diào)整身體和眼球的位置，維持平衡和視物的穩(wěn)定。前庭功能正常的人在做簡單的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)有眩暈，但當(dāng)這種刺激過強(qiáng)，超出前庭系統(tǒng)處理能力時(shí)，機(jī)體就會(huì)感覺眩暈，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)有惡心、嘔吐等不適。但是，對于外周前庭功能損害、前庭功能下降的患者來說，由于前庭系統(tǒng)處理運(yùn)動(dòng)信息能力不足，無論靜止還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，他們都有可能感覺周圍物體旋轉(zhuǎn)或者自身不穩(wěn)感，無法穩(wěn)定注視外周目標(biāo)甚至跌倒。
對于花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員來講，需要完成快速旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)中跳躍等高難度動(dòng)作。比如羽生結(jié)弦挑戰(zhàn)的4A動(dòng)作，也就是阿克塞爾四周跳，就需要在起跳至落地之間不足1秒的時(shí)間內(nèi)，完成4周跳，并且以自身5-8倍體重的力量著地。在這個(gè)過程中，需要運(yùn)動(dòng)員對肢體運(yùn)動(dòng)很好控制。這個(gè)動(dòng)作的難點(diǎn)是，除了需要強(qiáng)大的肌肉骨骼系統(tǒng)支撐外，前庭系統(tǒng)的訓(xùn)練尤其重要。
眼球震顫是在肢體運(yùn)動(dòng)或視物追蹤等情況下維持視物穩(wěn)定的常見的眼球運(yùn)動(dòng)，比如旋轉(zhuǎn)中眼震、旋轉(zhuǎn)后眼震、視動(dòng)性眼震、視動(dòng)后眼震。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員需要做更高難度的動(dòng)作時(shí)，這時(shí)候誘發(fā)出的眼球運(yùn)動(dòng)就屬于前庭刺激誘發(fā)的眼震，這些都屬于生理性眼震。運(yùn)動(dòng)員在場上優(yōu)美的身姿往往來源于自幼長期的訓(xùn)練，面對勻速運(yùn)動(dòng)、結(jié)合身體姿勢進(jìn)行變速運(yùn)動(dòng)時(shí)也有一些訓(xùn)練小技巧，這都屬于前庭習(xí)服。
【花樣滑冰|揭秘：關(guān)于冰上運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)“冷知識(shí)”】何為前庭習(xí)服？黃潔解釋，前庭習(xí)服指前庭系統(tǒng)受到一系列相同的刺激后，所表現(xiàn)出來的反應(yīng)性逐漸降低的現(xiàn)象。人的前庭感受器官共有2個(gè)，分別位于左右內(nèi)耳內(nèi)，且潛力非常大，即使單側(cè)前庭感受器官受損，另一側(cè)健康的前庭感受器官也具有強(qiáng)大代償能力，一段時(shí)間后可以完全恢復(fù)平衡的感覺，如果再加以訓(xùn)練，前庭功能則會(huì)恢復(fù)得更快更好。
需要進(jìn)行相關(guān)前庭功能訓(xùn)練的還有飛行員或者宇航員。他們面對特殊的飛行需要和重力環(huán)境，要求會(huì)更高，根據(jù)需要去訓(xùn)練，達(dá)到飛行任務(wù)要求才行。人們的前庭功能本身?xiàng)l件不一樣，就像高矮胖瘦，個(gè)體在單位時(shí)間內(nèi)達(dá)到的功能狀態(tài)也不一樣，所以需要進(jìn)行篩選后再訓(xùn)練。
問題二：為什么冰上運(yùn)動(dòng)員穿上冰鞋可以在冰面上進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)或完成高難度動(dòng)作，而有些動(dòng)作我們穿著普通鞋子在水泥地面上卻難以實(shí)現(xiàn)？
東南大學(xué)物理學(xué)院董帥教授表示，滑冰運(yùn)動(dòng)員能在冰面上高速運(yùn)動(dòng)得益于較小的摩擦阻力。一方面，冰面相較于普通路面更加光滑；另一方面，裝在冰鞋底下冰刀底面積很小，所以作用在冰面上的壓強(qiáng)很大(壓強(qiáng)等于壓力除以面積，壓力近似等于運(yùn)動(dòng)員重量加上蹬地的力) 。在冰刀與冰面的界面微小區(qū)域上，壓力會(huì)將冰融化成水(水的密度比冰低，因此高壓下冰會(huì)融化)，使冰刀與冰之間的摩擦變成濕摩擦，摩擦力降得更低。這就使得運(yùn)動(dòng)員在使用正確的蹬冰姿勢時(shí)，只需要更小的力就能獲得比在地面上更大的加速度。而普通的鞋子底面積大，無法產(chǎn)生高壓融化水。

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