冬奧會(hui) 賽場上，花樣滑冰和速度滑冰因其俱佳的觀賞性頻頻衝(chong) 上網絡熱搜。花樣滑冰運動員為(wei) 什麽(me) 穿著溜冰鞋還可以做這麽(me) 多高難度的動作？他們(men) 轉圈圈後為(wei) 什麽(me) 不會(hui) 頭暈？哪些物理常識可以幫助他們(men) 提高訓練成績……麵對網友們(men) 拋出的眾(zhong) 多問題，本期“好奇心實驗室”，記者采訪了相關(guan) 專(zhuan) 家。

　　問題一：花樣滑冰運動員可以在冰麵上一直轉圈圈並做出高難度動作，而普通人為(wei) 什麽(me) 轉幾圈都會(hui) 暈呢？

　　南醫大附屬明基醫院耳鼻咽喉頭頸外科副主任醫師黃潔告訴記者，首先，需要了解我們(men) 在轉圈圈時為(wei) 什麽(me) 會(hui) 頭暈。人體(ti) 通過視覺、本體(ti) 覺和內(nei) 耳前庭器官分別將軀體(ti) 位置及運動的信息經感覺神經傳(chuan) 入中樞神經係統，整合後做出位置的判斷，並通過運動神經傳(chuan) 出，調整身體(ti) 和眼球的位置，維持平衡和視物的穩定。前庭功能正常的人在做簡單的旋轉運動時，不會(hui) 有眩暈，但當這種刺激過強，超出前庭係統處理能力時，機體(ti) 就會(hui) 感覺眩暈，嚴(yan) 重時還會(hui) 有惡心、嘔吐等不適。但是，對於(yu) 外周前庭功能損害、前庭功能下降的患者來說，由於(yu) 前庭係統處理運動信息能力不足，無論靜止還是運動狀態，他們(men) 都有可能感覺周圍物體(ti) 旋轉或者自身不穩感，無法穩定注視外周目標甚至跌倒。

　　對於(yu) 花樣滑冰運動員來講，需要完成快速旋轉、運動中跳躍等高難度動作。比如羽生結弦挑戰的4A動作，也就是阿克塞爾四周跳，就需要在起跳至落地之間不足1秒的時間內(nei) ，完成4周跳，並且以自身5-8倍體(ti) 重的力量著地。在這個(ge) 過程中，需要運動員對肢體(ti) 運動很好控製。這個(ge) 動作的難點是，除了需要強大的肌肉骨骼係統支撐外，前庭係統的訓練尤其重要。

　　眼球震顫是在肢體(ti) 運動或視物追蹤等情況下維持視物穩定的常見的眼球運動，比如旋轉中眼震、旋轉後眼震、視動性眼震、視動後眼震。當運動員需要做更高難度的動作時，這時候誘發出的眼球運動就屬於(yu) 前庭刺激誘發的眼震，這些都屬於(yu) 生理性眼震。運動員在場上優(you) 美的身姿往往來源於(yu) 自幼長期的訓練，麵對勻速運動、結合身體(ti) 姿勢進行變速運動時也有一些訓練小技巧，這都屬於(yu) 前庭習(xi) 服。

　　何為(wei) 前庭習(xi) 服？黃潔解釋，前庭習(xi) 服指前庭係統受到一係列相同的刺激後，所表現出來的反應性逐漸降低的現象。人的前庭感受器官共有2個(ge) ，分別位於(yu) 左右內(nei) 耳內(nei) ，且潛力非常大，即使單側(ce) 前庭感受器官受損，另一側(ce) 健康的前庭感受器官也具有強大代償(chang) 能力，一段時間後可以完全恢複平衡的感覺，如果再加以訓練，前庭功能則會(hui) 恢複得更快更好。

　　需要進行相關(guan) 前庭功能訓練的還有飛行員或者宇航員。他們(men) 麵對特殊的飛行需要和重力環境，要求會(hui) 更高，根據需要去訓練，達到飛行任務要求才行。人們(men) 的前庭功能本身條件不一樣，就像高矮胖瘦，個(ge) 體(ti) 在單位時間內(nei) 達到的功能狀態也不一樣，所以需要進行篩選後再訓練。

　　問題二：為(wei) 什麽(me) 冰上運動員穿上冰鞋可以在冰麵上進行高速運動或完成高難度動作，而有些動作我們(men) 穿著普通鞋子在水泥地麵上卻難以實現？

　　東(dong) 南大學物理學院董帥教授表示，滑冰運動員能在冰麵上高速運動得益於(yu) 較小的摩擦阻力。一方麵，冰麵相較於(yu) 普通路麵更加光滑；另一方麵，裝在冰鞋底下冰刀底麵積很小，所以作用在冰麵上的壓強很大(壓強等於(yu) 壓力除以麵積，壓力近似等於(yu) 運動員重量加上蹬地的力)。在冰刀與(yu) 冰麵的界麵微小區域上，壓力會(hui) 將冰融化成水(水的密度比冰低，因此高壓下冰會(hui) 融化)，使冰刀與(yu) 冰之間的摩擦變成濕摩擦，摩擦力降得更低。這就使得運動員在使用正確的蹬冰姿勢時，隻需要更小的力就能獲得比在地麵上更大的加速度。而普通的鞋子底麵積大，無法產(chan) 生高壓融化水。

　　從(cong) 物理學上看，花樣滑冰運動員在完成旋轉動作時需要有角動量。角動量越大，轉得越快，才能在落地之前完成更多周次的旋轉。而角動量乘上轉動半徑等於(yu) 線速度，所以轉動之前需要首先獲得較高的水平速度，然後通過冰刀蹬地，獲得較大的轉矩，將水平速度轉換成轉動速度。普通地麵一般很難達到如此大的水平速度，而且較大的轉矩對蹬地時發力也有很高要求，冰刀長度比腳要長，更有利於(yu) 獲得轉矩。

　　拋舉(ju) 過程需要兩(liang) 人具有幾乎一樣的速度，在普通地麵如輪滑可能可以實現，但持奔跑或者走路速度時，人身體(ti) 前後擺動幅度過大，難以操作。

　　普通地麵因為(wei) 阻力比較大，落地瞬間水平速度會(hui) 有劇烈的減速，不容易平穩落地，容易磕倒。而冰麵阻力小，落地瞬間可以大致保持水平速度，容易穩定。當然這個(ge) 也需要運動員反複練習(xi) 。

　　問題三：哪些物理常識可以幫助花樣滑冰運動員提高技能？

　　董帥告訴記者，在花樣滑冰運動中，當完成空中多周跳時，運動員會(hui) 離開地麵，開始做斜拋運動。轉的圈數主要決(jue) 定於(yu) 兩(liang) 方麵因素，一是滯空時間，二是轉動速度。滯空時間由豎直速度決(jue) 定，而轉動速度與(yu) 水平運動速度有關(guan) 。想轉更多圈數，需要有更大的轉矩將水平速度轉化成轉動速度，且離地轉動時需要盡量收縮身體(ti) 半徑，可以提高轉動速度。在總速度一定的情況下，合理分配豎直速度和水平速度，並不是跳得越高轉的圈數就一定越多。（記者 葉真 謝詩涵）