里约奥运落幕:这届的世界纪录就是用来打破的!

里约奥运会已经接近尾声,虽然一路磕磕绊绊,出现了诸如“蓝池”变“碧池”等小插曲。不过,从成绩上看,本届奥运会还是交出了一份令人满意的答卷:总共包括5大项,20小项在内,共有22项世界纪录被打破。

那么我们今天就来扒一扒,除了运动员自身努力外,还有哪些因素导致了这么多项的世界纪录被打破?

一、薄如纸的游泳纪录

本届奥运会被打破最多的就是游泳纪录,共有6项游泳纪录被打破。不可否认,本届奥运会游泳高手云集,来自美国的莱德茨基、瑞典的萨拉·舍斯特伦,以及英国的皮缇·亚当等,都纷纷碾压过去的世界纪录。

但是,相比于其他竞赛项目动辄几十年都难打破的纪录,游泳纪录的脆弱其实也跟科技的发展密切相关。

1. LED运动传感器

在游泳项目中,运动员必须冲破“压差阻力”、“波浪阻力”和“摩擦阻力”,三大阻力与速度、姿势都有非常大的关系。所以,如何获得最大的动力同时减小阻力,是每个运动员训练的目标。以前,只能靠教练根据经验来纠正运动员的泳姿和划水、打水等技术动作。现如今,很多美国运动员都在训练时,在身上捆绑LED传感器,利用高速摄影机拍摄整个游泳过程,并且记录下LED的运动轨迹。最后,将视频导入分析软件,利用相关算法转化为可视化图形,纠正泳姿和动作细节。这些LED传感器能够捕获运动员的每一个动作,细致到脚趾的角度,为提高运动成绩起到了重要作用。

2. 泳衣

提到泳衣的作用,大家都会想起鼎鼎大名的“鲨鱼皮”泳衣,2000年澳大利亚选手伊恩·索普穿黑色连体紧身泳装,一举夺得3枚金牌,使得鲨鱼皮泳衣名声大振。

一般情况下,人们会认为物体表面越光滑,阻力就越小。但是,科学家根据仿生学对于鲨鱼皮肤表面进行了研究,发现其表面呈鳞片和类似圆谷状的非光滑盾鳞结构,盾鳞沟槽方向与游动方向平行。正是这些沟槽结构,使得水分子在通过表面时,产生无数微型的涡流,使得产生阻力的“边界层分离点”推后,减小了阻力。人们根据这种原理,在泳衣上设计了百万个细小的棘齿结构,使游泳时能够降低3%的阻力。


后来,在2010年国际泳联规定了,比赛中禁止使用高科技泳衣,而且泳衣不得覆盖四肢等规定,才使得我们今天能够看见各种小鲜肉。否则,大家都裹得严严实实的,多没意思啊。

不过,我们现在依然可以通过对泳帽、泳镜、泳衣三者进行标记研究,寻找三者协同作用的最佳设计方案。据称,孙杨身上穿的“快皮3”泳装系统,能够减少16.6%的阻力和11%的氧气消耗。

3. 泳池

这个可能是大家都没有想到的,千万不要以为奥运泳池就是地上挖个坑再灌点水那么简单呦!

国际泳联自2008年北京奥运会开始,就开始推广3米深的标准泳池,相比于原来的2米水深,现在的泳池可以提供更好的浮力环境并且大大减小泳池底部的“粘性”摩擦力带来的阻力效应。


另外,为了防止水波激起过大的水花,泳池中安排了顺畅的排水系统,生成的涟漪可以迅速消散,让运动员更加行云流水;同时,为了防止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。

泳池还有1.5万个小孔负责调节通风系统,保证水温严格控制在25至28摄氏度之间。其实,水温每升高5摄氏度,水的粘性将降低10%。所以,想提高自己游泳成绩的朋友,不妨找个水温高一些的泳池试试。

最后,为了防止运动员忘记自己到底游了多少圈,泳池边还设置了数字记圈器。数字记圈器的一端被安置在每个泳道的底部靠近转身出,当运动员触壁后记圈器就会自动更新他们所游的圈数。

当然,我们也看到有俄罗斯媒体爆料,里约奥运会的泳池整体短了3厘米,所以才诞生了这么多的世界纪录。对于这一点,奥组委应该是利用激光测距仪认定过,最终的答案我们只能等官方说法。

二、超酷的自行车比赛

8月12日,在2016年里约奥运会场地自行车女子团体竞速赛预赛中,中国选手宫金杰携手钟天使以32秒305打破了自己和郭爽在伦敦奥运会上创造的奥运纪录。接着在首轮比赛中,两位姑娘又以31秒928打破她们在2015年世锦赛上创造的世界纪录。最终在决赛中以32秒107的成绩轻松夺冠。


同一天,在2016年里约奥运会场地自行车男子团体追逐赛决赛中,英国队以3分50秒265的成绩获得冠军,并打破世界纪录。

中国姑娘炫酷的运动头盔吸引了在场观众,而真正帮助他们打破纪录的,是她们脚下“快到起飞”的高科技自行车。这种自行车只有一个齿轮,无闸,科技含量颇高,是国家体育总局专门开发研制的。而英国队获胜的法宝,同样是让他们引以为傲的Cervelo T5GB场地赛车。据说T5GB的研发,应用了F1方程式赛车的技术,经历了数百个小时的风洞分析、压力测试和计算机模拟,最终在F1赛场上测试,造就了Cervelo迄今为止最强的场地战车。


Cervelo T5GB场地赛车


风洞实验

而在训练中,有些国家甚至已经开始启用增强现实智能运动眼镜,就是传说中的AR眼镜。在运动员训练时,自行车内的感应器会自动采集时速、脚蹬转速、单圈耗时等指标性数据,然后显示在运动员佩戴的眼镜上。根据这些实时数据反馈,运动员可以随时对自己的状态进行调整。虽然这种眼镜在比赛中被禁止使用,但这并不妨碍运动员在训练中广泛使用这种眼镜,从而让身体形成记忆,以应对比赛中的各种状况。

当然,在自行车赛场上,除了讲究高科技的装备,配合也极其重要。我们看到,高水平的自行车选手从来都是不即不离,衔尾相随的。这与大雁在天空飞行的队形非常类似,都是运用了空气动力学原理。尾随选手待在领骑者背后的涡流里,空气阻力会明显减小,这个大家可以理解。而有趣的是,后面选手因为削弱了涡流效应,也能够使前面的运动员受益,减小所承受的压差阻力,实现共赢。这就是为什么两位选手成双要比单独的孤骑速度更快。


双人骑行的空气阻力分布情况

三、传统项目的新突破

本届奥运会上,中国队破纪录最多的当属举重项目,中国选手龙清泉、吕小军、邓薇分别打破了所在组别的世界纪录。

而传统项目上比较难打破的田径方面,也频频刷出新的世界纪录。

埃塞俄比亚选手阿亚娜打破了由中国选手王军霞保持了23年的女子10000米世界纪录, 南非选手范尼凯克以43秒03的成绩打破男子400米世界纪录,还有链球等田赛项目的纪录等。

那么,我们不禁要问,对于这些传统项目,还有高科技辅助吗?

答案是肯定的!

美国光环神经科学公司发布了一款类似于耳机的“光环运动”装置。据称,它能够利用电流刺激大脑,活跃机体功能,使运动员的力量最高提升12%。一些国家的运动员已经开始利用这种设备辅助训练了。

Whoop Strap 2.0手环则是一款专为运动员设计的智能手环,主要用来在训练中检测皮肤导电性和心率,分析运动员身体在运动时所受压力是否过量,并提供纠错意见,对于激发运动员潜能,减少训练伤病起到重要作用。很多国家的运动员都在使用类似的专业手环。

而对于田径运动员的服装材料,各大公司也是各显其能,通过改造及简化构造使重量降到最轻。比如中国田径队选用耐克公司的AeroBlades技术,其服装和臂带、护腿等辅具都经过数百小时的风洞测试,可以引导运动员周围的空气流动,降低风阻。


阿迪达斯设计的EnergyBoost跑鞋,由发泡热塑性聚氨酯(E-TPU)构成,具有很强的弹性和减震特性。跑动时,其内部含微型密闭气泡的椭圆形微球的体积将增大10倍,产生的高回弹效应可反馈大量能量,为跑步者提供更好地前进动力。

当然,无论多么高端的科技,想要破纪录还是要靠运动员自己的努力和坚持,两者结合才能够发挥出最大的作用。世上只有一个人敢于完全不理会这些辅助设备,而地球上可能还没有人知道他的极限在哪里。


出品:科普中国

制作:中国科学院力学研究所老三

监制:中国科学院计算机网络信息中心

“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。
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  • 发表于 2016-08-22 00:00
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