想玩好冰壺，你先得學好物理

冰壺是冬奧會中比較不同尋常的運動項目之一，經常被拿來和沙弧球相比較。

由投手將一個大約42磅（19千克）重的冰壺石推出，兩名隊友則手持毛刷在冰壺滑行的前方快速擦刷冰面。這種清掃的動作會使冰的溫度升高，冰面變得光滑，從而減少冰壺石和冰面之間的摩擦力。

冰壺石在冰面上遠遠地滑行出去逐漸呈直線，選手們的最終目標是讓它到達營壘的中心。

只要超過了對方距離圓壘中心最近的冰壺石，在那之內的所有本方冰壺都可以得分，最後分數高的隊伍獲勝。

來自北不列顛哥倫比亞大學的物理學教授Mark Shegelski發表了幾篇與冰壺相關的物理原理的科學論文，幫助我們揭開了冰壺運動的科學面紗。

摩擦摩擦

摩擦力是影響冰壺運動的至關因素。

一旦冰壺石的速度變慢，就會開始朝一個方向偏轉，路徑變成弧線。如果是逆時針偏轉，冰壺石就會旋向左邊。如果是順時針，就會旋向右邊。

圖片：Paolo Bona/Shutterstock/Business Insider

對於一個逆時針旋轉的冰壺石，在它的前半部分，它運動的方向向左，摩擦力的方向則是相反向右。

在它的後半部分，運動方向是向右的，所以摩擦力的方向是向左。最重要的是，冰壺石前後兩部分的摩擦力大小並不相等。

這是因為冰壺在冰面上滑動時，有前傾的傾向。先走一步的前半部分會比後半部分產生更多的力，所以相對的摩擦力也會更大。

如果在平滑的桌面上用倒置的杯子進行實驗，就會看到杯子朝右旋轉。因為杯子後部（側轉的方向向右）的摩擦力比前部（側轉的方向向左）小。

但當運動員用毛刷瘋狂地擦掃冰面之後，冰壺石的運動就呈現出了不同的結果。

Shegelski認為，球員擦刷產生的高壓使得冰壺石前方的冰面變暖，形成了一層非常薄的液體薄膜。

融化的冰起到了潤滑劑的作用，使得冰壺前方的摩擦力變小。

這時冰壺石前部向右的摩擦力比後部向左的摩擦力小，因此冰壺石就變成向左旋轉前進。

圖片：Dina Spector/Business Insider

冰壺和冰

冰壺運動的場地不是雪橇或花滑那樣光滑的冰面。

相反，製冰師會在凍結的冰面上噴洒上一層微小的水滴形成點狀麻面，因此冰場表面上存在很多突起的小冰粒。Shegelski說道：「這就像是土堆中間有很多小山谷。」

根據Shegelski的說法，如果是光滑的冰面，冰壺石的走線太過彎曲，球員很難將它趕向圓壘。但若在賽道的表面撒上水珠，就能保證運動員可以通過刷冰來改變冰壺石與冰面的摩擦力。

除此之外，冰壺石的材料是一種防水性好的特殊花崗岩製成的，它的底部有一點輕微的傾斜。這種「防水」的特性讓冰壺石不會被冰面吸附並卡住。

刷刷刷的目的

在冰壺比賽中，擦刷是個至關重要的動作。在冰壺石被擲出後，它會改變冰壺石的路徑。

Shegelski表示，擦刷的動作通過加熱冰面和減少摩擦力，令冰壺石的旋轉角度變小，從而讓它的路徑變得更直。

與沒有任何干擾相比，在冰壺石前方大力地擦刷冰面，能讓冰壺石前進數米更遠。

Shegelski說道：「如果投手擲石的速度太快，掃冰的遠動員什麼也做不了。但如果速度合宜，其他球員就能將冰壺石引向目的地。」

雖然對負責擲石的投手沒有什麼體力要求，但每個負責擦刷的運動員都需要保持良好的體能狀態。

掃冰隊員會通過將自己的重量壓在刷子上，對冰面施加很大的壓力。

但「要將刷子不斷地快速來回移動，同時還要對冰面施加高強度的壓力，你需要有強而有力的手臂、背部和其他軀幹肌肉。」

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者 狗格格，轉載須授權

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！