距北京冬奥会已过去了四年,然而,那些隐匿于比赛背后的硬核科技,直至如今依旧使人谈起来津津有味,它们不但令赛事变得更加精彩,而且切实地改变了我们对于诸多物理常识的认知。
猎豹摄像机的平衡之谜

在北京冬奥会的赛场上,有一台超高速4K轨道摄像机,它被称作“猎豹”,正是这台设备,让观众头一回看清了运动员的每个细微动作,这台设备是由总台自主研发的,它能够跟随速滑运动员进行高速运动,并且保持画面的极致稳定。
当“猎豹”处于匀速转弯这种状态的时候,它实际上是处于受力平衡这样一种状况的。尽管其此时运动方向正在发生改变,然而它所受到的合力却是为零的,而这恰恰就是它能够平稳拍摄并且不会出现抖动情况的物理原理所在。

高山滑雪的人造雪道
国家高山滑雪中心“雪飞燕”处在延庆海拔2198米的小海陀山那儿,这儿赛道总长度大概是3000米,垂直落差差不多接近900米。运动员从山顶迅猛地飞驰下来,每小时速度能够达到140公里。
滑雪板的设计目的不是为了增大摩擦力,板底保持光滑可以减少阻力,板刃是用来在转弯时切入冰状雪面从而保持稳定的那种程度,这种人造冰状雪的密度是每一立方米达到六百五十公斤,它比自然雪更能够承受压力。

人工造雪的物理变革
具有高效特性的造雪系统,是我国自主研发的,被延庆赛区所采用。在该赛区,造雪机把处于5℃以下状态的冷水,跟压缩空气进行混合后喷出。在零下25℃的低温环境里,水雾刹那间就冻结成为冰晶,进而形成质量上乘的人工雪。
这种“人工雪”的核心特点在于,其密度更高,并且内部结构更为致密,所以呢,它相比自然雪而言,更具备耐高温的特性。哪怕是在气温回升至0℃以上的情况下,赛道竟然依旧能够保持稳定状态,这一点为冬奥会能够如期举办提供了最为根本的保障。

开闭幕式的机械奥秘
2月4日,立春的那个夜晚,鸟巢上空绽放的烟花,借助数字化编排做到了毫秒级精准点火。最让人印象深刻的是闭幕式上,两位运动员推动着巨大地球仪,缓缓进入场地。

当那个地球仪缓缓地朝着光源逐步靠近之时,它映照在冰面上的影子愈发地短了起来。从机械能的层面予以审视,地球仪在做匀速移动的期间,其动能维持着恒定不变的状态,不过鉴于它的位置朝着更低的方向发生了改变,重力势能出现了减少的情形,所以机械能的总量实际上是处于减少的态势之中。
冰壶比赛的擦冰玄机

国家游泳中心“冰立方”里头举办着冰壶比赛,运动员手里拿着冰壶刷,在冰面之前迅速地摩擦。这个动作看起来好像挺简单的,然而却蕴含着深刻的物理原理:摩擦产生热量,使得冰面一下子融化成一层极其薄的水膜。
这层水膜可极大程度减小冰壶底部与冰面之间的摩擦系数,使得重达19.1公斤的冰壶滑行得更为远。与此同时,借助对擦冰位置的把控,运动员能够细微调整冰壶的弯曲线路从而躲避防守壶,达成精准投掷。
绿色场馆的能量革命

北京冬奥会,首次大规模运用二氧化碳跨临界直接制冷技术来建设冰场,在五棵松冰上中心,常温状态下的液态二氧化碳,被进行加压储存,当压力释放之际,它迅速地汽化,进而吸热,达成高效制冷。
这些场馆,百分百运用绿色电力,其主要源自河北张家口地区的光伏发电以及风力发电。在整个冬奥会举办期间,借由这样的方式,减少了大约12.8万吨标燃煤的使用量,切实达成了运用科技来守护绿水青山的目标。
到最后还想问一下你,要是让你借助“猎豹”摄像机,从天空的角度去俯瞰高山滑雪的赛道,你认为自己能够看清楚运动员滑雪板滑过之后留下的雪痕吗,欢迎在评论区域分享你个人的看法,点赞并且转发出去,让更多的人知晓冬奥背后所蕴含的中国智慧!
