オリンピックは終わりました。歴史上、物理学によって遅れたスポーツ愛好家はいますか?

4年に一度のオリンピックが閉幕しました。今回のオリンピックを振り返ると、開幕前からオリンピックの準備や推進に各関係者の注目が集まっていました。オリンピックの幕が正式に開き、世界中のアスリートもスタジアムでユニークなスポーツイベントを見せてくれます。

しかし、オリンピック大会はそれぞれ異なるかもしれませんが、すべてのスポーツを支配する基本的なルールは同じであり、それは物理学です。実際、多くの物理学者はスポーツ愛好家でもあります。彼らの好きなスポーツとそれに関連する物理的原理を見てみましょう。

量子粒子をサッカーに例える人

物理学者がノーベル賞を受賞したとき、メディアのプレスリリースのタイトルはこうでした: サッカー選手ニール・ボーアにノーベル賞を受賞物理。

ボーアが生まれたとき、現代サッカーはデンマークでの活動はまだ新しいものでしたが、彼の父親は地元にスポーツを紹介し、サッカー場を建設し、そこに行くたびに二人の息子、ボーアとハーナードを連れて行きました。これにより、ボーアは幼い頃からサッカーが大好きになり、幼い頃からプロサッカーの試合に参加するようになりました。彼は、20世紀初頭のデンマークで最も有名なチームの1つであるABコペンハーゲンのゴールキーパーを務めました。後に数学者となった弟のハーナードも、デンマーク代表サッカーチームの一員として 1908 年のオリンピックに出場し、最終的には銀メダルを獲得しました。

結局、ゴールキーパーよりも問題解決の方が面白いと感じたボーアはサッカーを諦め、選択したのは物理学を専攻するためにコペンハーゲン大学に入学したが、在学中は大学フットボールチームのゴールキーパーも務めた。彼が専門的な研究に集中したとき、サッカーボールと電子はまったく異なる運動法則に従っていることを発見しました。そのため、サイズが影響を及ぼしたに違いありません。ボーアが開拓した量子力学は、ミクロの世界の素晴らしい現象を理解するのに役立ちますが、古典物理学は、ボーアが愛したサッカーという巨視的な対象の動きを説明できます。しかし、マクロレベルのサッカーの動きを予測するのはそう簡単ではないようだ。 1997年、ブラジルのサッカー界の偉大な選手、ロベルト・カルロスのフリーキックが信じられないルートでゴールに飛び込み、世界に衝撃を与えました。

ニュートンの運動の第一法則によれば、物体は外力によって運動状態を強制的に変更されるまで、等速直線運動を維持するか静止しなければなりません。プレーヤーがボールを蹴ると、ボールに方向と速度が与えられますが、ボールを回転させる力は何でしょうか?バナナボールの鍵は「スピン」で、ボールの両側の空気の流れの速さの違いによって、ボールの軌道が変わります。ボールは空気中を移動し、対向気流はボールの周りを流れます。左側の反時計回りで発生する気流は、対向気流に重なり、気流の速度が速くなります。右側の時計回りで発生する気流は、対向気流の一部を相殺するため、気流が遅くなります。

# #ベルヌーイの定理によると、左側の圧力サイドが小さいので、右側のプレッシャーが強いです。空気の流れは右から左に流れる傾向があります。マグナス効果により、左右の圧力差によりボールに横方向の力が発生し、最終的にボールは左に移動してゴールに飛び込みます。

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ハイゼンベルクは外向的な性格を持ち、学業に優れているだけでなく、音楽、語学、登山、卓球にも優れています。彼はライプツィヒ大学でのすべての試合で比類のない選手であり、非常に競争力があったと言われています。 1928 年に中国人学生がハイデルベルクで量子論を学ぶためにドイツに来てからでした。それ以来、ハイゼンベルクの卓球のレベルは変わりました。学校の最初の1人から3人目の2人まで。そしてこの生徒は楊振寧の先生である周培源です。周培源は若い教授の物理学における才能を賞賛し、ハイゼンベルクも周培源の知識を認めていた。二人は年齢も似ており、卓球もとても好きで、とても気が合った。周培源氏は講演のために米国に行く前に、卓球のお茶会も開催した。その後、ハイゼンベルクは周培源の人柄、勤務態度、学業の資質、そして公の場で決して忘れることのない卓球の腕前を繰り返し称賛した。

卓球と言えば、その独特のスピンについて話さなければなりません。卓球ボールはどの方向にもかなりのスピンがかかる可能性があり、プレーヤーは次の 2 つの理由でスピンを使用します。 まず、回転するボールは回転しないボールとはまったく異なる軌道を持ち、そのためボールは不可能な角度や位置に到達することができます。回転せずに届く。第二に、対戦相手が回転するボールに反応するのがより困難になります。

トップスピンのボールに直面している場合、ボールをキャッチすると、ボールはラケット表面に下向きの摩擦を与え、ラケット表面は上向きの反動を与えます。ボールの勢いに合わせてコントロールするので、捉えたトップスピンボールは楽に空へ飛びます。

バックスピンがかかるボールに対峙すると、ボールを捕球すると、ボールはラケット面に上向きの摩擦を与え、ラケット面はボールに下向きの反力を与えるので、ボールは簡単にボールに当たります。ネットの底まで貫通します。

バックスピンしたボールがテーブルにバウンドすると、テーブルには前方への摩擦力が加わり、テーブルには後方への反力が加わります。ボールが十分に速く移動している場合、ボールはネットに向かって後方に移動する可能性があります。

ボールの回転は主にボールとラバーの間の摩擦によって引き起こされます。ラバーのプラス側の粒子が外側を向いている場合、ボールはより遅い速度で打たれますが、逆ラバー側の粒子が内側を向いている場合、ボールはより速いスピードで打たれます。そしてより速いスピードで。

舵をとって星空を眺める

オックスフォード大学のボートチームには、200年近い歴史があります。意外な物理学者がオックスフォード大学のボートチームのメンバーでした（下の写真、右）。彼は操舵手を務めているが、写真からは確かに強い男ではないようだ。

しかし、彼が現代最高の物理学者であるスティーブン・ホーキング博士であるとは決して想像したことがないはずです!ホーキング博士は人生のほとんどを車椅子で過ごしたと記憶されていますが、実際には筋萎縮性側索硬化症を発症する前はオックスフォード大学のボートチームのメンバーでした。操舵手はボート漕ぎには参加しないため、痩せていて声が大きいホーキング博士が操舵手の理想的な候補者となった。

操舵手に選ばれるには、ホーキング博士は身体的に非常に有利です。ボートは最も速いウォータースポーツと言えます。人や道具の重さはボートの速度を左右する重要な要素の 1 つです。重量が大きくなるほど、前に漕ぐときに克服する必要のある抵抗も大きくなります。用具の重量には厳しい規定があり、競技前に各チームの手漕ぎボートの重量が基準より低い場合は、鉛の重りを追加して重量を増やす必要があります。効果的に体重を減らしたいなら、人間の体重から始めるしかないので、私たちはボートに参加しない操舵手のアイデアを思いつきました。 1900 年のオリンピックでは、オランダのチームが優勝するために、体重を減らして手漕ぎボートの抵抗を減らすために、大人の車掌の代わりに 7 歳のフランス人の少年を起用しました。しかし、この現象を防ぐためにボート競技のルールが変更されました。レーシングボートは今ほど「スリム」ではなく、進化の過程で徐々に狭くなっていきました。これも、現代の手漕ぎボートの幅は8人乗りのボートでわずか30cmです。水の抵抗を軽減します。また、手漕ぎのオールはもともと手間のかかるてこでした。 1846 年、イギリスはレーシング ボートの両側にボートの外に伸びるオール ラックを設置し、オールの長さを長くし、パワー アームを大幅に延長しました。このようにして、アスリートはより少ない力で済み、ボートはより大きなパワーを得ることができます。これらの措置は、ボートがウォータースポーツのスピードの王様になるのに役立ちました。

物理学の世界でスポーツ愛好家は彼らだけではありません - カール・セーガンは中学校でスクールバスケットボールの選手でしたチームキャプテン。アインシュタインは熱心な歩行者で、毎日5キロを歩いて通勤していました。しかし、彼はテスラには遠く及ばない。テスラは非常に自制心が強く、毎日 12 ～ 16 キロメートルを歩きました。国際的に有名な核エネルギー科学者、銭維昌氏は陸上競技が得意です。全国大学競技大会に出場し、100メートルハードルで上位3位に入賞した。 ... 運動法則の研究で有名な物理学者ニュートンは今回のリストには載っていないが、編集者が好きなスポーツを見つけられなかったのは事実だが、それは彼の理論がさまざまな方向に向かうことを妨げるものではない。スポーツ。

参考文献

• [1]https://davidson.weizmann.ac . il/en/online/sciencehistory/scientist-who-found-difference-between-quantum-particle-and-soccer-ball [2]https://gregsttpages.com/archives/general -articles/the-basic-physics-and-mathematics-of-table-tennis/[3]https://davidson.weizmann.ac.il/en/online/askexpert/physics - table-tennis-aka-ping-pong

• [4] CCTV ドキュメンタリー「My Coach Newton」

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• [5] 著書「マイ・コーチ・ニュートン」

• [6] 「私、ハイゼンベルク」

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[7] 2010 年「物理学」第 2 号、「ハイゼンベルクと中国の物理学コミュニティ」 ジン・ジョンユ、ワン・シピン スペイン語「Fun」月刊 1 月号

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