尽管经历了数世纪的竞技和最近的奥运成功,冰壶运动背后的物理学仍未被完全理解。物理学教授托马斯·赫林博士解释了该项运动中冰摩擦和石头运动的复杂性。冰壶起源于1511年的苏格兰,其波纹冰面和扫冰技术令科学家们望而却步。
冰壶是一种选手将石头滑过冰面向目标推进,同时扫冰影响路径的运动,已困扰物理学家逾一个世纪。最近的冬奥会上,加拿大、英国、瑞典、瑞士、美国和意大利的队伍摘得奖牌。然而,Western Nevada College的托马斯·赫林博士指出:“过去一个世纪,许多人声称解决了其物理学,但实际上无人做到。”nn冰壶的冰面独特,具有波纹状,由喷水再冻结形成凸起,与其他冰上运动的光滑表面不同。这种纹理使建模复杂化,因为冰的形态随温度和杂质而变。赫林解释道:“由水形成的冰可以呈现多种形态,尤其是因为它依赖于环境温度和水中杂质等因素。”科学家们缺乏冰面滑溜的统一理论,主要有四种观点:压力熔融、摩擦热、预熔膜,或冰作为准液态固体。nn用扫帚扫冰会改变冰的摩擦力,影响石头的速度和旋转弧度。“归根结底,他们改变了石头运动的环境,”赫林说。关于扫帚材料——因过去丑闻现已标准化——和技术(如快速扫冰是否融冰,或通过捕捉冰粒影响弧度)的争论仍在继续。nn冰壶石头产自威尔士和苏格兰,底部凹陷带有“running bands”用于接触。与典型旋转物体反向弯曲不同,这些石头沿旋转方向弯曲,可能因侧向摩擦融化并重冻冰面。赫林倾向此观点,但承认争论未休。nn这项运动体现了混沌理论,小初始变化导致不可预测结果,使精确建模困难。受扫冰效果疑问启发,赫林强调科学演进本质:“科学不仅仅是事实集合。它是一个不断演化的领域。”冰壶运动员凭直觉调整技术而无完整物理洞见,此类研究可启发半导体物理等领域。最终,探索冰壶丰富人类认知,赫林认为。