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物理学视角下呼啦圈的工作原理(5)

来源:学术堂 作者:原来是喵
发布于:2016-11-04 共3866字
  下面我们对驱动呼啦圈所需要的水平力做一个数量级的估计。体操用的呼啦圈的典型数据是:质量1.0 kg,旋转频率每秒钟2圈,回转半径0.4 m.根据(6)式,需要的水平力是66 N(牛顿),大约7 kg重。所以,连续运动十分钟以上,体力消耗也是很可观的。此外,为了保持身体上的水平力矩为零,脚和地面之间需要一个不断变化的水平力来达到平衡。这就解释了为什么常常看见健身者赤脚在有地毯的房间里玩呼啦圈(见图6)。表1是一个健身用呼啦圈的典型数据。直径是1.05 m,质量是1.0 kg,运动员腰部直径是0.25 m.频率的单位是每分钟的转数,是由按秒计算的频率乘60得出的。
  
  本文作者的孙女陈博雅在家健身房里玩呼啦圈
  
  最后,我们对金琳琳的“五环”特技表演做一个分析。在表演的第一部分,她把5个呼啦圈分别放在身体的不同部位进行转动。从照片和录像可以看出,5个呼啦圈的位相是不同的。身体的5个不同部位必须独立地保持每一个呼啦圈的顺利运转。不但要使身体的5个不同的部位根据呼啦圈的旋转位相来施加水平力,而且还需要给每一个呼啦圈适当的提升力,来保持在预定的水平面内旋转。这是非常困难的。表演的第二部分就更难了。她把5个呼啦圈分别按顺序从身体的低处提升到高处,然后顺次从高举在头顶上的手上甩出去。在这个过程中,对每一个呼啦圈都需要在适当的时间施加适当的额外的提升力,才能使整个表演流畅自如。
  
  参考文献:
  [1] http://web. mit. edu/invent/iow/hulahoop.html,“Fascinating facts about the inven-tion of the hula hoop by Knerr and Melinin 1958”,MIT Inventors of the Week,8/12/2012
  [2] Caughey T K. American Journal of Phys-ics,1960,28:104
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  [4] Balasubramaniam R,Turvey M T. Bio-logical Cybermetics,2004,90:176
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相关标签:物理学史论文
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