物理学家讨论导致曲棍球击球的力

各地的曲棍球迷都喜欢一记响亮的耳光。它是游戏中使用最广泛的工具之一，负责这项运动最令人难忘的时刻。

这是所有顶级射手都完善的技能，包括东北大学的艾丹·麦克多诺和阿丽娜·穆勒，他们带领他们的球队进入了各自的豆壶决赛。

对于不经意的观察者来说，拍打看起来很简单：玩家将他或她的棍子腰或肩膀高高举起，然后用尽可能多的力量猛烈地“拍打”冰球。

但这一巴掌不仅仅是对力量的考验。这也是一种技术动作，取决于多种因素，包括曲棍球棒的“弯曲”、材料成分以及球员在冰上的大小和位置。

我们对运动的集体欣赏的基础是对在我们最喜欢的运动时刻起作用的物理定律的欣赏。是什么物理力量使传说中的耳光射中了它的奇观?我们请了一位物理学家揭开这个操作的神秘面纱。

当你深入研究它时，巴掌涉及相当基本的物理学，东北大学杰出的物理学教授Arun Bansil说。

“我们看到的所有事情都可以以一种连贯的方式思考——就像能量从一种形式转移到另一种形式一样，”他说。

以两种形式考虑能量是有用的：势能和动能。势能是相对于物体相对于其他周围物体的位置而储存或绑定在物体中的能量。在这里，曲棍球运动员的身体和他们的曲棍球棒含有势能。

动能是物体因其运动而拥有的能量。换句话说，这是球员在击打冰球时从身体和棍子转移的能量。

“巴掌射击是将一种形式的能量转化为动能，”Bansil说。

有效击球的标志是球员能够让冰球以高速穿过冰面或高于冰面。如果不是绝对的速度，他们应该如何超越对方球队的守门员?

但要做到这一点，他们使用弯曲曲棍球棒时产生的能量，将潜在的(存储的)能量转化为冰球的动能，Bansil说。

“如果球杆可以弯曲很多，这将使玩家能够向冰球传递更多的动能，”Bansil说，“材料的类型也会有所不同。

这种弯曲或弯曲是这项运动中一个完全独立的科学事业的一部分：棍子选择。曲棍球棒具有不同的规格，有利于特定体型和能力的球员。

曲棍球棒的弯曲度是通过测量曲棍弯曲的每一英寸施加在棍子上的压力来确定的。例如，一根 100 弯曲曲棍球棒需要 100 磅的压力才能将棍子弯曲一英寸。

在执行击球时，球员必须利用所有这些物理现象来让球传播。从后摆开始，滑冰者将他或她的棍子放回直立或平行的位置;然后，玩家以摆动的动作将棍子向下推向冰球，事先与冰接触以产生更大的弯曲。这个过程启动了上述能量转移。

球员将冰球再次送向球门的速度取决于球员在接触之前储存了多少能量。

“这种能量来自摇杆的弯曲，但也来自玩家本身的运动，”Bansil说。“如果球员滑得很快，并且他能够通过他的肌肉为曲棍球棒提供一些额外的速度，而冰球恰好已经朝着那个方向向目标移动 - 所有这些都将通过进一步提高冰球的接触速度来帮助滑冰运动员，”Bansil说。

这些基本的物理原理也远远超出了曲棍球比赛的范围——我们许多观众偶尔会认为这是理所当然的事实。

“无论是网球拍、棒球棒还是高尔夫球杆，它们都是相同的基本物理学。也就是说，你试图转换其他形式的能量 - 主要是弹性 - 并将其转移到你想要速度的物体中，“Bansil说。

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