利用动量矩定理解释跳水运动员在空中翻身的力学原理

求详细答案，越具体越好，很急很急

2024-11-07 06:17:49

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回答（1）：

运动员跳水时，在起跳时，身体会前，与竖直方向呈5到10度，使下肢有一个与身体垂直的速度分量，这时，运动员身体的各个部分都会对其重心有一个动量矩，且和动量矩不为零。
由于运动员在空中翻腾时，外力对通过重心的水平轴的力矩为零，设此水平轴为O轴，根据动量矩定理可知，运动员在空中翻腾时对O轴的动量矩守恒，等于起跳初的动量矩。
因为，动量矩L=Jw守恒，所以，运动员之所以能在空中作出各种动作，是因为他们能在内力作用下改变对O轴的转动惯量J。若转动惯量J减小，则对O轴转动的角速度会变大：反之，w会变小。设运动员飞身姿势时，近似的把整个身体看成是平展的，计算转动惯量时把其看成均质棒，设某运动员质量为m为60kg，身高为l为4000px，重心距脚底为整个身高的2/3，经计算，则此时其对O轴的转动惯量约为17.1kg/m^2。
而在空中翻腾时，运动员会把全身收成团身姿势，此时把运动员的整个身体等效成一个柱体来看待，其半径约为750px，所以其转动惯量约为 2.7 kg/m^2。根据动量矩守恒，团身姿势的旋转角速度是飞身的6.3倍。