減阻、防割、吸能……冬奧運動員的"戰(zhàn)袍"中竟然有這么多高科技!

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隨著2022年冬奧會的臨近,我們是不是越來越期待看到運動員們馳騁賽場呢?關注冰雪運動,關注運動員矯健身姿的同時,大家有沒有留意到他/她們的比賽服裝?

關于運動員的比賽服,有什么小秘密我們不知道呢?它又是怎樣為我們奧運健兒助力的呢?

其實,運動員的比賽服不僅要好看,還需要具備一定的功能,除了要滿足吸濕排汗、保暖等舒適性方面的基本需求外,同時還要考慮運動特點具有兼?zhèn)涮嵘\動表現(xiàn)等多重功能。一件好的“戰(zhàn)袍”,還能為運動員取得好成績提供有效的輔助。

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來源丨網(wǎng)絡

2022年冬奧會上運動員的“戰(zhàn)袍”可謂是集結了科學家們的心血,一件“戰(zhàn)袍”運用了許多現(xiàn)代高科技技術手段。富含科技力量的比賽服也早已運用到眾多比賽項目中了,如速度滑冰、短道速滑、高山滑雪、雪車等。

根據(jù)比賽項目運動的特點及著裝需求,作為包裹運動員身體面積最大的競賽裝備,比賽服也各有其特點。比如,冬奧會競速類的項目,運動員對比賽服的要求主要是四大類:快、護、暖、美,那科學家們是怎么將這些功能賦予在比賽服上呢?那讓小編來給你們揭秘吧~

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· 減阻

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來源丨網(wǎng)絡

冬奧會競速類的項目,為了最大限度地提高運功員的速度,這些運動員大都是穿緊身運動服。而運動員對緊身衣的主要要求就是減阻。單個運動員的空氣阻力包括摩擦阻力與壓差阻力。

減阻效果受比賽服裝面料的影響??諝鈩恿W中,一般用阻力系數(shù)來判斷布料的減阻性能,阻力系數(shù)越大,受到的阻力越大,減阻效果越不好。而阻力系數(shù)又與布料的氣動阻力成正比。這樣看來,布料的氣動阻力越小,阻力系數(shù)越小,運動受到的阻力也越小,那這塊布料的減阻效果也越好。

氣動阻力 =1/2阻力系數(shù)×氣體密度×迎風面積投影×氣流速度2

科學家們通過開展面料空氣摩擦阻力研究、風洞試驗等,模擬各比賽項目的場景和風速、運動員的比賽姿態(tài),對不同材質(zhì)的服裝面料進行探究,從它的空氣摩擦阻力、氣動阻力系數(shù)等指標來判斷這塊布料是不是具有良好的減阻效果。

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以速度滑冰緊身服為例,面料采用類似高爾夫球上的蜂窩結構的粗糙紋理結構,可以減少尾流的湍流現(xiàn)象,從而達到減阻效果。打個比方,高爾夫球和乒乓球,將它們用同樣的力甩出去,高爾夫球能飛得更遠,一是因為高爾夫球的質(zhì)量比乒乓球大,二是高爾夫球表面粗糙,阻力較小。不信,可以甩乒乓球試一試,將它大力甩出去,乒乓球不是直著飛出去的,而且你想要它直著飛出去,就要使勁投擲。因為乒乓球表面光滑,它在空氣中運動時會產(chǎn)生尾流湍流現(xiàn)象,所以受到空氣阻力較大。而高爾夫球表面凹凸不平,避免在空氣中運動是出現(xiàn)尾流的湍流現(xiàn)象,所以受到的空氣阻力也較小。

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一定規(guī)律的粗糙表面可以使滑雪服降低10%的阻力,表面粗糙的面料在50-60km/h的風速之間,阻力系數(shù)驟減。所以這跟我們的常識中的面料越光滑,阻力越小的認知相反。這主要是,在一定程度上,略微粗糙的材料能夠使得空氣在材料表面以較為平穩(wěn)的方式流過,以較好的方式引導風的流動,有助于降低壓差阻力。

此外,科學家發(fā)現(xiàn)裁剪、拼接也是減少阻力的關鍵。面料接縫方向與氣流方向一致或遠離迎風位置,可以減少拼接處褶皺而增加阻力

· 緊身服對能量代謝、肌肉的影響

其實,一件好的緊身服裝可以減少運動中的軟組織振動,在運動員做一些轉(zhuǎn)向、跳躍等高速、高沖擊力的動作時,壓縮性較好的緊身服可以緊緊地包裹住軟組織和肌肉,減少它們的晃動,從而減少運動員的軟組織或肌肉損傷。同時,適當并合理分布的服裝壓力,有利于減少不必要的肌肉振動,從而運動員可以減少體能消耗,有助于提升速度。

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來源丨張謙. 滑雪服曲線設計研究. 北京服裝學院.

就像圖中展示的那樣,緊身衣的曲線分割線從胯骨往大腿內(nèi)側傾斜,將該部位平行排列的大腿伸肌群(股外側肌、股內(nèi)側肌、股直肌)緊緊地束在一起,使它們有效地捆綁成一個整體,這樣可以減少運動員不必要的肌肉振顫,同時還能優(yōu)化運動員流線型,減少阻力。

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圖片來源:張謙. 滑雪服曲線設計研究. 北京服裝學院.

可能看到這,小伙伴們就不禁思考,壓迫感十足的衣服不會影響運動員的發(fā)揮嗎?那運動員想動一動是不是要比之前更費力呢?科學們也在思考這個問題,針對這種情況,他們對運動員在下肢緊身壓迫條件下,測量其三種肌肉收縮模式(等長、等動、等速)以及落地反跳動作的力量輸出和肌肉激活參數(shù),結果顯示,緊身衣不僅沒有影響運動員的肌肉力量、爆發(fā)力和縱跳高度等,反而在維持相似的力量輸出下降低肌電活動。換句話說,緊身服不僅對運動員的動作沒有影響,還可以減緩長時間運動產(chǎn)生的疲勞。

· 優(yōu)化運動員技術動作

在對緊身衣進一步的調(diào)查中,研究者發(fā)現(xiàn)緊身衣還可以優(yōu)化運動員的技術動作。結果顯示,穿著壓縮褲時,垂直地面反作用力可以減小9%,壓力中心移動速度降低14%且壓力中心位置更靠近內(nèi)測腳掌。這是動態(tài)平衡能力提升的表現(xiàn),從優(yōu)化運動員技術動作來提升速度。

2

冬奧會的項目大多具有沖撞性。像速度滑冰,冰刀要比普通冰刀長。稍不留神運動員就會受傷。高山滑雪項目也充滿了各種危險。因此,對沖撞性項目的運動服,要特別注意“護”。

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短道速滑采用的比賽服整體使用高彈性切割面料,大家想象一下,我們用刀切割紙張和切割泡泡糖是不是兩種結果?彈性越高,越不容易被劃爛。

在高山滑雪項目中,運動員被要求穿過旗門,這樣就會不可避免地產(chǎn)生一些沖撞,很多運動員的四肢經(jīng)常被旗門的軟桿抽打出現(xiàn)淤青。在最新研發(fā)的高山滑雪訓練防護服里,就采用新型柱狀排列式抗沖擊結構和新型吸能緩震材料。這種材料的面料可以有效減緩沖擊,緩解運動員穿越旗門時受到的抽打。

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3 暖

因為是在冰雪上比賽,我們不得不考慮運動員保暖的問題??蒲腥藛T思來想去,尋找到了兩種方法。一是從衣服面料下手,提升纖維的保暖率;二是利用主動加熱技術,將電能轉(zhuǎn)化為熱能,所以運動員衣服里裝電池可真不是一句玩笑話。在賽前、賽后和日常,我們的科研人員研發(fā)了“堡壘”綜合保暖系統(tǒng),給運動員的衣服上裝上電池。

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科學家們在運動員衣服里塞電池

來源 | 央視頻

但是,對于競速類項目來說,暖是科研人員放在最后考慮的問題。而且有的項目,如高山滑雪,它是要求衣服面料必須達到一定透氣性才被允許穿上場。因為對于比賽來講,運動員在上場之前已經(jīng)熱好身了,在賽場上他們只需要不受傷害,一直往前沖沖沖。比賽過程一般進行的較快,寒冷對運動員來講影響并不大。所以當“快”和“護”與“熱”有沖突時,科研人員會優(yōu)先考慮“快”和“護”。

4 美

對于冬奧會運動員的服裝,大家第一反應可能是:衣服設計的漂亮不加分,衣服就是給觀眾看的。其實不是,在比賽中,賽服的美觀有時也會給運動員加分。例如在自由式空中滑雪技巧中,運動員在騰空時,衣服的美觀會影響評委的打分。特別是衣服的色彩、圖案都有可能影響著比賽成績。

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滑雪項目服裝色彩模擬

來源 | 央視頻

當然也有人表示,不想再看到番茄炒蛋經(jīng)典配色了。我們都希望2022年冬奧會上的服裝可以是美麗、新穎、新潮的。

對此,設計師劉延嶺表示:在服裝版型上,將會更加時尚化,往國潮方向看起;在設計上,將會更加現(xiàn)代化,也許會采用更加現(xiàn)代化和抽象化的圖形;而在顏色和搭配上,將會挑選更加靚麗的色彩,體現(xiàn)我們獨特的國韻。

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來源丨網(wǎng)絡說到這里,大家是不是從新的角度對冬奧會緊身服有所了解?想不到一件衣服也能有這么多的“黑科技”。雖然這一件戰(zhàn)袍功能

強大,但不妨礙它平易近人,科研人員表示這件衣服可手洗也可機洗。

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大家伙是不是很想擁有這么一件衣服了~等到冬奧會運動員穿著他們的“戰(zhàn)袍”上場時,大家也不要忘了給他們的衣服點贊,這背后可是科學家們的心血呢!

文中數(shù)據(jù)來源:楊宸灝, 楊洋, 胡齊,等. 緊身服裝在冬奧競速運動項目中的研究與應用現(xiàn)狀[J]. 中國體育科技, 2020, 56(1):7.

審核專家:周立亞

東華大學服裝學院副教授

來源:數(shù)字北京科學中心

評論
汪得君
大學士級
冬奧會上運動員的“戰(zhàn)袍”可謂是集結了科學家們的心血,一件“戰(zhàn)袍”運用了許多現(xiàn)代高科技技術手段。
2022-02-09
薪火傳承
太師級
期待精彩的冬奧會,某些國家的外交抵制怕是羨慕我國的高科技設備
2022-02-08
甘戈
少傅級
學習了
2022-02-07