了解你的奥运项目:迈克尔·菲尔普斯(即游泳)

Brett Zarda 审视运动员、水域和技术
北京 - 8月17日:2008年8月17日,在中国北京举行的2008年北京奥运会第9天,美国选手迈克尔·菲尔普斯(Michael Phelps)在国家游泳中心参加男子4x100米混合泳接力比赛后离开泳池。美国队以3:29:34的成绩创造了新的世界纪录。(摄影:Jeff Gross/Getty Images)Jeff Gross

每四年,我们都会观看。我们惊叹于羽毛球比赛,并对现代十项全能比赛感到好奇。在37个项目中颁发了300多枚金牌,我们的生活突然变得效率低下。为了帮助您深入了解,我们将继续进行“了解您的奥运项目”的每日特刊,回答一些关于迈克尔·菲尔普斯(和游泳)的科学问题,并提出一些疑问。

一切尽在计时

迈克尔·菲尔普斯(Michael Phelps)要感谢瑞士,他获得了八枚金牌中的第七枚。对观众和游泳者来说,菲尔普斯似乎几乎没有追上塞尔维亚选手米洛拉德·卡维奇(Milorad Cavic)在100米蝶泳比赛中。甚至菲尔普斯的母亲也举起两根手指,以为她的儿子获得了第二名。但由以中立著称的瑞士(我们确定这只是巧合)提供的技术表明,菲尔普斯令人印象深刻的长手指比塞尔维亚人早 触碰到池壁 0.01秒——这是游泳比赛中可能出现的最小时间差。

在过去的23届奥运会上,欧米茄(Omega)一直担任奥运会的计时员。欧米茄在制表方面的传统专长已被更先进的技术所取代,例如用于记录游泳比赛成绩的电子触板。该触板高三英尺,宽近八英尺,厚不到半英寸,于1968年在墨西哥城推出,以应对1960年的一场争议性判罚。在此之前,每条泳道分配有三名计时员和秒表。触板有三分之二浸在水中,每条泳道都有一个独立的触板。该系统对最轻微的触碰都有反应,但不会因泳池中的水流而触发。

“计时系统说明了一切,”菲尔普斯说。“我从未听说过那个计时系统出过错误。我唯一能说的是,我尽力比赛,发挥了最好水平,记分牌显示我第一个触到了池壁。”

卡维奇(Cavic)不那么确定。

“众所周知,技术并不完美。这有可能。一切皆有可能。手比眼睛快。可惜我们没有都以50.58秒的成绩完成比赛。我很乐意分享那枚金牌。”

触板声称精度达到0.001秒,但报告精度为0.01秒。欧米茄指出,泳池无法确保每条泳道的长度完全相同,因此时间被四舍五入到最近的百分之一秒。讽刺的是,塞尔维亚人抗议了比赛的初步结果,但根据被认为是决定性的高速视频画面,抗议被驳回。别看视频了;也许塞尔维亚人应该用卷尺量一下那条泳道。

不穿赢

有人注意到菲尔普斯在上述蝶泳比赛中有什么没穿吗?当并排的照片显示卡维奇穿着臭名昭著的Speedo LZR泳衣时,菲尔普斯只穿了泳裤。菲尔普斯为什么会在一个以微小差距决定的比赛中不穿整件泳衣?尽管普遍认为泳衣有效(耐克甚至允许其运动员穿Speedo),但间歇性使用却令人费解。Speedo的代表声称,泳衣提供的优势与泳姿无关,并且使用习惯是个人选择(尽管速度更快的比赛会更依赖于减少阻力)。但服装上的差异让我们能够想象(或者说,在零点零一秒的时间里)如果菲尔普斯穿得更完整,结果可能会有所不同。

Speedo

深水静流

虽然菲尔普斯并非在所有比赛中都穿着泳衣,但他比赛的泳池本身可能帮助他打破了七项世界纪录,赢得了八枚金牌。该泳池深度为三米,而传统的泳池深度为两米,从而最大限度地减小了波浪的大小。该泳池的宽度也比许多比赛泳池要宽,并且有一个新颖的排水沟系统,可以进一步缓解扰乱性的波浪。即使是看似静止的浮标,作为泳道分隔器,其设计也专门用于将水向下引导,而不是直接进入泳道。如果设计师约翰·比尔蒙(John Bilmon)如愿以偿,成绩可能会更快。一项对起跳台的修改(某种增加推力的挡板)未获管理机构批准,但将在明年的世界锦标赛上首次亮相。最初的计划还包括多孔墙壁以进一步分散波浪,但中国人显然因为价格而退缩了。也许英国人能在伦敦2012年奥运会上提供更多资金?

等待发令枪

期待的价值就这样没了。游泳比赛中的抢跳检测系统(也由欧米茄开发)将取消一名在发令枪响时立即起跳的游泳运动员的资格。通过知道人类对枪声的最小反应时间,欧米茄消除了抢跑的可能性。发令枪还连接到每个起跳台的扬声器,以确保每位游泳运动员同时听到枪声。

100米呼吸管

据我们所知,浮潜不是奥运会项目。那为什么浮潜管会出现在奥运游泳池里?原来,游泳运动员通常会使用浮潜管进行训练,以在自然呼吸的同时完善自己的技术。一种流行的型号是Finis Swimmer’s Snorkel,它采用专利的前置安装设计。中央安装的浮潜管允许游泳者保持平衡,而传统的侧面设计会比较困难。据Finis称,使用浮潜管游泳还可以提高CO2耐受度和最大摄氧量。一个名为“心肺帽”的附加功能紧密地贴合出口管,减小了其直径并限制了气流,从而将肺部的工作量增加了40%。

Finis

菲尔普斯的物理学

菲尔普斯究竟有多强大?伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)的流体力学研究人员在2008年北京奥运会前,为奥运游泳运动员提供了一些 独特数据。利用通常用于细胞和动脉流动的流测量技术,游泳运动员能够分析他们的划水和踢腿产生的力量。结合一个称为数字粒子图像测速(DPIV)的视频系统,教练们能够提出技术上的调整建议。

 

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