独竹漂运动器材的力学分析

第二节　独竹漂运动器材的力学分析

在独竹漂运动竞赛中，由于南北方运动员体重存在较大差异，使用“传统”竹漂进行比赛，北方运动员客观上处于不利地位，为解决此问题，目前已成功研制出采用玻璃钢材料制作的竹漂和划竿，并在竞赛和训练中投入使用。从生物力学角度看，在材质特性和可塑性方面，玻璃钢材料都比天然竹材具有优势。

一、竹漂

对于竹漂器材而言，玻璃钢材料较天然竹材分别在竹漂的重心、表面和形状三个方面具有优势。

（一）竹漂重心

1.玻璃钢竹漂的重心恒定

竹材竹漂在水中浸泡后，会产生一定程度的形变，其重心也会随之发生变化；而玻璃钢竹漂无论在水中浸泡多久都不会发生形变，其重心自然也不会发生变化。因而可以判断，玻璃钢竹漂的重心要比天然竹漂更加恒定。对运动员来讲，使用玻璃钢竹漂比使用竹材竹漂更易于掌控运动中的重心。

2.玻璃钢竹漂的重心容易控制

竹材竹漂的重心位置和外形都或多或少存在差异。如果重心不在竹漂中轴线上，行进时则会造成竹漂左右摆动，在尾部形成扰流，这样不但增加了控制竹漂的难度，而且增大了划行中的阻力。在生产制作竹漂时，玻璃钢材料可以很容易地做到控制好竹漂的重心位置和笔直程度，而天然竹漂则不容易做到这一点。

（二）竹漂表面

竹漂在水中运动时，所受摩擦阻力的大小取决于竹漂表面的光滑程度和运动速度的快慢。在速度不变的条件下，竹漂表面越光滑，竹漂受到水的摩擦阻力越小；反之，则越大。竹材竹漂表面的光滑程度一般情况下是不易改变的，而采用玻璃钢材料则可以将竹漂表面制作的更加光滑，大大减小在水中的摩擦阻力。此外，在运动员站立的位置，可黏贴摩擦系数较大的软性材料，以增加站位的稳定性。

（三）竹漂形状(www.zuozong.com)

不同形状的物体在流体中会产生不同大小的压差阻力，其中纺锤体的压差阻力最小，即通常所说的流线体形状。独竹漂竞赛规则规定，竹漂的直径是0.16（±0.005）米。正是这上下0.005米的浮动范围，为竹漂制作成流线型提供了可能。利用玻璃钢材料的“可塑性”，在规则允许的范围内，将竹漂制成“一头大一头小”的流线体形状，可以降低水的摩擦阻力，提高竹漂漂行的速度。相对于竹材竹漂而言，其体积形状则是很难改变的。

二、划竿

在独竹漂运动中，划竿具有双重作用，一是作为有助于人体稳定的平衡器使用，二是作为使竹漂产生动力的桨具使用。无论是从划竿作为平衡器角度看还是从作为桨具角度看，使用玻璃钢材质制作划竿比采用天然竹材具有优势。

（一）作为平衡器使用的划竿

从划竿作为平衡器使用的角度看，抓握划竿的位置应是能够使划竿左右平衡的中部位置，划竿的重心应位于人体正中矢状面内（如图2-2-1）。因为只有这样才能使划竿重心与人体重心较好地保持一致，有利于人体保持平衡。保证划竿左右平衡，但是并不意味着整个划竿必须是均质的。因此，可以适当增加抓握位置的重量。在这一点上，使用天然竹材制作划竿是很难完成的，而玻璃钢材料却可以比较容易做到。

图2-2-1

（二）作为桨具使用的划竿

从划竿作为桨具使用的角度看，划竿是独竹漂获得行进动力的唯一器具。独竹漂的动力由划竿划水产生，划竿划水产生的动力大小与划竿的迎挡面和划水距离有关。划竿的迎挡面是指划竿在划水过程中，划竿正向迎挡水的截面积。划竿的迎挡面越大，产生的动力就越大；划竿的划水距离越长，产生的动力也越大。

在握竿划水过程中，一只手的握点作为转动点，另一只手臂发力，使划竿作弧线旋转，完成插竿、拉竿、出竿和回竿等划水动作。要完成好握竿划水动作除了要符合力矩转动原理外，在制作划竿时，还可以在规则允许的范围内，将划竿中部质量增大以及扩宽划竿两端的直径长度。至于划竿质量分布的确切数据，可根据握点之间的距离和扭转幅度，分别计算得出。