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速度滑冰是一种冰上滑行竞速项目,运动员滑跑时呈蹲屈姿势,借助窄而长的冰刀,通过两腿轮流蹬冰、收腿、下刀、滑进及与全身协调配合而形成的周期性动作来获得滑行的最快速度。冰刀设计得很薄,首先是为了蹬冰启动、加速时获得抓地力。毕竟刀刃是嵌入冰里的,蹬冰时可以提供一个垂直于冰刀的作用力。除此之外,还有一个重要的原因是:增大对冰面的压强从而降低冰的熔点,使接触面的冰熔化成水膜从而起到润滑作用。对于冰这种晶体来讲,熔化时体积是变小的,在压强比较大的时候,更倾向变为体积更小的液态,即其熔点会降低。这一点,可以从水的三相图中得到答案,如图乙所示。
运动员的衣服也蕴含高科技,通过实验发现,并不是越光滑的表面风阻就越小,恰恰是一种有肌理的凹坑结构面料,产生的阻力是最小的。在身体不同部位,凹坑结构的形状、大小、深度都是不同的。新款短道速滑服最大减阻率超过10%。
高尔夫球的表面布满凹坑与运动员的衣服的表面有类似的原理,球在空气中高速运动时的情况如图丙,球前端与空气剧烈冲撞,产生巨大气压,而球后方的空气被排挤开,后方气压减小,于是产生方向向后的压力差,这种压力差就是压差阻力,高尔夫球表面凹坑的作用就是将表层空气紧紧贴合在球面,使得空气与球的分离点更靠后,从而减小压差阻力。
(1)冰刀是通过的方式,增大了对冰面的压强,从而降低了冰的熔点,使冰熔化,从而起到润滑作用,以达到(填“增大”或“减小”)摩擦力的目的;
(2)其它条件相同时,图丙中球(选填“A”或“B”)是布满凹坑的高尔夫球,比光滑的高尔夫球飞得更(选填“近”或“远”);
(3)如图丁是高尔夫球在空中的运动轨迹(不考虑空气阻力的影响),高尔夫球最终会掉下来,是因为受到的作用。如果高尔夫球运动到最高点Q时,所受的外力全部消失,高尔夫球将(选填“静止不动”、“沿a方向运动”、“沿b方向运动”或“沿c方向运动”)。如果改成竖直上抛高尔夫球,球到达最高点时(选填“是”或“不是”)平衡状态。