短道速滑混合团体2000米接力金牌！单板滑雪男子坡面障碍技巧银牌！短道速滑男子1000米A组包揽金银！自由式滑雪女子大跳台金牌！自由式滑雪空中技巧混合团体银牌！……冬奥赛场上捷报频传！大家更是看的激情澎湃！
不知道大家有没有注意到这些运动项目都有一个共同的特点，那就是“快”。胖科今天就从物理的角度出发，和大家一起来聊一聊冬奥里的“速度”！
滑雪堪称是最古老的冬季运动，我们的速度第一站就从这个项目出发！
不管是单板滑雪运动还是双板滑雪运动，都需要两个部分组成，一是滑雪的人，二就是滑雪板了。运动员自然不必多说，咱们重点来说一说滑雪板的奥秘。
如果仔细观察的话，滑雪板的形状并不是一个直直的平面，而是一个微微隆起的拱形，为什么滑雪板要做成这个形状呢？这就要用压力和压强的关系来解释了。
通过简化模型我们可以看到，首先，当滑雪板受到来自运动员的力之后，拱起的形状有利于帮助力向两边扩散，最后再传导到地面上，分散了直接作用于地面的力，从一定程度上防止滑雪板下陷雪中。
其次，在滑雪板受到作用力下压的过程中，与地面的接触面积会变大，在压力不变的情况下，单位面积上的压强就会变小（P=F/S，P代表压强，F代表压力，S代表接触面积），也可以有效防止滑雪板下陷到雪里。
其实，这种拱形的原理在我们的日常生活中应用也是非常广泛的，桥梁、水坝等建设都有其原理的应用。
分析完了滑雪设备，咱们言归正传，一起来看看滑雪的速度究竟有多快？
2022北京冬奥会的高山滑雪项目分为回转、大回转、超级大回转和滑降四大项，距离落差也是依次顺序逐渐提升，滑降部分也就是落差最大的部分，自然也就是速度最快的部分。男子滑降落差一般在1000米左右，最高时速可以超过140千米/小时。
也许单单看这个数字体会还不是很深，我们可以和生活中的车速进行对比，一般情况下，我们驾驶车辆行驶的速度大概是60千米/小时，即使是在高速上，最高速度也不能超过120千米/小时，这样一对比，是不是就能感受到滑雪运动员的快究竟有多快了吧！
那么到底是哪些因素决定了滑雪运动员的最终速度呢？首先跟着胖科来做一下受力分析吧~
由上图的简化模型我们可以看出，运动员在从山顶往下滑雪的过程中，首先会受到重力的作用，其次是赛道对他的支撑力，以及包括地面和空气产生的阻力，在这三个力的共同作用下，运动员就会先具有一个加速度a，进而具有了速度v。
想要提升速度V，一是增加重力做功，也就是增加运动员的体重；二是减少阻力做功，首先就是要让坡度变得更陡，坡度陡可以在一定程度上减小摩擦力，其次，运动员在滑行的过程中要尽量将身体缩起来，形成一个迎风面积比较小的结构，根据空气动力学原理，这样做会使受到的空气阻力变小。
什么是空气动力学呢？空气在我们的认知中是没有任何形状的，但是在做力学分析的时候，我们可以将空气理解成一个隐形的充气垫，平时生活中我们与空气的接触相对来说都比较“温和”，但是当运动员以每小时几十千米甚至一百多千米的速度与空气发生碰撞时，空气就会给运动员一个作用力，这个力既是动力，也是阻力。
作为冬奥会上速度最快的项目雪车也是将这一原理发挥到了极致。
雪车在设计上整体采用流线型，前面比较窄、后面比较宽、前面比较小、后面比较大，而风会顺着流线型的车体流到后方，从而减小旋涡的出现，进而减小空气阻力。
什么是流线型呢？通俗来说就是指表面光滑、线条流畅的外部形状，一般没有大的起伏和尖锐的棱角。流体在流线型物体表面主要表现为层流，没有或者很少有湍流，这就保证了物体受到的空气阻力较小，也可以理解为空气都是绕着物体表面进行活动。除了雪车之外，日常生活中常见的火车、汽车等外形也都是这一原理。
冬奥会雪车项目中，雪车速度能达到160公里/小时，这就要求碳纤维雪车需低风阻、高可靠、可操控。我国首台碳纤维雪车，结合航空风洞实验和结构设计技术，实现气动优化，比国际同类产品风阻系数降低8%。
看到这里相信很多小伙伴就要问了，冬奥的比赛项目怎么会和航空风洞实验有关系呢？别着急，跟着胖科一起接着往下看↓
风洞是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状试验设备，它是进行空气动力试验最常用、最有效的工具。风洞实验就是根据相对运动原理和相似理论，在风洞中测量飞行器缩比模型的空气动力特性，并研究相应的流动现象与流动机理。
这个看起来方方正正的大箱子就是风洞，我国自主研发的国产雪车就是在这个风洞里经过了无数次的吹风测试。由于雪车比赛的特性，胜负往往就在几毫秒之间，因此，减小阻力是非常重要的措施，风洞实验能够更加真实、更加直观的感受风的力量和速度，为雪车实验提供精准的实验数据。
上文提到过，空气对运动员的作用力既是阻力，也是动力。在跳台滑雪的滑翔阶段，就是在某种程度上充当“动力”。在助滑阶段，运动员希望尽量的减少阻力，但是空中滑翔阶段，运动员们却希望空气阻力能够更猛烈一些，提供更多的升力，以便在空中的滑翔时间能更长一些。
在观看比赛的过程中，我们可以看到运动员在滑翔阶段，都会采用V字形姿势，这是为什么呢？其实在这项比赛刚开始的时候，运动员们都采用的是让两个滑雪板保持平行的姿势，但是在之后的比赛中，经过实验摸索，运动员们发现如果张开滑雪板，让雪板尾部相对，他们能够获得更好的成绩。这一点也得到了科学的证明：风洞实验证明，与雪板平行相比，V型姿势能减少28%的风阻，可以提供更多的升力。除此之外，这个姿势还能够增加选手着陆的安全系数，降低受伤风险。
为了使大众更好的了解2022北京冬奥会，科普冰雪运动知识，弘扬奥林匹克精神，中科馆特推出“科技冬奥”主题展览。共设计“冬奥之约”“冰雪之魅”“运动之秘”“科技之力”“未来之城”五个主题展区与序厅、冬残奥会展示区、教育活动区三个展示交流专区，向公众普及科技冬奥与冰雪运动文化。
速度滑冰与花样滑冰的冰刀是一样的吗？
运动员头上戴的头盔有哪些科技加持？
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趴在钢架雪车上疾驰是什么感觉？
……
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审核专家：郭亮 中国科学院力学研究所主任
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