动量矩守恒定理在转动中,当人体所受合外力矩为零时,则人体的动量矩保持不变,即Jωt=Jω0=恒量,此谓动量矩守恒定理。因为人体腾空后只绕重心轴翻转,此时无论是重力还是惯性离心力,都通过身体重心而不能产生力矩,空气阻力很小可以忽略不计,所以合外力矩为零。由此可见,该定理是研究体操腾空动作,尤其是空翻或空翻转体动作的理论基础。 由于腾空状态中的身体合外力矩为零,所以身体转动惯量J和角速度ω被约束为反比关系。而J的变化是主动性的,由J的变化将导致ω按反比例变化。因此运动员可通过改变身体姿势,来控制身体的翻转速度。其典型实例就是团身和展体,前者会加快旋转速度,后者正相反。 虽然在空中身体诸环节任何相互作用都无法改变其动量矩,但却可以在诸环节间重新分配之,这也是某些体操技术一要素。其规律是一个环节的运动靠另一个邻近环节的运动来实现。例如,做跳马前手翻前空翻时,推手后的立上体就是靠制动腿得以实现的。 为顺利完成空中翻转动作,除上述外,更重要的是在腾起一瞬间,要获得较大的初始动量矩。即在离开器械或地面的一瞬,在具有较大的转动惯量条件下,获得尽可能大的初始角速度。 因为动量矩是矢量,因此动量矩的守恒不仅其模量不变,其方向亦不变。我们之所以断言跳马“水平腾越前空翻”不可能成为现实,就是因为它违反动量矩守恒定理。 |