田径跑道上的技术革新

运动科技田径田径跑道上跑道上的装备技术革新的装备技术革新张阳张阳200911011011教育学部教育学专业教育学部教育学专业目录目录Chapter1田径钉鞋田径钉鞋Chapter2田径服装田径服装Chapter3起跑器起跑器Chapter4田径跑道田径跑道Chapter5起起/终点计时装置终点计时装置Chapter6讨论讨论No.1田径钉鞋田径钉鞋当人的奔跑速度达到每秒6米时，脚掌承受的负荷约为体重的4倍，跳高跳远时增大为7倍，强烈的振荡会传到脚踝、膝部、髋部以至脊柱和大脑。26块骨头，33个关节，20块肌肉，100多条韧带，数以千计的神经末梢和血管人的脚是艺术和工程学的杰作。打从人类祖先直立行走后，我们便把体重完全交给了双脚，让它承受着比四肢动物成倍的负荷。根据测试，跑鞋重量每增加100克，运动员的体能消耗将增加1%。美国短跑名将卡尔刘易斯打破百米世界纪录时的跑鞋只有115克重；“田坛阿甘”迈克尔约翰逊的“金缕鞋”重量仅116克，玛丽安琼斯的“水晶鞋”则只有99克加拿大“黑豹”贝利的跑鞋被形容为“带钉的袜子”。卡尔刘易斯玛丽安琼斯迈克尔约翰逊刘易斯刘易斯陶瓷钉鞋陶瓷钉鞋早在1991年东京田径世锦赛上，美国运动员刘易斯以9秒86的成绩打破百米世界纪录时，他脚上的跑鞋就轰动了世界，因为那双鞋的重量只有115克。由于鞋底镶着轻盈而坚固的陶瓷鞋钉，陶瓷耐磨，钉子附近无任何附着物，因此鞋的重量减轻了20克，当时这双鞋的价格为十几万美元。玛丽安玛丽安琼斯琼斯水晶鞋水晶鞋琼斯的那双超凡脱俗、好像艺术品一样的“水晶鞋”由极其昂贵的透明塑料制成，总重量只有3.5盎司（约合99克），是有史以来最轻的运动鞋。为了减轻重量，这双鞋没有后跟，因为用高速摄像机以每秒500幅的速度拍下琼斯比赛的英姿后，科研人员发现比赛时她后跟从不着地。约翰逊的约翰逊的金缕鞋金缕鞋2000年悉尼奥运会上，美国短跑名将迈克尔约翰逊的“金缕鞋”一露面，更是吸引了全世界运动员的眼球。约翰逊在1996年亚特兰大奥运会上曾夺得200米和400米跑两枚金牌，赛后他希望他的运动鞋赞助公司能为他制造出更为精良的跑鞋。科研人员花费了3年的时间进行“金缕鞋”的研发。由于约翰逊的年纪偏大，研究人员在研制时必须首先确保约翰逊安全的前提下尽量减少其足部的负担。研究人员为他特制的这双仅有116克重的跑鞋也许是世界上最昂贵的跑鞋，鞋面全部由24K纯金制成的颗粒包裹，在闪光灯下金光灿灿。博尔特博尔特黄金黄金PUMA顶级赛跑钉鞋TheseusII型鞋款诞生了。该鞋款由合成皮革制成，在鞋面上运用了网状材质，以确保最大限度的透气性能而；材质的坚硬度加强了冲刺阶段的效率。博尔特在打破世界纪录时穿着的就是TheseusII型鞋款，Puma则特别在北京为这款携伴他度过生命中最辉煌10秒的鞋履制作了黄金版本。我们来听听博尔特对这双黄金战靴的评价：“这是我穿过的最好的短跑鞋，它很轻盈，它拥有我所需要的支撑力，同时又拥有一个柔韧的鞋面。我希望他们永远不要对这双鞋有所改变。”刘翔刘翔红色魔鞋红色魔鞋2004年，刘翔征战雅典奥运会脚上所穿的是美国耐克公司为其设计的一款最轻的钉鞋，被称为“红色魔鞋”的这种钉鞋鞋帮采用特殊的穿孔设计，足尖处运用了“锁定”系统，弹性的底板上有5个可换位的鞋钉，重量比当年给刘易斯和约翰逊设计的跑鞋还轻。说起刘翔的成功，不得不提及他的特制跑鞋。在这届奥运会前的巴黎田径世锦赛上，世界著名体育用品制造商耐克公司为刘翔提供的新款跑鞋，再一次吸引了人们的眼球。刘翔的特制“红色魔鞋”由皮革制成，在鞋帮处采用了特殊的穿孔设计，在足尖处运用了锁定系统。这双鞋的鞋底更是隐藏着大的学问：轻薄的鞋底提高了对冲击力的保护；链接式前掌设计对运动中的双脚起到了保护作用，5根可拆卸的鞋钉，可以提供更强的抓地力。这双鞋让穿者倍感舒适的同时，也使技能得到最充分的发挥。难怪赛后的刘翔对新跑鞋评价时说：“它非常轻，在上下栏衔接时感觉特好。”No.2田径服装田径服装凯西凯西弗里曼弗里曼快衣快衣在2000年悉尼奥运会上，澳大利亚著名短跑运动员凯西弗里曼夺得了女子400米冠军。她的带帽连体运动服也顿时轰动了全世界，一举成为全世界“弗迷”们追捧的对象。里曼的带帽连体运动服，是一家世界著名体育用品制造公司花了6年多时间呕心沥血的作品。它的正式名字叫“快衣”（Swiftsuit）。在设计这件运动服时，研究人员充分考虑到了空气动力学原理、合身度和接缝安置等一系列问题。它的每一处都充分体现着最新的科技成果：“快衣”按人的体形被分成29个部位进行缝制，缝口不用线而是用特殊的热能接合，这使得运动员穿上它之后，感到全身舒适而不紧绷；“快衣”的缝口全部集中在背后，这将有效地减少空气阻力。此外，根据空气动力学原理，“快衣”在不同部位使用不同质地的材料，例如在人体最聚热的部位设置透气布块，以达到理想的体温调节效果。总之，“快衣”是运动分区流线型技术专利设计出来的世界上最好的田径比赛服装。No.3起跑器起跑器助助你一跃而出你一跃而出1927年美国教练布雷斯纳汉发明起跑器，直到1937年才被国际田联认可。今天的起跑器不但牢固舒适，而且便于调节距离和角度，运动员“蹲踞”其上，身体如同蓄势待发的压缩弹簧，能在最短时间里摆脱静止状态获得最大初速度。田坛巨星杰西欧文斯在1936年柏林奥运会百米赛中创造10.3秒的世界纪录时，是从自己挖掘的“起跑穴”里腾跃而出的。当年的运动员比赛前人手一把铁铲，在起跑处的煤渣地上匆忙挖好两个坑，以便安顿自己的双脚，于是“挖坑水平”也成了田径技术的组成部分。“起跑穴”不仅形貌参差，而且脚掌塞进坑里后处于地平面以下，起跑时很容易刮住脚尖影响成绩。No.4田径跑道田径跑道跑道春秋1896年雅典奥运会帕纳辛奈科体育场的U形跑道为滚压后的泥土层，无论表面平整度和软硬均匀度都使运动员的技术发挥受到限制。1900年巴黎奥运会的跑道是林场中的一片草地，脚下的绵软和滑动使这种“草上飞”很难创造出好成绩。1904年圣路易奥运会，华盛顿大学体育场铺设了第一个煤渣跑道，透水性和摩擦力均得到改善。此后一直到上世纪60年代，跑道材料基本沿袭了煤渣与泥沙、石灰混合的“配方”，但疏松的地面影响后蹬的反弹力，而且一场激烈比赛后，跑道往往被践踏得千疮百孔、如同犁过的田垄。若遇到雨天，运动员简直成了“玩泥巴的孩子”。平整和维护跑道历来是体育场管理工作的沉重劳动。1968年墨西哥奥运会上，人类的百米成绩第一次跑进10秒以内。固然高原空气的稀薄有利于提高成绩，但吉姆海因斯创造出9.95秒世界纪录的最重要原因，却是大学城综合体育场首次铺设的塑塑胶胶跑跑道道。塑胶跑道：划时代的革命塑胶跑道：划时代的革命所谓“塑胶跑道”，是由聚氨聚氨酯材料制成。1937年德国化学家拜尔发现异氰酸酯与氢的聚合反应，从此将聚氨酯引进了现代化学工业。这种合成材料的许多性能优于天然橡胶和塑料，无论强力、硬度、弹性的可调范围都更宽泛，一时成为建筑界的新宠。聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。制备来源由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作用而成的高分聚氨基甲酸酯子化合物。聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有NHCOO单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成，反应式如下：N=C=O+HONH-COO1963年聚氨酯跑道开始用于田径比赛并立刻引起各国重视，国际奥委会很快正式承认了这一“新生事物”，墨西哥奥运会之后，塑胶跑道便成为国际田径比赛必备的基本设施了。塑胶跑道的厚度约13厘米。横剖面由3层构成，很像一块正胶海绵乒乓球拍：跑道平坦坚实的碎石地基如同乒乓球拍的底板中间的沥青层如同海绵表面的摩擦层则相当于乒乓球拍上的胶粒。运动员奔跑在这种大面积的“海绵拍”上，脚步落地时能有效减少震荡，向后蹬伸时能获得地面形变势能所回授的推力，因此大大增加了奔跑的效率。跑道表面的坚牢、平坦、均匀也有利于定型化技术动作的充分发挥，这便是除了短跑、跨栏、中长跑外，所有和助跑有关的项目如跳高、跳远、标枪等成绩全都因塑胶跑道的问世而“水涨船高”的原因。“更高、更快、更强”的奥运精神永远激励着选手去创造新的奇迹。塑胶跑道不论冬夏和晴雨都“本性不改”的全天候优势，耐磨、耐油、耐辐射的可贵品质，令人悦目赏心、精神振奋的鲜艳色彩，运动员不慎摔倒后的安全程度，都是任何其他跑道所不能比拟的。今天塑胶跑道的生产和铺设技术不断改进，全塑型、混合型、颗粒型、卷材型百花齐放、争荣并茂，已经从大型体育场馆一直铺设到了小学校的操场。柏柏林林奥奥林林匹匹克克体体育育场场馆馆的的蓝蓝色色跑跑道道No.5起起/终点计时装置终点计时装置计时是竞赛运动的基石，是一切速度型运动成绩的量化形态，让快和慢的比较成为可能。奥运百年间，运动计时手段的变化不啻霄壤，精准、可靠、快捷和直观是人们始终不懈的追求目标。1896年第一届奥运会上，秒表刚刚问世不久。当计时员从黑色衬布上看到发令枪烟升起而按动拇指时，受生理反应速度所限，计时误差可达0.2至0.5秒。这对于百米赛来说相当于2到5米的距离。浪琴于1879年创造出世界上第一只计时秒表后，在1969年又再一次率先生产出世界上第一只石英表。浪琴表的另一项就成就是运用石英震动的特性而产生跳字显示，成为首只采用液晶体显示的计时器。1979年，浪琴更推出了当时世界上最薄的腕表，表身厚度小于两毫米。这些发明奠定了浪琴表在创作意念以及制表科技的显赫地位。手手动动秒秒表表左左图图：1 19 94 40 0年年伦伦敦敦奥奥运运会会终终点点计计时时设设备备自动自动秒表、终点照相仪秒表、终点照相仪1912年斯德哥尔摩奥运会上，秒表首次以电动代替手动，并设置了实验性的终点照相仪。到了到了1932年洛杉矶奥运会，瑞士欧米年洛杉矶奥运会，瑞士欧米伽公司提供伽公司提供30块电动秒表，以块电动秒表，以1/10秒秒的精度记录了的精度记录了17项世界纪录。项世界纪录。随着运动竞技水平的提高，顶级选手的成绩日益接近。跑道上每每出现并驾齐驱，比肩到达，集体冲线的情景。人们也对计时系统提出越来越高的要求。光电管取代肉眼，起跑发令枪和计时器联动，石英技术问世，终点快速打印机使用，都为计时系统的升级换代注入活力。1968年墨西哥奥运会上正式被官方确认的缝隙扫描终点摄影技术更成为一个重要的里程碑，从此之后，在百米终点线楼梯上“排排坐”和“叠罗汉”的24名计时员永远退役了。冲刺：冲刺：“门缝里看人门缝里看人”如果把普通照相机的曝光比作一次“开门”，那么终点摄像仪的曝光则是通过一条极为狭窄的“门缝”，在高速的CCD摄像机中，这个“门缝”每秒钟连续开启2000次，相当于把一秒钟时间切成2000片，再将摄下来的2000条竖直栅格依次沿横向排列。于是这些“白驹过隙”后在时间轴上留下的“线”便“织”成了计算机屏幕上精确的“冲线图”。当然，“门缝里看人”难免把人“看扁”。如果运动员影像移动的速度快于照相机栅格移动的速度，人的影像就会变窄，反之影像就会变宽。难怪那些珍贵的历史性记录一幅幅看上去都有些像“哈哈镜”了。起跑：靠起跑：靠“蒙蒙”可不行可不行终点计时的精确只解决了“一头”的问题，另一头起跑线上计时的重要丝毫不亚于冲线。1960年第17届奥运会上，百米金牌得主哈里以10秒的成绩打破世界纪录，但却被裁判认定为抢跑。哈里向法院提出控告后被要求重跑，多亏他经受了考验并保住了金牌。这类纠纷在田径比赛中不胜枚举。今天的起跑线上，抢跑犯规监测系统同样达到了千分之一秒的精确度。从我们被一根针刺中到发出疼痛的喊叫，中间会有一个时间差。因为神经传递速度有限。据医学测定，人类对刺激的反应约为0.1秒。运动员从耳朵听到枪声到大脑对肌肉发出指令同样有诸多生理环节。因此哪怕起跑确实在枪响以后，但只要时间少于0.1秒便可认定为抢跑。谁也别想再靠着“蒙”和“猜”投机取巧了。安装在起跑器上和发令枪联动的传感装置，当压力达到男子29公斤，女子27公斤时便会被触发，并显示出运动员起跑反应的时间。抢跑违例者将会被自动召回。1988年汉城奥运会上，德国十项全能选手海格森虽然贵为前世界纪录保持者，但因为连续三次抢跑千分之一秒被取消资格。中国运动员刘翔在2004雅典奥运会上以12秒91的成绩平110米跨栏世界纪录，还要归功于他0.13秒的完美起跑时间。No.6讨论：讨论：运动赛场是否需要高科技武装运运动赛场是否需要高科技武装运动员？动员？聚合物跑道聚合物跑道鲨鱼皮泳装鲨鱼皮泳装双刃剑双刃剑20世世纪纪50年年代代以以前前，很少有专门的运动设施与装备，运动员穿着与常人无异的衣服，在一般的泥地或炉渣地面上比赛，他们使用的是用竹子、木头、金属、羽毛、橡胶等常见材料制作的运动器材。20世世纪纪50年年代代以以后后，运动员的动作技术基本成熟。为了不断提高比赛成绩，许多运动员、教练员就将目光转向采用了现代科技的运动器材、服装、训练设备和训练方法。科技这把双刃剑，究竟是把体育带向天堂还是地狱？赛场上不断出现令人叹为观止的高科技打造的“秘密武器”，如超级跑鞋、快速游泳衣、超级自行车等。当兴奋剂的危害出现之后，国际体育界才意识到科技的确是一把双刃剑，如果不善于约束，科技可能会毁了体育。现代科技给运动员提供了不少便利，使得竞技体育的观赏性也大大增强。然而，我们也要考虑到，不能为了满足视觉效果而忽略了体育竞技的本意是发掘人类的潜能。运动装备改变或改善了运动的外部状态，兴奋剂调节的是内部的生理状态，两者本质上有什么差别呢？Advantages一定程度上帮助和提一定程度上帮助和提高运动员成绩、训练高运动员成绩、训练水平、技术分析水平、技术分析使比赛更加公平公正使比赛更加公平公正让运动员更加舒适让运动员更加舒适尽可能地保护运动员尽可能地保护运动员免受伤害免受伤害推动国家科技发展推动国家科技发展让比赛更加精彩，更让比赛更加精彩，更加赏心悦目加赏心悦目Disadvantages无节制地提高科技含量无节制地提高科技含量有悖体育精神有悖体育精神高科技支持下的运动成高科技支持下的运动成绩不再代表着人类极限绩不再代表着人类极限兴奋剂等兴奋剂等“科技产品科技产品”对人体伤害极大，破坏对人体伤害极大，破坏公平公平不利于发展人类潜能不利于发展人类潜能总述总述我认为：事物的好坏是由事物两面性综合作用的结果。科技对体育事业的发展起了极其重要的作用。科技帮助我们提高了人类一个又一个极限。运动场上的高端体育科技不是科幻电影中的镜头，同样也照进了普通人的现实生活。我们在“更高更快更强”的口号下更加舒适地生活。只为一个成绩一个数字而服务的科技是不可取的，同时也是得不到他人尊敬的。这样的科技是毁坏人类美好生活的魔爪，而且它们不仅仅存在于体育竞争中。运动场上，应该是体育成就了科技，体育不应让科技绑架。体育终归是人类自然的竞争愿体育事业能沐浴在科技的阳光下Thats allThats allThank youThank you