中流击水看飞舟

中流击水看飞舟

科技之光

船速似箭，船形如梭，彩色的浮标隔开6个赛道，翻飞的桨叶如手脚的延伸，赛艇运动的确很像游泳。不过这里的“游泳者”是船，这片“游泳池”的面积也大得多。从1829年开始，牛津大学和剑桥大学在泰晤士河上的校际赛艇对决成为伦敦的一大盛事。奥林匹克之父顾拜旦也是赛艇高手，他亲自将赛艇项目安排进1896年首届雅典奥运会，可惜爱琴海湾的自然水域风高浪急致使比赛无法进行。1900年巴黎奥运会上，赛艇在塞纳河首次下水，此后便一直没有中断（图1）。赛艇运动按照乘员人数、使用单桨或双桨及有无舵手划分为不同项目，欧洲人一直高踞赛艇的霸主地位。英国名将雷德格雷夫在5届奥运会上获得金牌，9次蝉联世锦赛冠军，身患糖尿病后仍在2000年悉尼奥运会上力拔头筹，使他成为彪炳于史册的赛艇巨星（图2）。

（1）1829年牛津和剑桥大学在泰晤士河上的赛艇竞赛

（2）在2000年悉尼奥运会上赛艇比赛力拔头筹的英国名将雷德格雷夫，再次见证了永不放弃的奥运精神

1964年东京奥运会上，前苏联选手伊万诺夫在同东德选手赫尔的激烈争夺中用力过度而在终点线前短暂休克，但惯性前进的船仍以3.73秒的优势把他送上了冠军宝座。赛艇不像帆船能在风的鼓动下获得连续的动力，每当桨叶划水时，由于驱动力大于水的阻力使赛艇速度增加，一旦桨叶离开水面，这种驱动赛艇的“正力”便立即消失，船靠惯性继续运动，并在水的阻力作用下减速。作为一个运动系统，赛艇乘员的质量占70%以上，船体的质量不足30%，桨的质量在5%以下，三者的重心随时处于相对运动中。“回桨”动作和身体在滑座上的前移都会产生“负力”影响船的前进。赛艇动力的脉冲性变化带来速度的周期性波动。

如同跑步的快慢由步频和步幅决定一样，船的速度与“桨频”和“划幅”两个变量相关。每划一桨让船艇移动的距离叫“划距”，也就是比赛全程除以划桨次数，它反映了选手划水的效率。从桨叶入水、划水到回桨，各动作环节的时间比例叫划船的节奏，这些看似简单的“基本功”都有很深学问。

（3）桨架在赛艇结构中起着重要的作用

一条八人赛艇有20米长，仅60厘米宽。多亏这些远远伸展到舷外的桨架（图3），加大了桨的长度，并使船的宽度不受桨的限制。赛艇的前进靠桨推动水产生的反作用力，所获得动量的大小等于桨推开水的质量和速度的乘积。用宽阔的桨叶推动大质量的水低速运动，比用狭窄的桨推动小质量的水高速运动更有效率。从岸上观察，船桨可以视为物理学中“第二类杠杆”，即受力点在支点和施力点之间。桨叶作为相对不动的支点，将力量传到受力点桨架上推动赛艇前进。把封闭式桨拴改为活动式桨环，大大提高了划桨的幅度（图４）。