标枪投掷中的力学分析

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1、标枪投掷中的力学分析摘要：利用力学原理分析了标枪投掷小的投掷距离与助跑距离、投掷力、出手速度和助跑加速度ZI'可的关系，确定出任意条件下投掷的距离，并给出了一些计算结果。关键词：标枪，距离，结果o引言标枪是在外力作用下运动的，根据力的三要素研究投掷标枪的发力、投掷的时间、投掷的速度对投掷标枪距离的影响，对于投掷好标枪定冇重大意义的。投掷标枪的运动不仅与标枪的受力，标枪的初速度、作用时间有关，而II还与空气阻力有关。木研究是在理想状态下讨论了标枪投掷的距离与投掷力、投掷时标枪速度、助跑距离，助跑加速度Z间的关系，确定出任意条件下投掷标枪的距离，并给出了一些算例和分析结。1基本

2、力学原理被投掷的标枪作斜抛物体运动，从力学原理來看，斜抛物体抛出的距离s与抛出的初速度V。，抛出角＜1,重力加速度g以及出手点的高度H有关，其关系式为见图1,由于式（1）是在真空的条件下得出来的，所以按式（1）求出的距离定近似值。由式（1）可见，要加人投掷距离，就要加人标枪岀手时的初速度vo,ill手点高度H和适宜的出手角a标枪的出手角一般在32°〜38°（逆风时大约为32°〜36°，顺风时为34°〜38°）,运动员经过一定的训练都能够控制出手介在这个范围内。国1休枪运功紈进投掷距离与初速度V平方成止比，所以V。是决定运动成绩的一个重耍参数，标枪投出的初速度的大小与标枪投出

3、时所具有的动量大小有关，由动量定理对知，标枪动量的改变等于它所受到的投掷力的冲量的大小，即Ft二mvo-mv(2)式中F投掷力；t投掷力作用的时间，m标枪质量；vo投出时的标枪速度；v投出前的标枪速度由于标枪的质量是不变的，因此初速度vo的大小取决于作用在投掷方向上的作用力F的大小以及作用时间的长短，增大标枪出手初速度vo,一是加大投掷力，二是在符合规则和技术要求的条件下尽量增大投掷力的作用距离以此来增大力的作用时间，三是要冇合理的技术，以保证投掷力的作用方向与标枪运动的方向一•致。出手高度II取决于运动员的身高、秤长以及出手时的身体姿势，市式(1)可知，若初速度V。相同，

4、则当标枪的出手高度相差越大时，抛出的距离Z差也越大。2数值分析将式(2)代入式⑴,得:将式(2)代入式(1),得:r=(2aS

5、)"2(4)式中,S为助跑距离，3为助跑时的加速度,取(I=35,g=918m/s,II=215m,m二95kg,t=0.12s,F=40kg,由式(3),(4)得到不同助跑距离时的标枪抛出距离与助跑加速度之间的关系，见图2。取H=212m,m=85kg,t二0.Is,得到不同助跑距离、不同助跑加速度时的标枪抛出距离与投掷力的关系，见表1。&1你枪拠出料离9投毎力的X系Tab.IRehtKinshipbetxwenthnwdiManceandthr

6、nwfarceafIhejiwlinSi/mof(m•s*1)1011121314151617U)920204L745.549.453.257.160.964.S6S.672.576.3590.1203060-966.772.578.2SS.589.795.5101.2107.0112.8]IS.640SO・1S7.S95.5103.1110.8I1S.5126.2BJ.9M1.6149.2156.95099.3108.911&5128.1137.7147.4156.9166.6176.1185.7195.4204L745.649.55X357.160.964.S6K772

7、.576.4«l.2503060.966.772.57«.3«4.189.895.6101.4107.1112.911«.640甜・2S7.995.6103.3110.9IIK6126.3B4.0U1.7U9.4157.15099.4I09HIIS.6128.3B7.S147.5157.1166.7176.3IS5.8195.5204LS45.749.55S.457.261.)64.96K772.6T6.5他・3603061.166.872.67K4S4.)89.995.7101.5107.2112.9ll«.740虹3K7.995.7101.4111.0I1K7126.4

8、B4.1U1.SU9.5157.25099.5109.111&7128.4B7.9147.6157.2166.7176.4l«6.0195.6rti表1可见，在保持其它条件不变的情况下:增加助跑距离，可使投掷距离明显增加;投掷力增加10kg,投掷距离的增加并不明显；加大助跑加速度，投掷距离增加明显;投掷力作用的时间越长，投掷距离的增加越大，给出的计算结果是在理想条件下得到的，仅供参考。