冰壺運動三問

侯佳

冰壺運動起源于古老的蘇格蘭，是英國四大貴族運動之一。1924年，它以表演項目的形式在冬奧會上亮相，從1998年開始成為冬奧會正式比賽項目。但對于多數中國人來說，冰壺還是一項陌生的運動，直到溫哥華冬奧會上，中國女子冰壺隊的出色表現得到國內媒體的熱捧，人們才開始關注冰壺運動。不過，獨特的冰壺比賽確實讓很多人看得一頭霧水，到底該如何欣賞這一運動呢？

初次欣賞冰壺比賽時，人們都免不了對冰壺的造型感到疑惑。冰壺由花崗巖制成，極為堅硬，表面圓滑呈圓壺形，其上表面和下表面均為凹面。在冰壺頂部通常有塑料環形把手，靠一個從冰壺石中部通向另一端上的銷槽來固定。冰壺周身有顏色深淺不同的環帶，其中一圈顏色較淺的小環帶，被稱為擊打面。在制造過程中，整個冰壺石要高度打磨，唯獨該處表面光澤較暗，以便在撞擊中既有較大的接觸面，又保證冰壺石不碎。比賽用的冰壺底部是彎曲且中空的凹陷面，其與冰面的接觸面只是一個直徑為12.5厘米的環狀薄面，寬度僅3～5毫米。別小看冰壺，它可是價值不菲，國際大賽使用的一套優質冰壺價格高達十幾萬元，再加上其他裝備，冰壺比賽裝備的花費就需近20萬元，所以冰壺運動也被稱作貴族運動。

一個標準的冰壺比賽場地長44.5米，寬4.32米，場地兩端各有兩個由4個半徑分別為0.15米、0.61米、1.22米以及1.83米的同心圓組成的圖形，其圓心為中心點，外面的兩圓之間涂成藍色，里面的兩圓之間涂成紅色。冰壺賽道與我們平時看到的短道速滑或者花樣滑冰賽場的冰面有天壤之別，雖然都是凝結成一整塊冰，但冰壺賽場的冰面更像是一個巨大的“三明治”。澆筑的過程至少分三層，底層為初冰層，由普通的自來水澆筑而成，但是對冰面的硬度要求很高。初冰層做好之后要在上面刷白色的顏料，所以冰場會呈現乳白色。待白色的顏料涂刷完畢，還需要用紅、藍等色的顏料畫賽道，最后用純水澆筑上層冰面。上層冰面必須由純凈水制作，厚度達2厘米。最后，比賽前制冰師會用噴灑器向冰面均勻地噴灑水珠，以使冰面行程帶有露珠狀突起的小冰粒。

冰壺比賽的鞋子也十分特別，表面看跟普通鞋無異，實際上奧秘就在鞋底。鞋底上前后有兩個大圓盤，而且左右腳還不一樣，一只鞋底是橡膠制成的，摩擦力大，利于抓住冰面；另一只要確保投擲前身體平穩向前滑行，所以使用的是塑料材質，摩擦力小，方便滑行。

比賽時，當球員將冰壺擲出后，會有另外兩名隊員拿著刷子用力地在冰壺前方的冰面上擦掃，初看比賽的觀眾都覺得十分奇怪。實際上，這是為了延長冰壺的滑行時間和距離。刷冰用的冰刷是由塑鋼材質制成的，刷頭是絨面的。冰刷擦過的冰面會因快速摩擦生熱融化成薄薄的一層水，從而減少冰面摩擦力，讓冰壺滑行得更遠，同時還可以改變冰壺的滑行方向，保證冰壺按照既定的方向和位置滑行。冰壺運動員刷冰的長度可達約30米，通常需要在10秒左右完成刷冰動作，所以體力消耗非常大。據專家預測，刷冰可以使冰壺運行距離增加3～5米。

仔細觀察可以發現，運動員擲出冰壺后，冰壺并不是沿直線前進的，它的運動軌跡呈現一定的弧度。在此過程中，冰壺不僅有向前的移動，還伴隨著一定的旋轉。其實這主要是因為看似平滑的冰壺賽道其實是帶有微小的坡度的，高水平的投壺運動員會根據戰術的需要，給予冰壺順時針或者逆時針的角速度和不同的投壺直線初速度，以使冰壺能夠達到預期的運行軌跡。這和“斯諾克”十分相似，所以冰壺也有“冰上斯諾克”之稱。但是要注意的是，在干燥表面上，球體運動時前方受到的摩擦力比后方要大，且其旋轉方向和滑行方向是不同的。而在液態的冰面上則正相反，因為液態層減少了前方的摩擦，球體滑行和旋轉的方向是相同的。這也正是運動員刷冰的目的——使冰融化從而讓接觸面變得更光滑，以控制冰壺前進時的彎曲程度以及滑行距離。

了解了冰壺比賽的一些基本常識，看看你是否能輕易地解出下面這兩道題：

1. 冰壺由花崗巖鑿磨而成，質量為20kg，體積為8×10-3m3，則這種花崗巖的密度為 g/cm3，停在水平冰面上的冰壺與冰面的接觸面積為200cm2，則冰壺對冰面的壓強為 Pa。

2. 比賽時運動員可以用毛刷擦冰壺運行前方的冰面，擦冰時利用 的方式改變物體的內能，使一些冰融化成水，從而 （填“增大”或“減小”）滑動摩擦力。