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刘翔到底伤的是哪只脚?(物理分析)
热度 21 boxcar 2012-8-7 20:04
今天 17 : 20 ,匆匆忙忙地从实验室出发,冒着火热的夕阳赶回家,急着去观看奥运会男子 110 米 栏的预赛。还好,时间表是准确的,进家门的时候,中国选手谢文俊和夺冠呼声最高的美国选手梅里特所在的第 5 组正要开赛。看完了这一组,我为中国 110 米 栏有新人冲进半决赛而高兴。然后,观看刘翔所在的第 6 组的预赛。 发令枪响,刘翔一跃而起,可是,就在 1 秒钟左右的时间里,就看到他绊倒在了第一个栏上,。。。。。。我惊愕的闭不上嘴,电视机里传来解说员带着哭腔的声音。然后,看到刘翔痛苦地爬起来,单足跳回到通道,又折返回来,单足一步步地跳到 4 道最后一栏前,亲吻栏板,再一步步地跳到终点线。。。。。。最后,刘翔被轮椅推出了比赛场。 这是一次比 2008 年北京奥运会更让人错愕的突发事件。刚才上到网上,看很多人在质疑刘翔,毕竟“ 打栏的那只脚并不是伤脚,而是没有跨过去。 ”【 1 】因此,“阴谋论”和“表演说”的观点不免在一时间甚嚣尘上,估计以后很长很长时间也不会消失。在此,我们不禁要问——刘翔,你伤的到底是哪只脚? 其实,这个问题并不难回答,真正有伤的那只脚,应该是右脚,虽然打栏的是左脚。或许,有些持强烈质疑态度的观众会以为,打栏那一下导致了刘翔的脚受伤,然后无法完成比赛。实际情况却可能是这样的:刘翔的右脚有旧伤,难以发力,结果导致右脚蹬地跃起攻栏时起跳高度不足,导致左脚打栏,继而使身体失去平衡而被绊倒在栏后,此时本来就有伤的右脚着地再次受伤或引发剧烈疼痛,以致完全无法再受力,只能用单腿蹦跳这种方式尴尬地离开赛场和跳完全程。 如果从力学的角度去分析,打栏的那只左脚直接撞击并不很重而且不是牢固固定的栏板时,受到的冲击力不会太大,因此不会由于这一下撞击就受到伤害。毕竟在跨栏项目的比赛中,打栏不是啥稀奇事儿,即使在奥运会上也偶有发生,却罕见哪个运动员因为一次偶然的打栏而受伤难以自持的。相反,攻栏之前蹬地以提供向前上方动量的右脚,要跃起足够的高度就必须承受巨大的冲击力,是最容易受伤或者诱发旧伤的。而且,在失去平衡摔倒时,又是这只脚先着地再次受到冲击,可能加剧伤势。 一个 29 岁第三次参加奥运会的“老将”,用这样的一种很悲情的方式结束自己的有一次奥运征程,而不是像“菲鱼”那样通过一路摘金夺银最后完美收官谢幕,让包括我在内的很多人痛心。 希望刘翔能够早日康复! 参考: 【1】 曾庆平: 悲剧英雄 —— 刘翔倒下了 http://blog.sciencenet.cn/blog-281238-599936.html
个人分类: 科普|8081 次阅读|56 个评论
细胞结构及一个受力模型
热度 1 harveyho 2010-9-29 17:43
人体细胞构成可粗分为几部分: 细胞壁 (membrane) 细胞框架 (cytoskeleton): 由一精致的纤维蛋白网所组成,它决定细胞形状,抗机械外力。又细分三种: actin filaments (microfilaments):有两种形态G-actin与F-actin, 后者杨氏模量大致为2GPa. intermediate filaments microtubules 引擎 (mitochondria):储存并释放能量。秘方: 指挥中心 - 细胞核 (nucleus):含基因信息DNA... 生产工厂 (endoplasmic reticulum): 从mRNA获得指令合成生物分子 包装工厂 (Golgi apparatus): 从生产工厂产生的蛋白质必须经过包装工厂一系列的折叠,修整之后才能为细胞所用 垃圾处理中心 (lysozomes): 含有能分解metabolic byproduct, 错误折叠的蛋白质及吞噬的外部物质的酶 下图显示细胞大致结构【1】: 下图为胰腺细胞的电子显微镜图【2】: 图为三种cytoskeleton的显微图 【3】: 既然cytoskeleton承受主要外力,那么可以构建一个大致的细胞受力模型。 Gibson与Ashby建议把actin filaments的网状结构简化成如下单元模型【4】: 他们建议cytoskeleton弹性模量的一个数学模型: 其中 , , 及 分别为cytoskeleton及actin纤维杨氏模量,cytoskeleton及actin密度。他们发现当 时这个模型与实验数据拟合的很好: 参考文献: 【1】A. J. Vander, J. H. Sherman and D. S. Luciano. Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, 4th edn (New York: McGraw-Hill, 1985). 【2】C. Ross Ethier and Craig A. Simmons: Introductory Biomechanics - From Cells to Organisms 【3】Lodish et al:Molecular Cell Biology, 6th edn (W. H. Freeman Company, 2008) 【4】L. J. Gibson and M. F. Ashby. Cellular Solids: Structure and Properties, 2nd edn (Cambridge: Cambridge University Press, 1997).
个人分类: 新知旧识|8118 次阅读|1 个评论
聪明绝顶
phd9992000 2010-4-26 20:29
这是25日下午游览时拍的。 不能不佩服建造者的智慧。2个半尖拱组合起来,而不是一个拱,与自然界中自由塌落形成的拱形状非常相似。这样,桥面压力传递到拱脚,以向下的压力为主,水平力很小,非常有利于拱的稳定。 劳动人民智慧无穷。
个人分类: 科教感悟|2118 次阅读|6 个评论

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