海绵垫有什么用

7月27日首次参加奥运会的芦玉菲在高低杠项目中脸面朝下掉落，非常让人心疼。

非常难得是她很快调整好自己，平衡木与自由操的表现都很出色。

高低杠是女子体操特有的一个项目，它由一高一低两付杠组成，其中低杠高-厘米，高杠高-厘米。

芦玉菲是从高杆上方掉落，从视频目测掉落的高度约为3米，从这样高度下来的落地速度为Sqrt[2*3*9.8]=7.7m/s。

7.7m/s这个速度直接落地还是容易造成伤害的，特别是脸部更容易受伤。

芦玉菲能出色完成后面的动作，除了她的强大心理和能力外，保护垫也起到了关键作用。

一个人从高处落地发生碰撞，撞前具有一定的速度V初，撞后这个速度要降成0，那么根据动量定理：物体受到合外力的冲量等于物体动量的变化量，可以得到F=mV初/Δt。

用了海绵垫子落地缓冲时间Δt得以大大增加，从而F变小，人体受伤程度减小。

更进一步可用下面的物理模型分析。

图中最大的冲击力为kdmax,这里dmax为弹簧最大压缩量。

跌落过程可以分为两个时段，第I个时段是从跌落到海绵垫，第二个时段是海绵垫变形缓冲到最大dmax。

我们也可以把重力做功I和II过程合并，II时段弹簧做功。弹簧做功所储藏的势能就等于重力势能，于是从下图的分析可知最大冲击力与海绵垫的刚度系数k有关。

如果海绵垫很软，则k很小，那么力Fmax就很小(当然再小也不会小于2mg,这是因为向下冲的动力学不可能退化到静力学的mg)。

如果没有海绵垫,也就是直落地接水泥地面，k趋于无穷大，那么Fmax也就趋于无穷大，受伤就会非常严重(当然实际k也是有限值，但相对于人体保护来说还是非常大的)。

高低杠是在年的奥运会上才出现的。在此之前，女子运动员用的是和男子一样的双杠。由于双杠对肩臂力量要求很高，女子运动员的双杠表演不尽人意，因而才出现了为女子运动员设计的高低杠。

高低杠运动可以更多地利用摆动和惯性，而不是纯粹的肩臂力量，更适合女子运动员。

高低杠中的高杠约2.3米，低杠约1.5米，高、低杠间水平距离约0.45米（水平距离可由运动员根据自己身材或习惯在0.25米范围内调节）。运动员调节好距离后，往往会在手上、杠上涂些防滑粉。

高低杠比赛中，运动员通常是从一块有弹性的跳板开始，通过会有一系列的摆动、回环动作，并运用转、跳等特殊动作在高、低杠间移动。高低杠运动必须流畅，不能有停顿（停顿会被扣分）。动作可能包括双手离杠的筋斗、转体等17-18个不同动作，通常会在一分钟内完成。

高低杠比赛的评分主要看动作编排、握杠方法、移杠方式以及动作难度等。下法（落地前的最后动作）同样是高低杠比赛中的精彩部分，落地必须能够控制自己的身体，靠跨步或跳跃帮助平衡都会被扣分。

高杠之间的转换次数以及腾空动作的难度、转体的难度均有具体的要求。

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