需要多大的动量才能阻止一名跑卫?

从物理学的角度来看,橄榄球运动的核心在于克服惯性

2018年1月21日,在宾夕法尼亚州费城的林肯金融球场举行的明尼苏达维京人队和费城老鹰队之间的NFC冠军赛中,费城老鹰队的跑卫杰伊·阿贾伊 (36) 持球跑动。

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NBC Learn的“NFL橄榄球的科学”节目中关于牛顿第一运动定律的解释说,就像进攻线在球被开出之前在争球线上就位一样,静止的物体将保持静止,除非受到外力的作用。同样,一个物体——无论是冲向球场接球的外接手,还是冲入端区的跑卫——以恒定的速度和方向运动,将保持运动,除非受到不平衡力的作用,在大多数情况下,这个不平衡力是指反方向运动的防守球员。

第一运动定律与其说是一条定律,不如说是一个基于对物理力(如重力)拉动或推动物体及其受这些力影响的运动的研究而得出的科学概括。它是英国科学家和哲学家艾萨克·牛顿爵士在 300 多年前提出的三大运动定律之一。

牛顿第一定律的一个重要部分是惯性,这是静止的球员在开始运动时所经历的自然阻力,以及运动中的球员停止运动时的阻力。跑卫在等待中锋将球传给四分卫时处于静止状态。一旦比赛开始,跑卫会蹬腿克服静态惯性,接球,然后试图保持运动惯性,直到被防守队员擒抱,恢复静态惯性。


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一名球员的体型越大、体重越重,他的质量就越大,打破他的惯性所需的力就越大。这就是为什么一个 200 磅的跑卫会寻找快速向左或向右切入以躲避一个 250 磅的擒抱者——跑卫的质量较小,比他质量更大的对手更容易改变方向。在球的另一侧,质量更大的擒抱者会利用他更大的质量来产生足够的力来阻止对手的向前惯性。

内布拉斯加大学林肯分校物理学教授、《橄榄球的物理学》一书的作者蒂姆·盖伊表示,所有这些运动中的质量都会产生动量,或者牛顿所说的“运动量”。为了说明动量,盖伊指出,一名 215 磅的防守球员以大约每秒 33 英尺的速度冲向刚刚接到球的跑卫。在这种情况下,防守队员的动量将是相对静止的跑卫的三倍,并以大约三分之二吨的力撞击他。

然而,全速奔跑的防守队员面临着一个风险:持球者可能会躲开过于激进的球员。在这种情况下,正如牛顿第一定律所规定的,防守队员将很难改变他的惯性——也就是说,停止和改变方向。对于大多数球员来说,与其试图以至少相等的动量来抵消持球者的动量,不如将跑卫撞得失去平衡,以便让重力来完成一部分工作,这样做会更实用。

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