在剛剛結(jié)束的第15屆全運(yùn)會(huì)男子一萬米長跑決賽中，云南選手楊紹輝在已經(jīng)被套圈的情況下，為隊(duì)友蔣發(fā)坤發(fā)動(dòng)了一次“破風(fēng)助跑”，之后蔣發(fā)坤第一個(gè)沖過終點(diǎn)奪冠。

然而，現(xiàn)場慶祝的喜悅還未散去，就有隊(duì)伍提出申訴。經(jīng)裁判組仲裁之后，根據(jù)田徑規(guī)則——禁止被套圈的運(yùn)動(dòng)員為其他選手提供“速度幫助”，兩人的比賽成績被取消，金牌被山東選手獲得。

那么，這里所謂“破風(fēng)助跑”究竟是什么呢？

很多人看長跑比賽時(shí)會(huì)疑惑：為什么運(yùn)動(dòng)員總愛扎堆跑？尤其是中長跑和自行車比賽，選手們常常緊緊跟在隊(duì)友或?qū)κ稚砗?，很少有人愿意?dú)自領(lǐng)跑全程。這背后，正是“破風(fēng)助跑”的戰(zhàn)術(shù)在發(fā)揮作用。

簡單來說，它就是在跑步、自行車、速滑和賽車這些運(yùn)動(dòng)中，一名運(yùn)動(dòng)員緊跟在另一名運(yùn)動(dòng)員身后，以此來減少自己體力消耗的一種常見戰(zhàn)術(shù)。

不光運(yùn)動(dòng)員會(huì)這樣，大雁南飛時(shí)也會(huì)這樣，它們會(huì)排成“人”字形，領(lǐng)頭的大雁最費(fèi)力，后面的大雁利用前面同伴開辟的氣流飛起來就省力很多。

體育比賽中的“破風(fēng)”也是類似的道理，隊(duì)伍中的運(yùn)動(dòng)員會(huì)輪流到前面領(lǐng)跑，以團(tuán)隊(duì)互助的形式共同對抗風(fēng)的阻力。

從物理上講，這背后的核心原理源于流體力學(xué)，具體一點(diǎn)即所謂“空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)”（aerodynamics effect）。

根據(jù)流體力學(xué)，空氣阻力與速度的平方成正比，其公式為

其中 是空氣密度， 是運(yùn)動(dòng)物體相對空氣的速度， 是阻力系數(shù)， 是運(yùn)動(dòng)物體的迎風(fēng)面積。

所以，當(dāng)人體快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要用力推開前面的空氣，就像在水中跑步會(huì)感覺更費(fèi)力一樣。

而當(dāng)前面的運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)推開空氣時(shí)，他會(huì)拖拽空氣往前運(yùn)動(dòng)，這樣就他身后會(huì)形成一個(gè)風(fēng)速較慢、空氣壓力較小的區(qū)域，即所謂“尾流區(qū)”。

后方運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入這個(gè)區(qū)域后，其身體相對空氣的速度較靜止空氣中更低，從而減小了阻力，這就是所謂的“蹭風(fēng)減阻”（drag reduction for drafting）。

研究表明，在自行車比賽中，緊跟在前車身后的運(yùn)動(dòng)員，其體力消耗最多可以節(jié)省約30%。這意味著，在比賽的關(guān)鍵時(shí)刻，節(jié)省下來的體力可以用于決定勝負(fù)的沖刺。

當(dāng)然，破風(fēng)的效果并不是固定的，它會(huì)受到幾個(gè)關(guān)鍵因素的影響。

其中最重要的一點(diǎn)就是距離，后車跟得越近，減阻效果通常越好，有研究認(rèn)為在自行車項(xiàng)目中，保持0.3米到0.4米的距離是比較理想的。但如果靠得太近，反而會(huì)干擾前方氣流的穩(wěn)定。

其次，隊(duì)伍的人數(shù)也很重要，人數(shù)越多的隊(duì)伍能形成一個(gè)更強(qiáng)大、更穩(wěn)定的“氣流保護(hù)區(qū)”，處于隊(duì)伍最末尾的運(yùn)動(dòng)員感受到的阻力是最小的。

此外，運(yùn)動(dòng)員自身的姿勢也會(huì)影響效果，一個(gè)更蜷縮、更流線型的姿勢能進(jìn)一步減少迎風(fēng)面積，從而減小阻力。

為了準(zhǔn)確地了解破風(fēng)到底能節(jié)省多少體力，科學(xué)家們主要采用幾種研究方法。

最傳統(tǒng)，也最可靠的方法是“風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)”，就像把運(yùn)動(dòng)員或他們的模型放在一個(gè)巨大的、能人工制造風(fēng)的管道里，用精密的儀器直接測量他們受到的風(fēng)力大小，結(jié)果很準(zhǔn)，但成本很高。

另一種常用的方法，就是常常被記作CFD的所謂“計(jì)算流體力學(xué)”模擬，它是通過在電腦里建立運(yùn)動(dòng)員的虛擬模型，用復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式來模擬空氣如何流過運(yùn)動(dòng)物體或人體，這種方法可以很直觀地看到氣流的走向，成本也相對低一些。

隨著技術(shù)進(jìn)步，研究人員開始在真實(shí)運(yùn)動(dòng)場景中利用可穿戴傳感器等設(shè)備收集數(shù)據(jù)。例如，通過安裝在運(yùn)動(dòng)員身上的慣性測量單元（IMU）來監(jiān)測運(yùn)動(dòng)學(xué)和地面反作用力等生物力學(xué)參數(shù)。

綜合所有這些研究方法，我們現(xiàn)在對不同運(yùn)動(dòng)的破風(fēng)效果有了一些大致的了解。

除了前面提到的自行車項(xiàng)目能有高達(dá)30%的體力節(jié)省外，在大型的自行車主車群中，被包圍在中間的車手甚至能減少高達(dá)95%的空氣阻力。

在長跑項(xiàng)目中，研究也表明，跟在一名領(lǐng)跑者身后最優(yōu)可以獲得超過60%的減阻效果。

在游泳項(xiàng)目中，緊跟在前方選手身后也能顯著減少水的阻力，減阻率達(dá)到40%。

甚至在競走中，根據(jù)Zhang等人的研究，在最優(yōu)化的多人配速員隊(duì)形的情況下，CFD模擬預(yù)測了高達(dá)85%的減阻率，并通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

總之，破風(fēng)助跑是一種深植于流體力學(xué)原理的有效競技戰(zhàn)術(shù)，本身并無對錯(cuò)。但是，它必須在規(guī)則允許的范圍內(nèi)使用，否則將會(huì)破壞比賽的公平性。

來源：物含妙理

編輯：小赫Amyyy

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