玻璃纖維撐桿本身顯然沒(méi)有能量,究竟是何種原因導致了它如此“立竿見(jiàn)影”的功效呢?我們如果以“剛性”的木桿和“柔性”的纖維桿進(jìn)行對照來(lái)做一番簡(jiǎn)略討論,將會(huì )看到力學(xué)中關(guān)于能量轉換的最生動(dòng)演示。
玻璃纖維桿由于重量大大減輕,使運動(dòng)員持桿助跑的速度得以猛增,而聚集在桿上的動(dòng)能是和助跑速度的平方成正比的。再說(shuō)“剛性”撐桿和地面的接觸是“硬碰硬”的撞擊,而“柔性”的纖維桿落地后則更像彈簧的壓縮,兩者造成的能量損失和對人體的沖擊震蕩顯然大不相同。而當玻璃纖維桿變成一條大弧,運動(dòng)員握桿點(diǎn)和插穴斗的直線(xiàn)距離則如一根弦,和“直挺挺”的不可壓縮的木桿相比,人-桿轉動(dòng)半徑明顯縮短,豎桿的力矩大大減少,這意味著(zhù)運動(dòng)員能夠輕易地提高握桿點(diǎn)。
如果把手中的撐桿當作一個(gè)“能量轉換器”――將水平方向助跑的動(dòng)能轉換為一定高度的重力勢能,那么玻璃纖維桿的最大魅力則來(lái)自于它對能量的有效貯存和釋放。當纖維撐桿被壓彎后積蓄了變形勢能,然后將運動(dòng)員“彈”向空中,等于運動(dòng)員把水平助跑“掙來(lái)的錢(qián)”“存入銀行”,接著(zhù)及時(shí)“提取”出來(lái)支付垂直上升和跨越橫桿需要付出的“費用”。
撐竿跳高中的“雙鐘擺”效應,指的是以穴斗為支點(diǎn),以撐竿為主體的“長(cháng)擺”,和以肩關(guān)節為支點(diǎn),以人為主體的“短擺”。木桿的“擺長(cháng)”是不變的,運動(dòng)員握竿點(diǎn)的軌跡幾乎完全是一個(gè)陡起的圓弧,而玻璃纖維桿的“擺長(cháng)”是變化的,運動(dòng)員身體重心位移是一個(gè)平滑的曲線(xiàn)。這十分有利于提高“擺動(dòng)”的角速度和減少能量轉換中的損失。