立定跳远如何可以跳得更远？| No.125
作为体测的重难点之一，
立定跳远一直是小编心中挥之不去的痛。
不知道小伙伴们有没有类似的困扰，
今天我们邀请来了大神指导大家怎么才解决这个老大难的问题！
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为什么在阳光下，有的泡泡表面是七彩色，有的泡泡表面是白色呢？
by 张泽民
A一句话：与水膜厚度有关，太厚或太薄都会影响干涉效果，让泡泡失去色彩。
与泡泡有关的现象非常丰富，单是对其色彩的分析就涉及到多个物理概念：薄膜干涉、相干长度、半波损失、全反射。具体地，泡泡相当于一层很薄的水膜，其外表面和内表面分别反射太阳光，两路光相互干涉，不同波长的光，有的相互增强，有的相互抵消，从而显示出彩色来。这一点大家应该比较熟悉。然而，为什么必须是“薄膜”呢？因为太阳光的频率范围较宽，相干长度仅为微米量级，当泡泡膜太厚超过相干长度时，不同颜色的光因“步调混乱”而混合在一起，色彩随厚度增加迅速减淡进而消失。另一方面，当泡泡太薄，光在水膜内的光程差太小、尚不及可见光中最短波长的1/2时，已无法将各种颜色的光明显分开；考虑到光在外表面反射过程中的半波损失，全波段均有消光，当水膜进一步减薄，低于最短波长的1/4时，不仅看起来无色，还会偏暗，就是透明的感觉了。除以上现象外，对于从泡泡边缘处掠入射的光，还可以在内表面上发生全反射，显示明亮的白色。
综合以上，泡泡刚吹时，水膜较厚，无色；吹到一定程度时，出现彩色。在空中漂浮过程中，水膜受重力作用向下方聚集，从而各处薄厚不均，彩色呈条纹状分布，且可随风旋转变化。而当水膜越来越薄时，泡泡重新变为无色透明，直至破裂。另外别忘了，水膜厚度和光照角度合适时，泡泡边缘还会因全反射而显得特别明亮。
By 李治林
雷雨天室外游泳会不会被电死？为什么鱼不会被电死？
by 佚名
A（图片来自网络）
雷雨天是不能待在露天游泳池、开阔的水域或小船上的。这是因为游泳池、开阔水域中富含各种离子，水会导电并与大地连通。在雷雨天气，大地容易与云层形成高电压差，以致击穿空气，瞬间放电。这时如果人体处于回路中，人体会存在可观电势差，形成电流（大于10mA 人就会有感觉，大于50mA即有生命危险）对人体造成伤害。
鱼是会被电死的，尤其是游在浅水区城的鱼。对生命体造成危害是流过体内的电流，当鱼所处区城电势梯度大，即可在鱼的体内形成致命或者致晕的电流，用电网捕鱼就是这个原理。被雷击的水域，尤其是浅水区城，电势梯度大，鱼是可以被电死的。由于自然水域导电良好， 电势随深度增加快速衰减（类似于屏蔽），故而在较深区城并电势梯度很小，就比较安全了。
由于人游泳需要换气，必须处于电势梯度最大的水面附近，所以在雷雨天气全外游泳是很危险的，不仅面临在直接电死的危险，电晕之后还有溺水的危险。所以珍爱生命，雷雨天请远离露天水池。
By 可爱的你
立定跳远如何可以跳得更远？
by 逝行
A立定跳远看似体育问题,但是归根到底还是物理问题。
NFL球员Byron Jones立定跳远3.73米！
如下图所示，立定跳远主要可以分成四个部分：蹬地起跳、空中滑翔、下肢前伸、落地。如果你可以做到起跳初速度大且出射角合理，空中姿态稳定，下肢前伸充分，那么你一定可以跳的很远。
想完成这些目标主要要从两方面入手：
一方面是技术动作方面，主要牵涉到蹬地起跳时要保证下肢和上肢协调发力，然后注意脚有意识的向前探。技术细节很难只用文字讲清楚，建议读者自己多练习找感觉。
另一方面主要是身体的基础素质方面，主要包括下肢蹬伸的爆发力、核心稳定能力、和躯干屈伸的能力。
可以看出在起跳蹬伸过程中主要依靠膝角和髖角的增大。膝角增大主要依靠大腿前侧股四头肌，练习方法可以深蹲为主。髖角的增大依靠身体后侧的肌肉包括臀大肌和股二头肌等，练习方法应以硬拉为主。在空中滑翔过程中，保证身体姿态主要依靠核心肌群，练习可以以土耳其起立，平板支撑等动作为主。最后的向前摆腿阶段，髖角迅速减小，主要依靠腹部肌肉和大腿前侧肌肉，训练应以卷腹、悬垂举腿、仰卧两头起为主。
当然，还需要增加一些专门针对爆发力和协调性的动作如高翻、高抓、高拉、蛙跳等动作。
最后，要注意适度训练预防伤病。
祝大家越跳越远，呱！
By Nothing
我们为什么能在黑夜中看见东西？
by 匿名
A我们所接触到的黑夜，其实并不是完全没有光，只是光强比较弱而已。比如月光、星光，以及路灯等各种光源产生的光发生漫反射。总而言之，总会有光进入我们的眼睛，因此我们就可以接受光信号，进而产生视觉。
也许你会有一个疑问，为什么刚进入黑暗的时候觉得什么也看不清，但过一会之后就能够看清了。
这归因于瞳孔。瞳孔的作用是调节进入眼内的光通量，相当于是一个光阑。瞳孔的大小是可以发生变化的，一般在1.5-8.0mm之间，这一过程由扩大肌和括约肌的收缩所致。扩大肌受交感神经支配，收缩时使瞳孔散大，松弛时瞳孔缩小。括约肌受动眼神经中的副交感神经支配，收缩时使瞳孔缩小，松弛时瞳孔扩大。
在黑夜中，瞳孔扩大，使得进入眼睛的光变多，因此信号强度增强，视觉效果提升，相当于是增加照相机的曝光时间。另一方面，人眼在不同的亮度情况下是靠视网膜中不同的感光细胞来接受光刺激的，在暗光处起作用的视杆细胞对光的敏感程度要比在亮光处起作用的视锥细胞大得多。综合起来，即便在比较暗的环境人也能较好的看清物体。
By Patwf
为什么当我们看完强光比如太阳时眼前会短暂出现了黑偏绿色的阴影而且每次眨眼时又重复出现？
by Lhy
A这是“后像（afterimage）”表现，原因是当外界刺激停止以后，眼睛内的细胞并没有立刻恢复到刺激之前的状态，所以在停止光照后我们还能看到一些奇怪的图像。
后像主要分为两种：
正后像（positive afterimage）：这种后像出现时，刺激结束后看到的图像和真正看到的图像一样，视觉暂留就属于这种情况。
负后像（negative afterimage）：这种后像出现时，刺激结束后看到的图像刚好是真正看到的图像的补色。也就是之前看到的是暗的部分现在变亮，之前看到的亮的部分现在变暗。黄与蓝、青与红也互为补色。
看完强光之后出现的阴影就是负后像的表现。
读者可以盯着的图看30秒，然后看向白墙，是不是发现在眨眼时看的像和下图刚好黑白相反？
参考：wiki
By Nothing
气球戳破后巨大的声响是如何产生的？
by 佚名
A我们知道声音是由物体振动产生，经空气振动传播的一种机械波。接下来可以分析，在气球戳破的过程中，有哪些振源？主要有两个，一个是气球内气体的快速膨胀，另一个是橡胶气球的极速收缩（类似于拉紧橡皮筋然后突然松开）。
这两种震源产生的声音一般同时存在，我们平时听到的巨大的声音，类似于鞭炮，这主要是空气的快速膨胀导致的振荡。由于气球束缚，气球内气体被压缩，密度较大。当气球被戳破时，气体快速膨胀，带动其周围气体振荡，发出巨大声响。这与鞭炮爆炸时的声响原理相同，声音类似。
至于橡胶的收缩，这个声音比较低，被爆炸声掩盖。我们可以做个小实验来听这个声音，将气球内装满水，再戳破，这个时候会听到一个低沉的响声，这个声音主要由橡胶收缩振荡产生。据说这个过程很减压，不妨一试。
（图片来自网络）
By 可爱的你
为什么大脑不能控制心脏停止跳动？
By 徐宣
A人体有三种类型的肌肉，分别是骨骼肌、心肌和平滑肌。骨骼肌直接受大脑皮质运动区的支配，因此我们可以随意控制它。心脏的跳动是由心肌来控制，而心肌并不受大脑皮质运动区支配，也就是说大脑并不能控制心肌的运动，自然也就无法控制心脏停止跳动。
那么心跳是受什么控制的呢？交感神经和迷走神经共同支配着心脏，但是交感神经的分布相较于迷走神经更丰富。心脏交感神经主要通过释放神经递质和心脏中相应的受体结合来调控心脏，比如去甲肾上腺素的释放使得心率加快。心迷走神经节后纤维末梢可以释放乙酰胆碱，可引起心率减慢。
值得一提的是，虽然大脑不能控制心肌，但是大脑可以间接的控制心跳。我们知道，兴奋的时候肾上腺素释放增多，而肾上腺素可以加快心跳。因此只需要在脑海中想一些小激动的事，心跳就加快了。
By Patwf
能说一下为什么会发生共振吗？
by LLL
A共振是指在受迫振动中驱动力和物体的固有频率相近时，物体振幅显著增大的现象。像声音震碎玻璃、士兵走正步振坏桥梁都和共振有关。
至于为什么会发生共振，从计算的角度讲，我们可以写下系统在驱动力影响下的拉格朗日量，然后通过一些列计算可以看到当驱动力和固有频率相近时共振就发生了。
这个方法虽然可以看到共振的发生，但是并没有清晰的物理图像。
从外力做功的角度看，当驱动力频率和物体的固有频率相近时，驱动力的方向和物体的运动方向同步改变，结果就是驱动力始终对体系做正功，随着能量的积累系统的振幅就会越来越大。当两者的频率相差较大时，驱动力时而做正功时而做负功，系统的振幅自然不会特别大。
最后读者可以自己做一个简单的实验感受一下什么是共振：首先找一个单摆（比如你手边的耳机，让耳机从手中垂下来就是一个单摆），先找到单摆的固有频率（拨动你的单摆就能看到），然后让手在水平面上做周期运动提供驱动力。很容易看到当手的振动频率和单摆固有频率相近时，振幅非常大，但是其他情况下振幅会小很多。
By Nothing
设有一均匀、柔软的细绳，两端固定，仅在重力作用下下垂，请问该细绳在平衡状态时是怎样的曲线?
by ✔→_→✘
A毫无疑问，当两个端点固定后，一条粗细与质量分布均匀、柔软不能伸长的链条，在重力的作用下会达到平衡，形成一个“曲线形状”，它的名字叫做悬链线。问题在于，悬链线方程是什么？对这个问题的思考可以追溯到文艺复兴时期，达芬奇在有生之年没能解决这个问题。
从图上看，电线下垂的曲线很像是抛物线。然而，惠更斯早已证明悬链线不是抛物线……
求解问题有两种思路，一种是先求得一般解，然后面对具体问题把具体参数带进去即可得到具体解。另一种则是先求出简单的特解，能够定性地认识这个问题，然后再考虑一般情况。
对于悬链线而言，最简单的情况就是两个固定点是等高的，这样一来所形成的曲线是左右对称的，且在最低点是水平的。任意一段的链条都和临近的链条之间有拉力，对于图中的AB段来说，在A点受到水平向左的拉力H，而在B点受到斜向上的拉力T，T的方向和B点切线方向相同，和水平线夹角为θ。分析AB的受力平衡，拉力的水平分里互相抵消，而T的竖直分力则和AB段所受的重力平衡。
图片来源：百度百科
用公式来描述就是Tsinθ=mg；Tcosθ=H
AB段的质量m等于链条的线密度即单位长度的质量乘上AB的弧长，即
m=σs
接下来就需要一些微积分的技巧了，过程比较繁琐，感兴趣的读者可以参考百度百科，在这里直接给出结果：
C是一个常数，随坐标系的选取发生变化。
也许你会想，以上所考虑的情况是悬挂点等高，那悬挂点不等高的情况是什么样呢？
这个问题其实已经解决了。想像一下，现在你面前有一个两端点等高的链条，你所看到的是左右对称的曲线。接下来，你在曲线中间选择一个点，然后把这个点固定起来，这一过程并没有改变曲线的形状。然后，在固定点上方某一处剪断链条，你会发现，新的固定点与另一个固定点之间的链条没有任何变化。也就是说，不等高的悬链线是从等高悬链线中截取的一部分。
By Patwf
本期答题团队：
物理所 李治林、可爱的你、Nothing、Patwf
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编辑：望江楼
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