钱江晚报·小时新闻记者 陈素萍
“咚咚咚”的锣鼓声应接不暇，水上数艘龙舟快速前行，队员们挥旗击鼓、木浆齐划，两岸喝彩叫好之声不绝……农历五月端午赛龙舟，二月二龙抬头也要赛龙舟，节日庆典大都可以见到龙舟竞渡的场景。
划龙舟为什么容易翻船？怎样才能划得更快？背后的这些物理知识，本期科学汇邀请了浙江工业大学理学院物理系副主任、吕斌博士，来为同学们答疑解惑。
东西稳不稳，主要有这几个要素
“鼓声三下红旗开，两龙跃出浮水来。”刚刚过去的端午节，杭州的同学们不知道有没有去西溪观看龙舟赛。同时，大家有没有注意过，每年各地的龙舟赛现场，偶尔还会发生翻船的事情。
为什么龙舟，以及和龙舟形状类似的独木舟、皮划艇这种形状狭长的船，相比于其他的船而言，它们的侧翻经常出现的？
其实，不管是龙舟还是独木舟，它们总是侧翻的原因主要只有一个：心不稳。
决定一个东西稳不稳的要素，大概有以下几个：
第一是受力方向的支撑面。在大多数情况下，我们的所受的力都是重力，因此受力方向都是朝向地心的，因此我们在地面上支持面的大小决定了我们的稳定程度。举个例子来说，轮滑的初学者都会觉得穿着轮滑鞋站立困难，这是因为鞋底的滑轮缩小了地面对人的支撑面积。
第二是重心的高度。如下图所示，同样支撑面积的物体A和B，由于A的重心高，在外力的干扰下，重心只需要转动更小的角度β就可以偏离支撑点。所以降低重心可以提高稳定度。
第三是重力在支撑面方向的投影要包含在支撑面里面，重心投影位置越中心，物体越稳。比如以为腿脚受伤的人单脚站立非常容易摔倒，但当拄了拐杖后，就好多了，这是因为拐杖增加了支撑点，使得重力的投影更容易落在脚和拐杖支点组成的支撑面内，因而更稳定。
还有一个要素，则物体的质量。质量越大的物体抗外界干扰的能力越强，因而也就越稳定。
当然，像龙舟这种浮在水面上的物体，一方面要考虑它的稳定性，另一方面还要考虑它的浮心、漂心、稳心等。
但需要说明的是，对于龙舟这种船，它的样子可以说是大同小异的，因此浮心、漂心、稳心的区别不是很大，因而可以暂时不予考虑。
两个时间点，龙舟容易侧翻
说了很多，我们再来探讨，龙舟为啥容易侧翻？知道物体稳定需要的这些要素之后，我们就可以分析这个问题了。
首先，龙舟一般都是很狭长的，这就直接决定了它在水上的支撑面积比较小。龙舟上一般会有十几名的船员来划船，这些船员的体重不可能一模一样，质量的分布不均匀，会导致重心偏离。因此，合理的分配船员的位置，使总体的重心落到龙舟支撑面的中心位置就很重要。
其次，由于龙舟和水接触的支撑面比较小，在龙舟运动时，遇到不稳定的水流，或者比较大的波浪，很容易会让重力的投影落到支撑面以外，这时侧翻就是不可避免的了。
从以上分析我们可以分析得出，龙舟容易侧翻的地方有两个：一个就是刚开始船员上船的时候，站立入船的运动员重心较高，这时候如果不注意整体的重心分布，很容易导致侧翻；另一个就是龙舟运动时碰到波浪的地方，导致整体的重心投影到了支撑面以外，这个时候如果没有高超的技巧去控制龙舟，龙舟也会很容易倾覆。
除了龙舟，对于独木舟、皮划艇来说，情况也是类似的。不过，相比于龙舟，独木舟、皮划艇一般都是由一到两个人来操作，重心重新分配这个问题一般可以不用考虑。但同时，独木舟、皮划艇的支撑面以及质量，和龙舟相比都小了不少，因此独木舟、皮划艇相对来说并没有更稳定，反而在遭遇波浪时更容易倾覆。
通过以上分析，同学们应该知道了，龙舟这种窄小的船体是很容易发生侧翻的，因此大家在乘坐或者划龙舟时一定要穿救生衣，听从专业人士的统一安排。
尝试这么做，龙舟跑得更快
我们知道，龙舟前进的唯一推进力就是用桨划水，水对桨的反作用力推动了龙舟的前进。
根据动量定理，龙舟的速度v和推进力F之间存在Ft=mv的关系，其中t是推进力作用的时间，m是龙舟和人的总质量。
为了提高船速，除了给龙舟自身减重，似乎还可以通过让桨手们减肥来降低总质量，但毕竟“想让桨手划得好，还要桨手更苗条”的做法不太现实。实际上，要想让龙舟尽快到达目的地，最直观的做法就是增大推进力。为此，可以增大桨叶以增加桨和水之间的接触面积，并增加划桨时的吃水深度。
然而，事实却绝非仅仅增大推进力这么简单。细心的同学一定注意到，近年来，尽管火车和飞机都实现了大幅提速，但却很少听说船舶提速的事儿。这是因为物体周围物质的密度越大，物体的运动阻力也就越大。火车和飞机都是在空气中运行，而船却是在密度为空气800倍的水中运行，速度低就不足为奇了。
科学家们将船体所受的阻力分为摩擦阻力、兴波阻力和漩涡阻力等，对于龙舟而言，最大的阻力是摩擦阻力，船体浸没在水里的面积越大、速度越快，摩擦阻力就越大。为了降低阻力，我们试着将龙舟的船体设计成光滑的流线型，并选用摩擦系数小的表面材料。
那么，除了在船上想办法，划桨技巧又该怎么做呢？
赛龙舟中，桨手们的动作总是整齐划一，称为同步法，但这种司空见惯的划桨方法真的最合理吗？要知道，当桨手们集体向前回桨时，龙舟就会因失去动力而减速，这种速度波动会造成能量的消耗。
科学家们通过理论估算发现，如果每个桨手各自错开划桨，称为异步法，使船始终保持匀速前进。科学家在划桨训练机上对两种划桨方式做了对比实验，结果发现尽管异步法每分钟的划桨频次比同步法略低，但桨手们的输出功率却基本相当。也就是说当桨手们输出相同的能量时，采用异步法可以使船获得更多能量，因而能有效提高平均速度，缩短竞赛时间。
上述两种划桨的方法类似跳和走。跳时，两只脚同步；走时，两只脚配合依次向前。同学们也能感觉到平时走路比跳跃更加稳定。
不过，异步法也有硬伤。在提高龙舟平均速度的同时，它对桨手们的技巧和配合也提出了很高要求，而且由于龙舟重心高、桨手间距离小，一着不慎就很容易导致前后桨碰撞。
或许，换个划桨方式，在清一色动作整齐一致的划桨人中，唯独你和同伴们动作错落有致，还能一马当先，何等的酷炫！当然，前提是要掌握好技巧，不要碰撞翻船哦。
考考你：
神奇的重心
上图是由小木板(乒乓球拍)和榔头为主组成的物体。用绳子将他们如图所示绑在一起，并放在桌子边沿处。可以看到球拍只是有一小块搭在桌子上。球拍和榔头大部分是落在桌子外的，而且为了夸张的效果，在球拍离桌子最远端还放了一个糖罐子。那为什么球拍和榔头不会从桌子上掉下来？
答案：
先忽略糖罐子的重力，只考虑球拍和榔头。球拍质量大致均匀分布，重心基本在拍面上，榔头的质量主要在铁块上，所以重心在铁块端。由于榔头铁块的质量远大于球拍质量，所以总重心会更加靠近榔头铁块。如下图所示，当总重心在桌子的边沿内时，球拍和榔头组成的物体就不会掉下来。
加一个质量很小的糖罐子基本不改变总重心的位置，但是起到了视觉上的夸张效果，即物体的大部分体积都落在桌子外，但物体却不会掉下来，就是因为重量其实集中在桌子内。
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