奥运举重看似简单:三个动作(抓举、挺举、高翻),一根杠铃,最大限度的戏剧性。但在精英层面,运动员痴迷于每一个优势——包括杠铃弯曲和弹回的特性,物理学家称之为弯曲变形,举重者称之为“鞭打”。本周在费城举行的美国声学学会会议上,科学家们为所有的哼哼哈哈配上了一些实际数字。

主角是乔舒亚·朗格卢瓦,一位宾州州立大学的研究生,业余参加大力士比赛,还有朋友在国家队训练。“他们告诉我他们如何利用鞭打,”朗格卢瓦在媒体简报中说。“当他们下蹲时,能感觉到杠铃弹回,并利用它加速向上运动。”于是他做了任何正常人都会做的事:用弹性带悬挂四根20公斤的男式杠铃(女式用15公斤),每端加载50公斤,附上加速度计,然后用小锤敲击它们以绘制振动图。

可预测的部分:没有套筒(旋转端,固定杠铃片)时,悬浮的杠铃振荡频率更高。增加质量会降低振荡率并移动节点(静止点)。惊喜来自更高的弯曲模式:频率在更高负载下增加。“杠铃变得更固定,因此实际波长更短,”朗格卢瓦解释道。“这是我们没有预料到的。”效果很小——大约百分之一——但正如朗格卢瓦指出的,“对于精英运动,百分之一就能决定一切。”他补充说,普通举重者可能感觉不到;就像最好的高尔夫球手能感受到球杆的弯曲一样,这严格来说是精英的专属。

什么造就了一根好杠铃仍然模糊不清。所有奥运杠铃重量、直径和长度相同,但材料各异(钢、不锈钢、镀铬)。刚度(杨氏模量)可能不同,但制造商保密配方。杆身和套筒之间的耦合也很重要:轴承、轴套、混合型或裸钢。轴承通常提供最佳耦合,出现在最昂贵的杠铃上。接下来,朗格卢瓦计划研究真实的奥运举重运动员,看看他们如何利用鞭打。因为知道杠铃的特性是一回事——看着有人用它举起一辆小车则是另一回事。