冰壶是冬奥会中比较不同寻常的运动项目之一，经常被拿来和沙弧球相比较。

由投手将一个大约42磅（19千克）重的冰壶石推出，两名队友则手持毛刷在冰壶滑行的前方快速擦刷冰面。这种清扫的动作会使冰的温度升高，冰面变得光滑，从而减少冰壶石和冰面之间的摩擦力。

冰壶石在冰面上远远地滑行出去逐渐呈直线，选手们的最终目标是让它到达营垒的中心。

只要超过了对方距离圆垒中心最近的冰壶石，在那之内的所有本方冰壶都可以得分，最后分数高的队伍获胜。

来自北不列颠哥伦比亚大学的物理学教授Mark Shegelski发表了几篇与冰壶相关的物理原理的科学论文，帮助我们揭开了冰壶运动的科学面纱。

摩擦摩擦

摩擦力是影响冰壶运动的至关因素。

一旦冰壶石的速度变慢，就会开始朝一个方向偏转，路径变成弧线。如果是逆时针偏转，冰壶石就会旋向左边。如果是顺时针，就会旋向右边。

图片：Paolo Bona/Shutterstock/Business Insider

对于一个逆时针旋转的冰壶石，在它的前半部分，它运动的方向向左，摩擦力的方向则是相反向右。

在它的后半部分，运动方向是向右的，所以摩擦力的方向是向左。最重要的是，冰壶石前后两部分的摩擦力大小并不相等。

这是因为冰壶在冰面上滑动时，有前倾的倾向。先走一步的前半部分会比后半部分产生更多的力，所以相对的摩擦力也会更大。

如果在平滑的桌面上用倒置的杯子进行实验，就会看到杯子朝右旋转。因为杯子后部（侧转的方向向右）的摩擦力比前部（侧转的方向向左）小。

但当运动员用毛刷疯狂地擦扫冰面之后，冰壶石的运动就呈现出了不同的结果。

Shegelski认为，球员擦刷产生的高压使得冰壶石前方的冰面变暖，形成了一层非常薄的液体薄膜。

融化的冰起到了润滑剂的作用，使得冰壶前方的摩擦力变小。

这时冰壶石前部向右的摩擦力比后部向左的摩擦力小，因此冰壶石就变成向左旋转前进。

图片：Dina Spector/Business Insider

冰壶和冰

冰壶运动的场地不是雪橇或花滑那样光滑的冰面。

相反，制冰师会在冻结的冰面上喷洒上一层微小的水滴形成点状麻面，因此冰场表面上存在很多突起的小冰粒。Shegelski说道：“这就像是土堆中间有很多小山谷。”

根据Shegelski的说法，如果是光滑的冰面，冰壶石的走线太过弯曲，球员很难将它赶向圆垒。但若在赛道的表面撒上水珠，就能保证运动员可以通过刷冰来改变冰壶石与冰面的摩擦力。

除此之外，冰壶石的材料是一种防水性好的特殊花岗岩制成的，它的底部有一点轻微的倾斜。这种“防水”的特性让冰壶石不会被冰面吸附并卡住。

刷刷刷的目的

在冰壶比赛中，擦刷是个至关重要的动作。在冰壶石被掷出后，它会改变冰壶石的路径。

Shegelski表示，擦刷的动作通过加热冰面和减少摩擦力，令冰壶石的旋转角度变小，从而让它的路径变得更直。

与没有任何干扰相比，在冰壶石前方大力地擦刷冰面，能让冰壶石前进数米更远。

Shegelski说道：“如果投手掷石的速度太快，扫冰的远动员什么也做不了。但如果速度合宜，其他球员就能将冰壶石引向目的地。”

虽然对负责掷石的投手没有什么体力要求，但每个负责擦刷的运动员都需要保持良好的体能状态。

扫冰队员会通过将自己的重量压在刷子上，对冰面施加很大的压力。

但“要将刷子不断地快速来回移动，同时还要对冰面施加高强度的压力，你需要有强而有力的手臂、背部和其他躯干肌肉。”