Физика катания на лыжах
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2023 г. ) |
Физика катания на лыжах относится к анализу сил, действующих на человека во время катания на лыжах .
Движение лыжника определяется физическими принципами сохранения энергии и силами трения, действующими на тело. Например, при катании на горных лыжах, когда лыжник ускоряется вниз по склону под действием силы тяжести, его потенциальная энергия гравитации преобразуется в кинетическую энергию , энергию движения. В идеальном случае вся потенциальная энергия будет преобразована в кинетическую энергию; на самом деле часть энергии теряется на тепло из-за трения .
Одним из типов трения, действующего на лыжника, является кинетическое трение между лыжами и снегом. Сила трения действует в направлении, противоположном направлению движения, что приводит к более низкой скорости и, следовательно, к меньшей кинетической энергии. Кинетическое трение можно уменьшить, нанеся на нижнюю часть лыж воск, который снижает коэффициент трения . Различные типы воска производятся для разных температурных диапазонов, поскольку качество снега меняется в зависимости от текущих погодных условий и термической истории снега. Форма и материал лыж также могут сильно влиять на силы, действующие на лыжника. [1] Лыжи, предназначенные для использования в условиях рыхлого снега, сильно отличаются от лыж, предназначенных для использования на подготовленных трассах. Эти конструктивные различия можно объяснить различиями в качестве снега .
Ниже приведена иллюстрация того, как качество снега может быть разным. В районе, где наблюдаются колебания температуры около 0°C – минусовая температура воды, возможны как дождь, так и снегопад. Мокрый снег или мокрая земля могут превратиться в скользкий слой льда. В районе, где температура постоянно опускается ниже 0°C, снегопад приводит к скоплению снега на земле. Свежий снег пушистый и порошкообразный. В этом типе снега много воздушного пространства. Со временем этот снег станет более плотным, а нижние слои снега станут более плотными, чем верхний. Лыжники могут использовать эту информацию, чтобы улучшить свои впечатления от катания на лыжах, выбрав подходящие лыжи, смазку или оставшись дома. Поисково-спасательные команды и пользователи отдаленных районов полагаются на наше понимание снега, чтобы ориентироваться в опасностях, существующих на открытом воздухе. [2]
Второй тип силы трения, действующей на лыжника, — сопротивление . Обычно это называют « сопротивлением воздуха ». Сила сопротивления пропорциональна площади поперечного сечения тела (например, лыжника) и квадрату его скорости и плотности относительно жидкости, в которой движется тело (например, воздуха). Чтобы ехать быстрее, лыжник может попытаться уменьшить площадь поперечного сечения своего тела. Горнолыжники могут принимать более аэродинамические положения, например, подтягиваясь. Гонщики на горных лыжах носят облегающие гоночные костюмы. Общая область физики, которая рассматривает эти силы, известна как гидродинамика .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Д. А. Линд и С. П. Сандерс. Физика лыжного спорта. Катание на лыжах в Трипл-Пойнте. Спрингер, Нью-Йорк (2003).
- ^ «Лавина Канада» .