Физика катания на лыжах - Physics of skiing

В физика катания на лыжах относится к анализу силы действуя на человека, пока горные лыжи.

Текстура этого верхнего слоя зависит от истории погоды. Текстура и физические свойства снега могут со временем меняться. Качество снега напрямую влияет на работу лыжного снаряжения и на то, как лыжник катается на лыжах.

Движение лыжника определяется физическими принципами движения лыжника. сохранение энергии и силы трения, действующие на тело. Например, в горных лыжах, когда лыжник ускоряется вниз по склону под действием силы тяжести, его гравитационное потенциальная энергия конвертируется в кинетическая энергия, энергия движения. В идеальном случае вся потенциальная энергия будет преобразована в кинетическую энергию; на самом деле часть энергии теряется на тепло из-за трение.

Одним из видов 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, меньшей кинетической энергии. Кинетическое трение можно уменьшить, нанеся воск на подошву лыж, который уменьшает коэффициент трения. Различные типы воск изготавливаются для различных температурных диапазонов, поскольку качество снега меняется в зависимости от текущих погодных условий и термической истории снега. Форма и строительный материал кататься на лыжах также может сильно повлиять на силы, действующие на лыжника.[1] Лыжи, предназначенные для использования в порошковом состоянии, сильно отличаются от лыж, предназначенных для использования на подготовленных трассах. Эти конструктивные различия можно объяснить различиями в качество снега.

Ниже приводится иллюстрация того, как может отличаться качество снега. В местности с колебаниями температуры около 0 ° C - точки замерзания воды возможны как дождь, так и снегопад. Мокрый снег или мокрая земля могут превратиться в скользкий ледяной покров. В районах, где температура постоянно опускается ниже 0 ° C, снегопад приводит к накоплению снега на земле. В свежем виде этот снег пушистый и похож на порошок. У этого типа снега много воздушного пространства. Со временем этот снег станет более плотным, а нижние слои снега станут более плотными, чем верхний слой. Лыжники могут использовать эту информацию, чтобы улучшить свой опыт катания на лыжах, выбрав подходящие лыжи, воск или решив остаться дома. Поисково-спасательные группы и пользователи удаленных районов полагаются на наше понимание снега, чтобы справиться с опасностями, существующими на открытом воздухе.[2]

Второй тип силы трения, действующей на лыжника, - это тащить. Обычно это называется "сопротивление 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 двигаться быстрее, необходимо лыжник может попытаться уменьшить площадь поперечного сечения своего тела. Горнолыжники могут принять более аэродинамическое положение, например, укорочение. Горнолыжники носят облегающие гоночные костюмы. Общая область физики, которая учитывает эти силы, известна как динамика жидкостей.

Рекомендации

  1. ^ Д. А. Линд и С. П. Сандерс. Физика лыжного спорта. Катание на лыжах в Triple Point. Спрингер, Нью-Йорк (2003).
  2. ^ http://www.avalanche.ca/cac/training/online-course/avalanche-formation

Анар

внешняя ссылка