Jakie przeciążenia działają na narciarzy i narciarki alpejskie podczas startu w zawodach?

narciarstwo alpejskie przeciążenia start

Przeciążenia narciarzy alpejskich Maksymalne siły w zakrętach Dynamiczny start narciarzy

Gość (37.30.*.*)

10 godzin temu

Odpowiedź:

To, jakie przeciążenia działają na narciarzy i narciarki alpejskie, to fascynujące zagadnienie, które łączy fizykę z ekstremalnym sportem. Wbrew pozorom, start zawodów, choć dynamiczny, nie jest momentem, w którym przeciążenia są największe. Największe siły pojawiają się później, podczas pokonywania zakrętów z ogromną prędkością.

Oto szczegółowe wyjaśnienie sił i przeciążeń, z jakimi mierzą się alpejczycy i alpejki na starcie i w trakcie całego przejazdu.

Przeciążenia na starcie: dynamiczne przyspieszenie

Start w zawodach alpejskich to przede wszystkim moment maksymalnego przyspieszenia początkowego. Zawodnik lub zawodniczka, stojąc na bramce startowej, wykonuje potężny, dynamiczny ruch, aby jak najszybciej osiągnąć prędkość zjazdową.

Siły działające na starcie:

Siła grawitacji (składowa wzdłuż stoku): Ponieważ start odbywa się na pochyłym stoku, grawitacja jest główną siłą napędową, która natychmiast zaczyna ciągnąć narciarza w dół.
Siła odepchnięcia kijkami: Kluczowym elementem jest dynamiczne i silne odepchnięcie się kijkami od śniegu. Ta siła generuje dodatkowe, krótkotrwałe przyspieszenie w kierunku jazdy.
Opór powietrza i tarcie: Już od pierwszej sekundy pojawia się opór aerodynamiczny i tarcie nart o śnieg, które spowalniają ruch. Celem jest zminimalizowanie tych sił poprzez przyjęcie jak najbardziej aerodynamicznej pozycji.

W chwili startu, przeciążenie, jakiego doświadcza narciarz, jest głównie związane z przyspieszeniem liniowym w kierunku jazdy. Jest to odczucie "wciskania w tył" lub "pchania do przodu" (w zależności od układu odniesienia), podobne do tego, co czujemy w samochodzie przy gwałtownym ruszaniu.

Chociaż nie ma powszechnie dostępnych, uśrednionych danych na temat przeciążeń G (liczonych jako wielokrotność przyspieszenia ziemskiego $1G \approx 9,81 \text{ m/s}^2$) generowanych wyłącznie przez odepchnięcie na starcie, można stwierdzić, że jest to wartość znacznie niższa niż te, które pojawiają się w zakrętach. Jest to jednak intensywne, bardzo krótkotrwałe przeciążenie, które wymaga ogromnej siły eksplozywnej.

Gdzie przeciążenia są największe? Klucz do alpejskiego narciarstwa

Prawdziwe, ekstremalne przeciążenia w narciarstwie alpejskim pojawiają się nie na starcie, lecz podczas pokonywania szybkich zakrętów, zwłaszcza w konkurencjach szybkościowych, takich jak zjazd i Supergigant (Super-G).

Przeciążenie w zakrętach (siła odśrodkowa)

Podczas szybkiego skrętu na narciarza działa ogromna siła dośrodkowa (centripetal force), która jest równoważona przez narciarza, który opiera się na zewnętrznej narcie. Siła ta, odczuwana przez sportowca jako siła odśrodkowa, jest źródłem największych przeciążeń.

W konkurencjach szybkościowych, gdzie prędkości dochodzą do 120–130 km/h, a na niektórych odcinkach nawet do 150 km/h, przeciążenia mogą osiągać szokujące wartości:

Typowe przeciążenia w szybkich zakrętach: Narciarze regularnie doświadczają przeciążeń rzędu 3,5 G.
Maksymalne przeciążenia: Najlepsi zawodnicy, tacy jak mistrz olimpijski Bode Miller, byli w stanie osiągnąć w ekstremalnych zakrętach przeciążenia dochodzące nawet do 12 Gs.

Dla porównania, astronauta podczas startu promu kosmicznego odczuwa przeciążenie na poziomie około 3 Gs. Wartości rzędu 5 Gs, które są często spotykane w zakrętach Pucharu Świata, są porównywalne z przeciążeniami, jakie odczuwają piloci myśliwców.

Przeciążenia pionowe (skoki i nierówności)

Oprócz przeciążeń poziomych w zakrętach, narciarze doświadczają także przeciążeń pionowych, zwłaszcza podczas skoków i przejeżdżania przez muldy lub nierówności na trasie.

W fazie lotu (skok): W momencie oderwania się od ziemi, narciarz na ułamek sekundy odczuwa stan bliski nieważkości (0 G).
W fazie lądowania: Gwałtowne lądowanie po skoku lub wjechanie w głęboką muldę powoduje silne ugięcie kolan i absorbują siłę, która może generować krótkotrwałe, ale bardzo wysokie przeciążenia pionowe.

Podsumowanie: Start vs. Trasa

Faza przejazdu	Rodzaj przeciążenia	Typowa wartość G	Opis
Start	Przyspieszenie liniowe (poziome)	Niski, krótkotrwały impuls	Efekt silnego odepchnięcia kijkami i początkowego działania grawitacji.
Szybki zakręt	Siła dośrodkowa (boczne przeciążenie)	3,5 G do 5 G (nawet 12 Gs w ekstremalnych przypadkach)	Największe siły, wymagające ogromnej siły mięśniowej i precyzyjnej techniki.
Lądowanie po skoku	Przyspieszenie pionowe	Wysoki, krótkotrwały impuls	Gwałtowne hamowanie pionowe, które musi być zamortyzowane przez mięśnie nóg.

Zatem, chociaż start wymaga eksplozywnej siły i generuje dynamiczne przyspieszenie, to właśnie szybkie zakręty są prawdziwym testem wytrzymałości fizycznej, gdzie narciarze i narciarki alpejskie mierzą się z przeciążeniami, które mogłyby zawstydzić pasażerów samolotów odrzutowych.

Jakie masz pytanie?