Характеристика сил, действующих на лыжника при передвижени на лыжах

Вследствие механического взаимодействия тела лыжника с его окружением (снег, воздух, лыжи и др.) возникают внешние силы: инерции внешних тел и их веса, реакции опоры, трения, сопротивления воздуха. Между частями тела лыжника возникают также внутренние силы: тяги мышц, внутреннего трения, инерции частей тела и др.

Сила инерции тел (ботинки, лыжи, палки) и частей тела лыжника возникают при их ускорении. Они бывают: положительные — с увеличением скорости; отрицательные — с ее уменьшением и центробежные — с изменением направления скорости. Величина силы равна произведению массы тела, имеющего ускорение, и самого ускорения. Сила инерции направлена противоположно ускорению. Она приложена к тому телу, которое, вызывает ускорение.

Сила тяжести тела лыжника направлена отвесно и считается приложенной к ОЦТ. При опоре вызывает силу действия на опору. Когда тело имеет ускорение по вертикали (вниз или вверх), то его сила инерции прибавляется к силе тяжести тела или вычитается из нее. Если сил инерции нет, то вес статический, если есть, то вес динамический. Невозможно изменить свои силы тяжести, ни использовать их лучше, ни уменьшить их влияние невозможно.

Сила реакций опоры - противодействие весу тела и силам инерции, приложенным к опоре, равные силе действия на опору по величине и противоположные ей по направлению. Статическая реакция опоры равна статическому весу тела и на равнине в состоянии покоя вертикальна. Динамическая реакция опоры обусловлена динамическим весом. Они уравновешивают при отталкивании от опоры ту часть мышечных усилий, которая приложена к лыжам (и к палке).

Сил трения лыжи по снегу возникает как противодействие снега, приложенное к лыже. При действии лыжи на снег по касательной к его поверхности сила трения направлена на равнине вдоль лыжи, на гладком склоне — вдоль нее и поперек ее продольной оси. Когда скатывающая сила больше силы трения, то лыжа срывается с лыжни. С увеличением крутизны сила тяжести быстро уменьшается. Сила сцепления в связи с этим также уменьшается. В этих условиях касательная составляющая силы тяжести (замедляющая — при подъеме, скатывающая — при спуске) быстро нарастает.

Сила сопротивления воздуха возникают при относительном движении лыжника и воздуха. Лыжник, продвигаясь в воздушной среде, встречает лобовое сопротивление воздуха. Оно зависит в основном от формы тела лыжника. Лобовое сопротивление зависит от площади наибольшего поперечного сечения тела, перпендикулярного к потоку воздуха, плотности воздуха, квадрата скорости лыжника и воздуха, а также коэффициента лобового сопротивления. При попутном ветре, скорость которого равно скорости перемещения лыжника, сопротивление воздуха исчезает. А при более сильном попутном ветре поток воздуха становится уже движущей силой.

Мышечные силы. Силы тяги напряженных мышц служат главной силой в движениях лыжника. Как известно, мышцы напрягаются вследствие перехода химической энергии в механическую, потенциальную энергию напряжения при волевом усилии лыжника.

При преодолении подъема действует скатывающая сила, рассчитываемая по формуле:

F (скатывающая) = Р (масса лыжника) : sin.a (крутизна подъёма).

Лыжник массой 70 кг. идя на подъём 5° должен преодолеть силу сопротивления движению (F скатывающую) равную почти 5 кг; на подъём 10° – до 12 кг; 15° – до 18 кг.