INSERTAȚI, TURNUL CEAȘI
Doctor în Științe Tehnice V. BALAKIN (Gomel).
Vizionând pe televizor concursuri de lupte, probabil că toată lumea își amintește de încântarea copiilor de la sanii rapizi alunecând pe o pantă lungă a muntelui. Cu toate acestea, sportivul luge simte emoții destul de diferite. Coborârea jetului de gheață cu o viteză mai mare de 100 km / h necesită curaj și pricepere. Trebuie să treci printr-un traseu complex fără a atinge laturile (altfel vei pierde timp și chiar vei avea un prejudiciu), de-a lungul traiectoriei optime pe coturi și în ring. Adesea, atletul, câștigând începutul și distanța mijlocie, gestionând cu îndemânare sania, pierde încă cursa pe secțiunile inferioare ale pistei. De ce se întâmplă acest lucru, adesea nici el, nici antrenorul său experimentat nu pot răspunde. Și puțini spectatori știu cum să conducă o sanie care nu are înclinări pivotante. Să încercăm să înțelegem toate astea.
Căile de baie și bobsleigh sunt complexe și foarte extinse (vezi Science and Life, No. 3,1983). Acestea sunt construite de obicei pe versanții munților sau dealurilor și sunt adesea inundate cu gheață cu răcire artificială. Diferența de altitudine dintre punctele de plecare și terminare ale pistei de tobogane este de 126 metri, iar lungimea sa, împreună cu secțiunea de frânare, care are o pantă ascendentă, ajunge la 1400 de metri. Pe fiecare pistă există mai mult de o duzină de coturi, pante cu diferite abrupte, zone de inel, "diapozitive" și alte caracteristici.
Singurul traseu intern a fost construit în orașul leton Sigulda, pe panta râului Gauja, iar marca lui de început pentru bărbați este ridicată deasupra băii înalte până la înălțimea clădirii cu cinci etaje. Aceasta îndeplinește toate standardele internaționale și le-a permis URSS-ului să-și revendice desfășurarea Jocurilor Olimpice de Iarnă. Astăzi nu există un astfel de traseu în Rusia, iar încercările de a construi același oraș lângă Sochi (cartierul Krasnaya Polyana) au fost amânate din cauza instabilității politice din Abhazia.
În piesa letonă are 15 rotații, înainte de inelul finisaj, patru pornire porțiune (bob, bărbați, femei și juvenil), panta lungă și dreaptă cu o pantă de 8,5 între al paisprezecelea și îndoiturile cincisprezecelea și „diapozitiv“ cu convexitatea în sus, la ieșirea din supraînălțarea cincisprezecea și intră în ring.
În sporturile luge, rezultatul cursei depinde de viteza inițială primită de către atlet la început, de stăpânirea managementului saniei și de calitatea saniei. Să vedem ce se întâmplă atunci când conduci pe autostradă.
Atletul se află pe patul de plastic al saniei și preia mânerele de pornire la începutul traseului. Se leagă de mai multe ori cu săgeata înainte și înapoi și se îndepărtează de mânere, lăsând pe secțiunea înclinată a drumului. În acest moment senzorul fotoelectric pornește cronometrul. Atletul experimentat are timp să împingă de trei sau patru ori cu mâinile în mănușile împăturite de pe gheață și să crească viteza. După aceea, se așază pe sania.
Alunecarea saniei are loc sub acțiunea unei forțe de rulare - proiecția greutății saniei și a atletului pe direcția de mișcare. A își frânează forța de frecare a alergătorilor de gheață, care depinde de magnitudinea coeficientului de frecare. Această cantitate este variabilă: scade până la o anumită limită în timpul mișcării, când gheața sub alergătoare începe să se topească. De aceea, apropo, inainte de a incepe sportivul si a leaga sania: el "incalzeste" skidurile cu frecare. Atunci când se deplasează de-a lungul secțiunilor curbilare ale curbei - îndoiți, un inel și un "deal" - există, de asemenea, forțe centrifuge, direcția cărora depinde de orientarea locului. La sfârșitul pistei, în cazul în care viteza este maximă, acestea pot fi de cinci ori greutatea saniei.
Iată răspunsul la întrebarea: de ce, la competițiile internaționale din anii '80, sportivii noștri au rămas "blocați" în secțiunile inferioare ale traseului și au ocupat numai locurile patru-cincea? Sa dovedit că a fost vorba despre construcția saniei. Roletele lor sunt curbate într-un plan vertical, astfel încât să puteți încadra în rândul său, fără a se ciocni în peretele pistei. Atunci când sania traversează un segment drept, lungimea de contact a șinei cu gheață este mică. Chiar mai puțin atunci când trece pe "deal". Forța de frecare care inhibă sania este foarte mică aici. Dar pe secțiunile inferioare, concave ale drumului crește brusc. În primul rând, înclinările de acolo se bazează pe gheață de-a lungul întregii lungimi. Și în al doilea rând, sub influența unei forțe centrifuge mari, brațele care fixează pânza care se încadrează pe șine se încep să se deformeze. Schidurile devin ușor neparalele; datorită acestui fapt, lățimea șinelor de frecare crește - zgârieturile pe gheață. Frecarea crește, viteza cade. De aici sa ajuns la concluzia că înainte de concurs este necesar să se verifice paralelismul alergătorilor sub sarcină, depășind de mai multe ori greutatea saniei cu atletul.
Când sania se mișcă, apare o altă forță - forța rezistenței aerodinamice, care crește foarte rapid cu viteza coborârii (proporțional cu pătratul). Pentru a reduce rezistenta rezistentei, atletul in timpul miscarii se afla pe sania, urmand traseul cu o viziune laterala. Șoferii neexperimentați pe secțiuni dificile ale pistei își ridică capul, încercând să facă o vizibilitate mai bună a drumului. Rezultatele bune nu pot fi arătate astfel: capul ridicat ridică suprafața secțiunii transversale a saniei și, în consecință, forța tracțiunii.
Dar aceeași forță vă permite să controlați sania. Este suficient ca sportivul să-și încline capul spre umăr, astfel încât să apară o presiune suplimentară care nu coincide cu centrul de masă al sănii. Forțele acestei presiuni sunt suficiente pentru ca sania să înceapă să se rotească. Acesta este modul în care traiectoria mișcării saniei se schimbă pe cot.
Pot să cresc cumva viteza coborârii? Se pare că poți. Pentru aceasta, există două moduri: creșterea forței de rulare și reducerea forței de rezistență. Dar aici există limitări.
Amplitudinea forței de rulare depinde de greutatea saniei împreună cu atletul. Regulile concursurilor internaționale stabilesc că greutatea unei singure sanie nu trebuie să depășească 22 de kilograme, iar cele două locuri cu 24 de kilograme. Sportivilor li se permite să utilizeze greutatea suplimentară sub forma unei centuri sau a unei veste - pentru bărbați nu mai mult de 10 ani, iar pentru femei 8 kilograme.
În concluzie, câteva cuvinte despre boboșă. El diferă de sportul de săniuș, în sensul că sania lui nu are alergători, ci două perechi de patine. Paturile cele mai importante sunt conduse de călăreț sau, așa cum se mai numește, pilotul. Fasolele sunt duble și cu patru locuri. la început, sportivii dispersează fasolea și sărind în ea pe drum. Fasolele se mișcă mai încet decât sania, iar sportivii sunt mai protejați de corpul său raționalizat de loviturile de pe marginea pistei.
DETALII PENTRU IMPORTANT
VITEZA ȘI GREUTATEA RASPUNSULUI
Să vedem cum greutatea sistemului saniei-atlet influențează viteza de coborâre. Luați în considerare ecuația mișcării sale la un moment fix t:
ma = mgsin - kN - c # 961; sv 2/2.
Aceasta este expresia celei de-a doua legi a lui Newton; la stânga - produsul masei de accelerare, și în dreapta - suma tuturor forțelor care acționează: forța de rulare, forța de frecare și forța de tracțiune. legendă:
m - greutatea saniei cu sportivul; v - viteza; a este accelerarea; k este coeficientul de frecare; c - coeficientul de tragere; # 961; - densitatea aerului; s - aria secțiunii transversale a sistemului de sanie - atlet; N este sarcina normală (perpendiculară pe suprafață).
Valoarea lui N depinde de secțiunea căreia se deplasează sania: N = mg cos # 945; pe secțiuni drepte și
(unde r este raza de curbură a traiectoriei) pe rândul său, ca rezultat al proiecției forței de gravitație pe perpendiculară pe traiectorie și asupra forței centrifuge.
Masa intră în toți termenii ecuației (în formă ascunsă, chiar și în zona secțiunii transversale s), deci nu pare să influențeze rata de coborâre. Cu toate acestea, apare un fenomen paradoxal: o creștere a masei conduce nu numai la o creștere a forței de rulare, ci și la o scădere a forței de frecare. Forța de presiune normală N cu creșterea în greutate crește, de asemenea, și aceasta ar trebui să conducă la o frecare crescută pe orice suprafață "normală". Dar nu pe gheață: începe să se topească intens, devenind mult mai alunecos. Ca rezultat, suma forțelor din partea dreaptă a ecuației crește, accelerarea și, prin urmare, rata de coborâre, crește.