Сергей Иванов
В любом виде спорта атлет старается показать максимальный результат. Передвигается он или в воздушной или в водной среде. Окружающая среда оказывает сопротивление движению. Это — физика. Поэтому любыми возможными средствами атлеты пытаются снизить это тормозящее воздействие. Этому помогают современные материалы, из которых изготовляется современная технологичная спортивная одежда. Но главное — необходимо улучшать аэро- или гидродинамические свойства за счёт технических навыков, которые помогают принимать наиболее обтекаемую форму при передвижении на соревновательных скоростях. Да, конечно, тормозящее воздействие сильно зависит от скорости передвижания, но даже при малых скоростях можно и нужно принимать более аэродинамичную посадку, которая в итоге сэкономит вам драгоценные секунды.
Речь пойдет о горнолыжном спорте, однако и лыжники-гонщики могут извлечь нечто полезное. Есть много работ в этом направлении. Но в основном в них изучается общее сопротивление движению, общее поперечное сечение и скорость. Определение какие именно части тела «тормозят» максимально? Вот в чем заключалась задача данной работы.
Про велогонки я и не говорю. Там аэродинамике уделяют огромное внимание. В аэродинамических трубах продувают все, без исключения, детали экипировки.
Ученые продули макет сгруппировавшегося горнолыжника в аэродинамической трубе и поняли, чем больше всего тормозят спортсмены. Оказалось, что больше всего вихрей создают голова, ноги и зад лыжника.
Минимизировать сопротивление воздуха и поверхности — ключевой способ современной борьбы спортсменов за время в скоростных видах спорта. Горнолыжный спорт не исключение. Поэтому ученые из японского университета Цукубы использовали аэродинамическую трубу, чтобы исследовать характер обтекания воздухом мчащихся с горы лыжников.
Если в слаломе скорость спортсменов достигает лишь порядка 30 км/ч, то в таких дисциплинах, как скоростной спуск, атлет может разогнаться до 120 км/ч и более. На таких скоростях сила сопротивления воздуха становится значительной, и любое ее снижение, будь то за счет применения особых материалов экипировки или в позе спортсмена, приводит к выигрышу критичных для победы долей секунд.
В своих экспериментах японские физики использовали правдоподобный макет горнолыжника с палками, лыжами, шлемом и ботинками.
Эксперименты по обтеканию воздухом проводились в аэродинамической трубе размером 1,5 на 1,5 м, имеющейся в Университете Цукубы. С ее помощью ученые смогли измерить силу сопротивления воздуха на разных скоростях и выяснили, что она равна 27 Ньютонам при скорости 15 м/с и значительно растет (до 186 Ньютонов) при скорости 40 м/с.
Чтобы изучить характер течения воздуха за спиной макета, ученые использовали метод решеточных уравнений Больцмана — прием, применяемый для моделирования поведения жидкостей.
«Этот метод позволил нам определить области пониженной скорости течения воздуха и места, где формируются вихри», — пояснили авторы работы, опубликованной в журнале European Journal of Physics.
«Визуализация поля скоростей воздуха показала, что основными источниками сопротивления в сгруппированной позиции лыжника являются:
- голова
- плечи
- верхняя часть ноги и бедро (включая ягодицы)
Поэтому позиции, в которых трение уменьшается в этих областях, обеспечат технологическое преимущество при спуске», — считают авторы работы. По их словам, именно на эти части тела дизайнерам экипировки надо обратить пристальное внимание.
Достоверность этих выводов была подтверждена высокой корреляцией между полученными результатами в аэродинамической трубе с компьютерными симуляциями. Ученые установили, что в процессе спуска лыжника на него действуют и вертикальные силы, в основном — на торс и бедра.
«При этом на торс сила действует вверх, на бедра — вниз», — говорится в статье.
«Теперь зная, какие части тела больше всего влияют на спуск лыжника, мы можем проектировать снаряжение так, чтобы уменьшать сопротивление воздуха в этих местах, и советовать, как менять позу спортсмена для увеличения скорости», — говорится в выводах.
В последующих работах ученые намерены уделить больше внимания влиянию подъемной силы и движений лыжников в различных позах.
Источник информации: T.Asai, S.Hong, K.Ijuin (2016), П.Котляр (2017)
Лыжники-гонщики также должны обращать больше внимания на аэродинамику, хотя скорости и не такие высокие, как у горнолыжников. Уверен, каждый проверял это на себе неоднократно. Стоит на спуске просто выпрямиться (раскрыться) и вы сразу ощущаете огромную тормозящую силу. Проходить спуски в низкой стойке, не раскрываясь — это необходимо тренировать постоянно. Отыгрывать потерянные на кажном спуске 3-5 секунд — это дорогого стоит. И это, наверняка, выключит вас из борьбы за призовые места.
Коллеги, уделяйте технике прохождения спусков должное внимание и вам не нужно будет отыгрывать 3-5 секунд гандикапа, который вы добровольно дарите соперникам.
