Лыжная мазь

     Лы́жные ма́зи — группа химических веществ, используемых для улучшения скольжения лыж по снегу, либо для уменьшения отдачи (то есть нежелательного проскальзывания лыж назад).

    Смазки бывают двух основных видов: смазки скольжения и смазки держания.

                           Смазка держания                     

            Держащие мази служат для уменьшения отдачи. Она наносится на центральную часть (колодку) лыжи.

              Держащая мазь должна удовлетворять двум требованиям. Первое — мазь должна позволить толкнуться. При толчке под колодкой создается дополнительное давление на снег, и кристаллы снега входят в слой держащей мази, лыжа «прилипает» к снегу, что позволяет толкнуться. После толчка кристаллы должны выйти из мази, что позволит лыже скользить. Когда лыжник скользит на одной лыже, то давление под колодкой также присутствует, но при этом мазь должна позволять скользить на одной лыже и «тормозить» только в момент толчка.

             Некоторые проблемы возникающие при определенных погодных условиях:

1. Подлип. При переходных температурах (около 0 градусов) и при свежем, особенно при падающем, — снег будет прилипать к мази и превращаться в толстый снежный ком под колодкой.
2. Обледенение мази. При отрицательных температурах (чаще при переходных от −2 до 0 °C, но случается и при −25 °C) может начаться «обледенение» мази — кристаллы снега вместо того, чтобы полностью выходить из слоя мази после толчка, начинают обламываться, оставляя кончики в мази, и на ее поверхности появляется ледяная корка. Чаще это связано с тем, что мазь мягче  чем нужно. Также это может произойти когда лыжи еще теплее окружающего воздуха.
3. Торможение. Состояние снега в лыжне и вне ее может быть разным, поэтому мазь, которая позволяла нормально катить в лыжне, при выходе из нее может сильно тормозить. Также можно почувствовать разницу в держании и скольжении при катании на солнечных участках и в тени, например, в лесу.

Рис 1.  Деформация лыжи во время движения.

Рис 2. Неверно подобранная мазь.
В 1 случае силы трения недостаточно для начала движения и лыжа проскальзывает.
Во 2 случае мазь слишком мягкая, следствии чего  кристаллы снега  проникают в слой мази, создавая снежный ком, который увеличивает силу трения.

Рис 3. Мазь подобрана верно. Кристаллы снега проникают в мазь на небольшую глубину, и после фазы толчка свободно её покинут. 

 Смазка скольжения

   Используются для улучшения скользящих свойств лыж. Для лыж классического хода покрываются только передняя и задняя части, а колодка (под креплением) лыжи покрывается смазкой держания. Лыжи конькового хода покрываются по всей скользящей поверхности.

   Смазки скольжения бывают разных видов. В основном это алканы: парафины и микрокристаллины с температурами плавления 80-140 °С. Часто для улучшения тех или иных свойств добавляют мелкодисперсный графит (для предотвращения накопления статического заряда), оксиды железа , а в профессиональном спорте используются еще и фтористые добавки (улучшают водоотталкивающие свойства). 

Контролируемое трение.

   Это классическая теория, которая утверждает, что если мы создадим контролируемое количество трения между скользящей поверхностью лыжи и снегом, то сможем растопить ровно столько снега, сколько требуется для скольжения по мельчайшему слою капелек воды, действующих наподобие крошечных шариковых подшипников. Подогнав твердость мази к характеристикам снежного кристалла, мы можем получить оптимальную степень проникновения кристалла Это создаст контролируемое трение, которое, в свою очередь, приведет к периферийному таянию снежного кристалла В результате лыжа заскользит по очень тонкому слою капелек воды. 

Рис 4. Фаза скольжения. мазь подобрана  верно. Образовавшийся слой воды увеличивает трение.

      Как только сформировался слой воды, появляется необходимость в управлении формой и размером водяных капелек. Отчасти это достигается путем регулирования трения и, таким образом, количества воды. Однако различные компоненты мази также помогают управлять размером и формой капелек за счет изменения величины поверхностного натяжения.

Источники

1. "Энциклопедия зимней Олимпиады": фристайл
2. Лыжный мази
3. Как работают мази держания и скольжения

Лыжная смазка

От выбора лыжной смазки для смазки лыж зависит сила трения. Она бывает двух  типов – для скольжения и для увеличения трения (чтобы лыжи не  проскальзывали). Выбор смазки основывается на качестве снега, погодных  условиях, влажности и на других деталях в лыжных гонках. Существует множество  видов лыжных смазок: парафины, порошки, эмульсии. Для каждого типа снега  используются различные виды парафинов: в морозную погоду чаще пользуются  высоко фтористыми парафинами, в более умеренную погоду средне фтористыми и в теплую низко фтористыми.

одежда лыжника

                                      Требования к одежде лыжника

Одежда для лыжников должна состоять из трех слоев:

Первый слой, прилегающий к телу, должен быстро отводить влагу, не намокая.
Второй слой должен выводить влагу наружу, а внешнюю влагу (дождь, снег) - не пропускать внутрь. С этой целью используются ткани с различными сочетаниями полиэфира, полиэстера, полиамида и т.д. с эластаном, лайкрой. 
Сверху ткань может быть покрыта специальным покрытием Teflon, что обеспечивает максимальную водо- и влагопроницаемость при сохранении естественной вентиляции.
Внешний слой (третий) - из высокотехнологичных ветрозащитных тканей из микроволокна на сетчатой основе. Поэтому лыжник в специализированной одежде не потеет, ему не холодно, и, наконец, его не продувает ветер.

Лыжная одежда для гонщиков всегда облегающая, так как свободный покрой увеличивает сопротивление воздуху.Комбинезоны обычно не имеют карманов. Воротник и манжеты должны быть облегающими, чтобы под них не попадал снег, и их не продувало ветром.


http://skisport.narod.ru/article/equipsel10.html

Лыжники и сопротивление воздуха

Сила лобового сопротивления воздуха возникает при относительном движении лыжника и воздуха. Лыжник, продвигаясь в воздушной среде, встречает сопротивление воздуха. Оно зависит в основном от сопротивления формы тела лыжника и сопротивления трения между его телом и воздухом. Лобовое сопротивление  зависит от площади наибольшего поперечногосечения тела, перпендикулярного к потоку воздуха, плотности воздуха, квадрата относительной скорости лыжника и воздуха, а также коэффициента лобовогосопротивления.

Например, когда лыжник спускается с горы, он группируется, приседает,  тем самым уменьшая площадь поперечного сечения тела и увеличивая свою скорость. Если же лыжнику необходимо сбросить скорость, он выпрямляется, сопротивление воздуха увеличивается, а скорость уменьшается.

Источник

Кривые палки в слаломе

При скоростном спуске палки используются на виражах, чтобы регулировать траекторию движения спуска. 

При слаломе путь состоит из прямолинейных участков и ряда виражей. Виражи выполняются за счет наклона туловища и за счет использования палок. Так при входе в вираж лыжник наклоняет туловище во внутреннюю сторону виража и втыкает палку, создавая точку опоры, вокруг которой тело начинает движение по окружности. При воткнутой примой палке на тело начинает дополнительно действовать сила, предающая ей движение по окружности.

 При кривой палке ось вращения смещается на величину изгиба палки . Эта составляющая делает движение тела не чисто круговым, а эллиптическим. Такое более сложное воздействие от динамичного смещения оси кривых палок, вливаясь в комплекс группы сил, действующих на лыжника на вираже, делает траекторию виража более оптимальной, без резких граничных переходов от криволинейного движения к прямолинейному. 

Таким образом, при слаломном спуске кривые палки используются на виражах, чтобы регулировать траекторию движения спуска и более оптимально выдерживать траекторию движения.

Анатомия прыжка на лыжах с трамплина

Почему спортсмены-лыжники при прыжках принимают именно такие позы? Сейчас мы в этом разберёмся. Чтобы физические силы при прыжке работали на спортсмена, ему необходимо запомнить всего четыре позы:

1. Разгон. Чтобы минимизировать сопротивление воздуха и сделать максимальной скорость при разгоне спортсмен сгибается, держит спину параллельно склону, руки заводит за спину, расслабляет торс, опускает голову. Также он обязательно следит за распределением веса тела для идеального сочетания баланса и скорости.

2. Отрыв. Примерно за 6 м до точки отрыва спортсмен немного приподнимает бедра и в то же время прижимает грудь к коленям, чтобы ноги сыграли роль сжатой пружины. В точке отрыва на самом конце стола спортсмен подпрыгивает вперед и вверх.

3. Полёт. В воздухе спортсмен поднимает лодыжки (задирает носки ступней вверх) и формирует V-образную фигуру из лыж. Он тянется вверх от склона макушкой и плечами, наклоняясь вперед, чтобы преодолеть как можно большее расстояние. Тело держит перпендикулярно склону, руки вытягивает назад вниз.

4. Приземление. Торс расслаблен, колени слегка согнуты — так спортсмен смягчает удар при приземлении. Ноги спортсмена должны принять положение, именуемое «телемарк» (неофициально — «разножка»): одна из ног выставлена вперед, другая отведена назад, обе согнуты в коленях; колено задней ноги опущено вниз, руки расставлены выше плеч. Когда спортсмен доезжает до ровной поверхности, он разворачивается, чтобы остановиться.

Физика лыжного спорта

Рассмотрим простейший случай: лыжник скользит по склону.

Источником движения лыжника является составляющая силы тяжести, направленная параллельно склону. Тормозят же движение силы трения и сила сопротивления воздуха.

Разберем силу трение поподробнее: при небольших скоростях движения наблюдается явление сухого трения, переходящего при увеличении скорости в смешанное, что вызывает увеличение силы трения. На мокром снегу сила трения достигает огромных значений.

Другой важной силой, влияющая на движение лыжника, является сила сопротивления воздуха. Эта сила зависит от квадрата скорости лыжника, проекции тела на плоскость и аэродинамического коэффициента "лобового" столкновения. 

Когда силы, препятствующие движению лыжника, уравновешиваются с силой тяжести, скорость становится постоянной.

Как готовят лыжи для сборной ?

 Правильно подобранные лыжи  могут помочь выиграть гонку, а неудачные даже фаворита гонки могут "откинуть" в конец финишного протокола. Во время соревнований зрители могут видеть, как на спусках одни спортсмены едут быстрее других, а в гонках классическим стилем одни уверенно забегают на подъем, в то время как другие борются с так называемой "отдачей" - проскальзыванием лыжи назад. Причина этому - неправильно подобранная мазь, не обеспечивающая достаточное сцепление. Порой спортсмены и тренеры сознательно используют лыжи с небольшой отдачей, так как мазь, предназначенная для сцепления на подъемах, как правило, ухудшает скольжение на спусках. 

Сервисная бригада сборной, прежде чем передать в руки спортсменов лыжи, пропитывает их скользящую поверхность парафином. На этом этапе действует простая физика. Молекулы одного вещества проникают в состав пластика скользящей поверхности, придавая ей определенные свойства. Лыжи натирают парафином, который впоследствии нагревают утюжком (похожим на обычный бытовой утюг, но имеющий более тонкие настройки температурного режима, не позволяющие испортить пластик), либо скользящая поверхность заливается жидким разогретым парафином, который при помощи того же утюжка или горелки равномерно распределяется по поверхности. Нанесение парафинов может производиться в несколько этапов. Первый парафин грунтует поверхность. Второй и последующие наносят "по погоде". Для нескольких пар используют разные комбинации парафинов "по погоде", для того, чтобы в итоге выбрать оптимальную пару. 

Как правило после нанесения парафина лыжам надо настояться. Для лучшего взаимодействия состава и пластика лыжи могут оставить при комнатной температуре, а могут выставить на мороз для быстрого охлаждения. В некоторых случаях разные пары охлаждают разными способами. И это тоже может повлиять на результат.

Волшебный состав уже изменил структуру пластика. Остатки парафина нужно счистить, так как сам парафин не скользит и к тому же собирает грязь, ухудшая скольжение.

Наступает время нанотехнологий. На поверхность наносятся специальные порошки - ускорители, состоящие из наночастиц, проникающих в пластик или создающие тончайшую "пленку" на его поверхности.

В процессе подготовки лыж сервисмены могут нанести на их поверхность специальную накатку. Чаще всего это делается для гонок, проходящих в теплую погоду, когда между слоем снега и скользящей поверхностью лыжи появляется слой воды. Физика накатки проста. Попробуйте положить на стол любой плоский предмет. Он легко скользит по гладкой поверхности. А теперь пролейте на стол немного воды. Плоский предмет "присосется" к гладкому столу  - подействует сила поверхностного натяжения жидкости. Для того, чтобы лыжи спортсмена не "присасывались" к трассе на поверхности лыж по направлению скольжения наносятся мельчайшие бороздки. Пузырьки воздуха помешают лыжам "прилипать" к трассе.

http://www.rg.ru/2014/01/20/ski-site.html

Трамплин для прыжков на лыжах

Давайте поговорим о том, как спортсмены прыгают с трамплина. Когда смотришь на это со стороны, кажется, что всё просто, но на самом деле это совсем не так. Есть множество условий, которые необходимо создать для хорошего прыжка. Рассмотрим один из них.

Конечно, на спортсмена влияет огромное количество факторов: физическое состояние спортсмена, сила трения между снежной поверхностью и лыжам, сила сопротивления и направление ветра, даже температура и многое-многое другое. Сейчас мы поговорим конкретно о свойствах трассы.

Скорость спортсмена при прыжке с трамплина во время разгона может достигать 100 км/ч, высота после отрыва - 5-8 метров, а ударная нагрузка при приземлении - 500 кг (!). В связи с такими факторами и была разработана особая форма лыжной трассы.

Трасса состоит из 3 участков: участка разгона, участка полёта и площадки остановки. Каждый из них заканчивается особой точкой: столом отрыва, К-точкой (61 м над землёй) и     точкой Hillsize соответственно. Угол между самим трамплином и горизонтальной площадкой остановки составляет 32°. Форма трассы - изогнутая. 

Участок трассы для разгона - вогнутый, т.к. именно при такой форме может быть достигнута наибольшая скорость для последующего отрыва, участок трассы для приземления - выгнутый, очевидно для лучшего приземления. В конце трасса расширяется, чтобы дать спортсмену возможность правильно затормозить.

Таким образом особое строение трассы для прыжков с трамплина обеспечивает спортсменам возможность успешного прохождения трассы.

P.S. Кстати, на Олимпийских играх в Сочи в соревнованиях по прыжкам на лыжах с трамплина впервые принимали участие женщины.