Лыжная секция

Силы, действующие на лыжника, и их характеристика

Анализ техники способов передвижения на лыжах проводится на основе законов биомеханики. С точки зрения биомеханики лыжник вместе с лыжами и палками представляет собой единую сложную систему, на которую действует ряд внешних сил. В то же время при движениях в этой системе возникают внутренние силы. Внутренние и внешние силы постоянно взаимодействуют, обеспе­чивая перемещение всей биомеханической системы в пространстве и во времени. При взаимодействии с внешней средой возникают и действуют на всю систему «лыжник - лыжи» внешние силы: реак­ции опоры, сопротивления воздуха и инерции. Кроме этого, на лыжника действует и сила тяжести. К внутренним силам относят­ся сила тяги мышц, реактивные, инерционные частей тела и упру­гие силы.

Силы тяги напряженных мышц являются главными, обеспечи­вающими движение лыжника. В этом варианте химическая энер­гия переходит в механическую и обеспечивает работу мышц в преодолевающем режиме. Кроме того, в уступающем режиме уве­личивается напряжение мышц, что вызывает возникновение упру­гих сил. Это увеличивает скорость в наступающем вслед за этим преодолевающем движении в обратном направлении. Преодоле­вающая работа мышц обеспечивает все движения лыжника на ровной лыжне и при скольжении в подъем. При недостатках в технике проявляется вредное влияние мышечных сил при управ­лении движениями в связи с несвоевременным и ненужным на­правлением мышц-антагонистов.

Силы инерции отталкивания возникают при отталкивании от опоры. В лыжных ходах силы инерции увеличивают в нужный момент давление на снег и улучшают, когда это необходимо, сце­пление лыж со снегом. Силы инерции, возникающие при маховых движениях, направлены от опоры при ускоренном перемещении туловища и конечностей. Они способствуют большому напряже­нию мышц ног и рук при отталкивании, а также усиливают сцеп­ление мышц со снегом. При активном замедлении скорости дви­жения сила инерции уже направлена в сторону движения и являет­ся движущей силой. Несвоевременное ускоренное перемещение частей тела (например, в свободном скольжении вверх) может вы­звать отрицательный эффект в действиях лыжника: увеличивается давление лыж на снег и происходит уменьшение скорости сколь­жения и длины проката.

Силы реакции опоры возникают при отталкивании и равны по величине и обратны по направлению силе толчка ногой. Сила реакции по величине может значительно изменяться от нуля до силы, большей массы тела лыжника более чем в 2 раза. К концу отталкивания сила давления на опору снижается, при­ближаясь к нулю.

Силы трения возникают при взаимодействии лыж со снегом. Сила трения при скольжении зависит от величины нормального давления лыжи на снег; его увеличение приводит и к замедлению скольжения. Сила трения сцепления во многом определяет угол срыва лыжи при отталкивании (проскальзывание). Улучшение сцепления лыж со снегом во многом зависит от применения мази с более высоким коэффициентом сцепления.

Сила тяжести лыжника всегда направлена отвесно и считается приложенной к ОЦТ. На равнине сила тяжести прижимает лыжи к снегу и во многом определяет силу трения, на склонах она может быть разложена на составляющие.

При перемещении тела лыжника вверх или вниз в связи с уско­рением к силе тяжести прибавляется или вычитается сила инерции. Силы сопротивления воздуха возникают при относительном пе­ремещении лыжника и потока воздуха. Лобовое сопротивление, возникающее при этом, зависит от площади поперечного сечения тела, перпендикулярной к потоку воздуха, а также от квадрата относительной скорости (лыжника и воздуха) и коэффициента лобового сопротивления. Коэффициент лобового сопротивления зависит от формы тела и его положения относительно потока воз­духа. При малых скоростях при передвижении по равнине сопро­тивлением воздуха можно практически пренебречь (если нет встречного ветра, достаточно высокой скорости). Но при спусках силы сопротивления воздуха нельзя не учитывать. При попутном ветре, скорость которого равна скорости перемещения лыжника, сопротивление воздуха исчезает. А при более сильном попутном ветре поток воздуха становится уже движущей силой.