Лыжная секция

Основы техники спусков и поворотов в движении

Передвижение на лыжах по пересеченной местности требует от лыжника умения спускаться со склонов различной крутизны, преодолевать их неровности и в случае необходимости выполнять торможения и повороты в движении. Уверенное владение всеми этими способами имеет большое значение не только для лыжников-гонщиков, но и для туристов и всех любителей прогулок на лыжах. Условия спусков и задачи, стоящие перед спортсменами-горнолыжниками, во время тренировок по слалому и скоростному спуску значительно отличаются от условий трасс лыжных гонок и зимнего туризма. Все это требует специального горнолыжного инвентаря, выбора особых стоек спуска. В то же время техника выполнения поворотов в движении несколько отличается от техники прохождения спусков на спортивно-беговых и туристских лыжах.

Однако и в том и в другом виде спорта основу техники спусков и поворотов в движении составляют законы биомеханики и практические правила, которые объясняют выполнение тех или иных действий, движений или положений, принимаемых лыжником при передвижении по склону. Лыжник вместе с лыжами с точки зрения механики представляет собой сложную систему, на которую воздействует целый ряд различных сил. В то же время в этой системе развиваются определенные внутренние силы. При передвижении по склону лыжник за счет мышечных усилий может принимать различные позы и, выполняя одно или несколько действий, изменять принятое положение (что приводит к перераспределению действующих на него внешних сил). Взаимодействие внешних и внутренних сил и является основой всех элементов техники спусков и поворотов.

На склоне на систему «лыжник - лыжи» действуют те же силы, что и на ровном участке лыжни, но на спуске в связи с увеличением крутизны взаимодействие их составляющих меняется в большей или меньшей степени.

Сила тяжести (Р) является составляющей всех элементарных сил тяжести отдельных частей тела и равна их сумме - массе тела лыжника. Она приложена к общему центру тяжести (рис. 1) и всегда

направлена вертикально вниз. На ровной лыжне сила тяжести полностью уравновешивается силой реакции опоры, направленной вверх, но на склоне она раскладывается на две составляющие - силу нормального давления (Р,) и скатывающую силу (F).

Сила нормального давления прижимает лыжника к поверхности склона, а с увеличением крутизны склона уменьшается. Снижение давления на снег уменьшает и силу трения (7). Рис. 1. Силы, действующие Скатывающая сила (F) как на лыжника на склоне составляющая сила тяжести всегда действует в одном направлении параллельно склону (направлена вниз). Она заметно изменяется в зависимости от крутизны склона и возрастает при ее увеличении. Это единственная сила, которая производит работу (на склоне от нее во многом зависит скорость спуска).

Помимо скатывающей силы при движении лыжника по склону возникают силы, препятствующие увеличению скорости спуска. При взаимодействии скользящей поверхности лыж со снегом всегда возникает сила трения (7). Величина ее во многом зависит от состояния снежного покрова, температуры и влажности воздуха, материала скользящей поверхности лыж, качества обработки, формы и динамических характеристик лыж, применяемой лыжной мази и качества ее нанесения.

При изготовлении лыж в последние годы используются материалы с меньшим коэффициентом трения (твердые породы дерева, пластмассы и др.), улучшается и качество их обработки (без шероховатости, задиров древесины и волокнистости поверхности), совершенствуется и лыжная смазка. Все это может заметно уменьшить силу трения. При спуске прямо действие сил трения совпадает с направлением осей лыж. В моменты сдвигов лыж в сторону, при поворотах, при боковом соскальзывании сила трения действует под большим или меньшим углом к боковой поверхности лыж, но она всегда направлена в сторону, противоположную движению.

Механизм трения лыж о поверхность снега значительно сложнее, чем просто трение двух сухих поверхностей друг о друга. Известно, что при увеличении давления лыж на снег коэффициент трения уменьшается, но до определенного предела. Если давление продолжает увеличиваться, то коэффициент трения снова возрастает. Это явление особенно часто наблюдается при сухом снеге. При движении лыж по снегу в зависимости от его меняющегося состояния, температуры и влажности воздуха на поверхности лыжи возникает тонкая водяная пленка толщиной в несколько микрон. От толщины водяной пленки во многом зависит сила трения, что заметно сказывается на скольжении. Общеизвестно, что в условиях низких температур лыжи скользят хуже - «водяная смазка» при этом почти не образуется.

С уменьшением мороза скольжение улучшается, так как кристаллики снега легче оплавляются и возникшая водяная пленка

I    улучшает скольжение. Лучшим оно обычно бывает при температуре -4°С. Правда, скольжение во многом зависит от структуры снега - зернистый дает лучшее скольжение (механизм сцепления лыж со снегом при отталкивании в этом разделе не рассматривается). При температуре -2°С и выше скольжение ухудшается, так как толщина водяной пленки возрастает. Это требует поиска новых материалов и лыжных смазок для улучшения скольжения лыж в горнолыжном спорте. В последние годы все шире применяются покрытия скользящих поверхностей лыж из различных материалов (особенно распространены полиэтиленовые).

Качество скольжения в оттепель при избытке влаги прежде всего зависит от гидрофобности (несмачиваемости) покрытия. Все эти факторы оказывают влияние на скорость спуска лыжника со склонов различной крутизны. На величину силы трения, вероятно, оказывают влияние и скорость скольжения лыж по снегу, величина удельного давления их поверхности, форма, соотношение ширины и длины и другие характеристики лыж. Величина скользящей поверхности зависит не только от длины, ширины, но и от формы и жесткости отдельных частей лыж и их соответствия массе лыжника. Можно допустить, что при равномерной загрузке лыж по всей длине сила трения приложена примерно к середине опорной поверхности.

Смещение массы тела вперед или назад соответственно увеличивает загрузку частей лыж и смещение точки приложения силы трения. Это играет важную роль при выполнении поворотов. С тем чтобы в какой-то мере компенсировать изменение скольжения (в зависимости от температур), делаются попытки в создании лыж, изменяющих свою форму от температуры снега. Различная реакция верхнего и нижнего слоя лыжи на изменение температуры вызывает уменьшение или увеличение изгиба лыжи и ее внутреннего напряжения, что меняет площадь соприкосновения лыж с поверхностью снега и соответственно скольжение.

В зависимости от плотности лыжни лыжи испытывают дополнительное сопротивление снега: носок лыжи, прокладывая лыжню в снегу, подминает и раздвигает валик снега, возникающий при скольжении по склону. На твердом, хорошо укатанном снегу указанная сила сопротивления не возникает, но при движении без лыжни в туристском походе или на плохо укатанном склоне сопротивление заметно возрастает. При этом общая сила сопротивления (сила трения плюс сопротивление снега) бывает приложена к точке, смещенной больше или меньше к носку лыжи.

При движении с вершины склона скорость невелика, но постепенно нарастает, и лыжник спускается с максимальной для данных условий скоростью. Внизу при выкате на горизонтальную площадку скатывающая сила становится равной нулю, сила сопротивления тормозит движение, и лыжник постепенно останавливается. В том случае, если лыжня переходит во встречный склон, скатывающая сила также направлена вниз по склону (в сторону, противоположную движению лыжника, - назад); от этого торможение увеличивается, скорость быстро уменьшается. Если не принять никаких мер к остановке на склоне (развести носки лыж в стороны и лыжи закантовать или быстро повернуться боком к склону), то лыжник под воздействием скатывающей силы начнет скользить назад. Значительное сопротивление испытывают лыжи при преодолении неровностей на склоне - бугров и впадин.

Сила сопротивления встречного потока воздуха (А) при движении вниз по склону заметно возрастает. Если при скольжении по равнине гонщик испытывает сопротивление воздуха до 1,5 кг (при встречном ветре в зависимости от его скорости оно может возрастать вдвое и даже больше), то на спуске сила сопротивления увеличивается во много раз. Сила сопротивления воздуха резко растет при увеличении скорости движения: прямо пропорционально квадрату скорости (скорость увеличивается вдвое, а сила сопротивления - в 4 раза).

Эта сила приложена примерно к середине лобовой поверхности тела лыжника и прямо пропорциональна ее площади. Кроме этого, она зависит от обтекаемости тела. Вот почему для увеличения скорости спуска очень важно принять более обтекаемую стойку с меньшей лобовой поверхностью, использовать одежду, плотно облегающую тело лыжника. Обычно обтекаемость достигается за счет принятия низкой стойки. Целесообразно также вытянуть руки несколько вперед, прижать локти, опустить голову и т.д. - все это используется в различных вариантах стоек спуска.

С начала движения вниз по склону скорость лыжника зависит от ускоряющей силы (К), которая равна величине скатывающей силы (F) минус сила трения (Г). Однако с дальнейшим увеличением скорости возрастает сила сопротивления воздуха, и в связи с этим на достаточно длинном и крутом склоне может наступить момент, когда сила сопротивления воздуха будет равна ускоряющей силе (А = К). Лыжник достигает максимальной для данных условий (крутизна склона, скольжение, принятая стойка и др.) скорости, и дальше при сохранении этих условий скорость увеличиваться не будет (станет постоянной). Уменьшение лобового сопротивления, улучшение аэродинамики стойки, увеличение крутизны склона (этот фактор уменьшает давление лыж на снег и, как следствие, силу трения) приведут вновь к увеличению скорости. Для каждого склона (при достаточно большой длине разгона, минимальной силе трения и сопротивления воздуха) существует предельная скорость спуска.

На специально подготовленных трассах в соревнованиях на побитие рекордов скорость спуска достигает выдающегося результата - более 210 км/ч. На достижение такой высочайшей скорости спуска вполне естественно влияет и плотность воздуха. С увеличением высоты плотность воздуха уменьшается; поэтому на трассах, расположенных высоко в горах, можно добиться более высокой скорости. Теоретические расчеты показывают, что скорость спуска лыжника по склону более 220 км/ч достижима на высоте превышающей 8000 м.

устойчивость лыжника при движении по склону в основном зависит от следующих факторов:

-    положения ОЦТ тела над опорой;

-    величины площади опоры;

-    возможности перемещения ОЦТ тела над площадью опоры;

-    рельефа склона;

-    возможного изменения скоростей спусков;

-    углов равновесия;

-    угла устойчивости.

Угол устойчивости образуется линией, опущенной вертикально из ОЦТ к поверхности склона, и линией, соединяющей ОЦТ с носками лыж (передний угол устойчивости), если линия направлена к пятке лыж (задний угол устойчивости).

Сумма переднего и заднего углов устойчивости образует угол равновесия. Величина угла равновесия зависит от длины лыж и высоты ОЦТ над опорой.

Конус устойчивости образуется линией, исходящей из ОЦТ и описывающей контур площади опоры.

Величина площади опоры зависит от длины лыж и ширины ведения лыж при спуске со склона. Как при движении по склону все выше сказанное реализуется практически, рассказано далее.

При движении по склону лыжнику очень важно сохранить равновесие. Одним из условий сохранения устойчивого равновесия является уравновешенность всех сил, действующих на систему «лыжник -лыжи». Очень важно, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к центру тяжести, проходила через площадь опоры.

Для сохранения равновесия, а также для выполнения на склоне необходимых действий (поворотов, торможений, спусков) лыжник за счет мышечных усилий перемещает части тела и лыжи, принимает различные положения, тем самым меняя взаимодействие между внешними и внутренними силами.

Чаще всего сохранение равновесия зависит от площади опоры: увеличивая ее, лыжник добивается более устойчивого спуска. С этой целью применяют более широкое ведение лыж по снегу или используют небольшой выпад (одна нога выводится вперед на 1 -

1,5 стопы). Порой опускания в более низкую стойку достаточно для сохранения равновесия. В более сложных условиях необходимо выполнить ряд компенсаторных, амортизационных движений: согнуть или разогнуть ноги, увеличить наклон туловища, сделать мах руками и т.д. С этой же целью возможно применение различных «передних» или «задних» стоек (перемещение ОЦТ вперед или назад компенсирует изменение условий скольжения, спуска и др.).

Чаще всего лыжник теряет равновесие при различных изменениях крутизны склона и при преодолении неровностей, бугров и ям, когда давление склона на лыжи усиливается или ослабевает. При наезде на бугор возникает опасность падения назад, а при преодолении впадины - вперед. Возможно также непроизвольное подбрасывание лыжника, а при приземлении - падение от удара лыж о склон. При преодолении бугра необходимо принять более низкую или переднюю стойку, а при прохождении впадины -наоборот. Значительное изменение силы трения при наезде на передутый свежий снег приводит к резкому ухудшению скольжения, и под действием сил инерции возникает реальная опасность падения вперед, и наоборот: при переходе от свежей лыжни к леденистой возможно падение назад. В том и другом случае перемещение ОЦТ тела назад или вперед позволяет избежать падения (лыжник должен заблаговременно принять заднюю или переднюю стойку).

Допустимо для удержания равновесия использование небольшого выпада и широкого ведения лыж, но возможности этих приемов несколько ограничены. Широкое ведение лыж ухудшает равновесие в переднезаднем направлении, а выпад - в боковой плоскости. Лучшие условия для сохранения равновесия возникают при среднем положении, вместе с тем необходимо учитывать скорость движения и состояние снега. На большой скорости лыжники ведут лыжи шире, а выпад делают меньше; то же необходимо выполнять и на леденистом склоне. В этом случае порой выпад совсем не применяется. На глубоком снегу, наоборот, выпад может быть увеличен, а лыжи ведутся нешироко. Бугры преодолевают при минимальном разведении ног, а при преодолении впадин и ям выпад увеличивают. Встречный поток воздуха при постоянных условиях скольжения равновесия не нарушает, а оказывает только тормозящее действие.

Выбор стойки спуска зависит от задач, выполняемых на склоне (достижение максимальной скорости, выполнение поворотов, преодоление неровностей), условий скольжения, крутизны и состояния склона, видимости, степени ознакомления с конкретным склоном. Основные задачи лыжников-гонщиков на склоне: достижение высокой скорости, сохранение устойчивого равновесия и работоспособности. На длинных ровных и открытых спусках применяется низкая стойка, позволяющая развить высокую скорость.

Однако следует учитывать, что длительное скольжение в низкой стойке затрудняет дыхание, вызывает чрезмерное статическое напряжение мышц ног и не позволяет в полной мере восстановить работоспособность. Помимо этого, низкая стойка создает трудности при прохождении неровностей склона и в сохранении равновесия.

Высокая стойка создает большое лобовое сопротивление и не позволяет развить максимальную скорость, вместе с этим она менее устойчива. Высокую стойку можно применять в начале незнакомого спуска, когда необходимо его просмотреть или войти в спуск с меньшей начальной скоростью (торможение увеличением лобового сопротивления). Затем лыжник опускается в основную или низкую стойку.

Все это говорит о целесообразности широкого использования основной (средней) стойки, а в случае необходимости - и стойки отдыха. Кроме этого, на длинных спусках следует варьировать стойки с целью успешного решения задач и уменьшения отрицательного влияния каждой стойки.

Горнолыжникам очень важно пройти трассу на высокой скорости, сохранить устойчивое равновесие и до минимума снизить потери скорости при выполнении поворотов, преодолевая искусственные препятствия (ворота из флагов) и естественные неровности склона. В связи с этим горнолыжники проходят трассы в основной стойке и на отдельных участках принимают низкие стойки для достижения максимальной скорости.

Выполнение поворотов в движении основано на перераспределении внутренних и внешних сил, действующих на систему «лыжник - лыжи». При движении по дуге поворота на лыжника помимо всех перечисленных сил действует еще центробежная сила. Она приложена к ОЦМ и направлена в сторону от центра поворота. Для того чтобы не допустить опрокидывания лыжника или частичной потери равновесия, необходимо перенести центр тяжести тела внутрь поворота - увеличить наклон туловища. Чем выше скорость движения по дуге или круче поворот, тем более необходим больший наклон туловища. Наклон туловища внутрь не только облегчает прохождение поворота, но и способствует кантованию лыж на их внутренние ребра. Кантование применяется при выполнении поворотов на склонах любой крутизны и даже на ровных участках после выката со спуска.

Каждый поворот можно условно разделить на несколько фаз: разгон - прямолинейное движение, обеспечивающее набор скорости; вход в поворот - выполнение действий, необходимых для начала движений по дуге; движение по дуге поворота необходимой крутизны-т.е. непосредственное изменение направления движения; выход из поворота - действия, обеспечивающие переход к движению по прямой в избранном направлении после окончания поворота.
Поворот переступанием в движении - один из самых распространенных в лыжных гонках. Для его выполнения лыжник периодически переносит массу тела с лыжи на лыжу и одновременно переставляет разгруженную лыжу внутрь поворота в направлении движения. Другая нога выполняет в это время отталкивание в сторону, тем самым несколько увеличивая скорость скольжения. Этот способ применяется иногда и в горнолыжном спорте.

Выполнение рулящих поворотов основано на постановке одной или обеих лыж под углом к направлению движения и жестком удержании их в этом положении в течение всего поворота. Для входа в поворот непременным условием являются загрузка наружной лыжи массой тела и ее кантование на внутреннее ребро. Внутренняя лыжа скользит по снегу всей плоскостью. В этом положении наружная лыжа испытывает большое сопротивление и вся система «лыжник - лыжи» движется по дуге. Все рулящие повороты со смещением лыж под определенным углом всегда вызывают значительное увеличение тормозящих сил и снижение скорости. Сильнейшие лыжники-гонщики в соревнованиях применяют рулящие повороты крайне редко; в горнолыжном спорте указанные повороты неприменимы.

Выполнение маховых поворотов связано с постановкой обеих параллельных лыж под углом к направлению движения и обязательным их кантованием на внутренние ребра (по отношению к повороту).

При выполнении поворотов на параллельных лыжах внешние и внутренние силы взаимодейсвуют следующим образом. Скаты-ающая сила (F), приложенная к центру тяжести тела, в системе :<лыжник - лыжи» передается на лыжи через крепления и вызыва-:т движение лыжника вниз по склону. Точка приложения силы опротивления снега (7) всегда больше или меньше смещена к оскам лыж. При параллельном ведении лыж по прямой эти силы заимодействуют по оси движения лыж и спуск будет устойчивым прямолинейным. Но стоит только любым способом поставить араллельные лыжи под углом к направлению движения и закан-овать на внутренние (по отношению к повороту) ребра, как воз-икает пара сил, вращательный момент которых вращает систему хлыжник - лыжа» и ведет по дуге поворота с большим или мень-им боковым проскальзыванием лыж. Величина этого бокового угообразного соскальзывания при движении по повороту во ногом зависит от угла кантования лыж и скорости движения.

При сильном кантовании боковое скольжение минимально и гол разворота лыж меньше. Продольная ось лыж и линия проги-а практически совпадают с дугой поворота, торможение мини-ально и, скорость движения выше. Более плоское ведение лыж по повороту приводит к увеличению бокового скольжения, и тормозящие силы возрастают. Своевременная подготовка к очередному повороту, выбор точки входа в поворот позволяют выполнить поворот на параллельных лыжах с сильным кантованием, с наименьшим торможением пройти поворот по оптимальной дуге. Крутизна поворота зависит не только от кантования лыж, но и от первоначального угла смещения лыж к направлению движения. При движении по склону нельзя не учитывать и другие внешние силы, действующие на систему «лыжник - лыжи».

Сила реакции опоры возникает при давлении на снег в момент отталкивания или при скольжении лыжи по снегу. Эта сила равна по величине и противоположна по направлению силе, с которой лыжник давит на опору. Она приложена к точке, через которую проходит линия силы, действующей на опору (например, при толчке ногой через крепление на лыже). В любом случае она перпендикулярна поверхности снега в точке приложения силы. Сила реакции опоры увеличивается при движении частей тела с ускорением, в этом случае она равна статической силе реакции опоры с добавлением динамической составляющей (силы инерции, возникающей при отталкивании), и наоборот: при приседании сила реакции опоры уменьшается.

На этом основаны технические элементы, уменьшающие давление лыж на снег при выполнении некоторых поворотов в движении - так называемое облегчение. Абсолютная величина уменьшения или усиления давления лыж на снег зависит не только от глубины приседания или амплитуды перемещения частей тела вверх или вниз, но в первую очередь от перемещаемой массы и скорости движений. Такое «облегчение» особенно важно правильно выполнить при маховых поворотах на параллельных лыжах и при преодолении неровностей склона.

Правильно выполненная разгрузка может значительно уменьшить давление лыжи на снег, а это позволит «облегченные» лыжи быстро сместить в сторону, поставить под необходимым углом к направлению движения. Боковое сопротивление снега значительно уменьшается, и это позволяет легко войти в поворот. На современных жестких трассах слалома и скоростного спуска порой не требуется значительного облегчения давления лыжи на склон, в этих условиях их легче поставить под углом к направлению движения. Снять или уменьшить давление на снег можно несколькими способами:

1.    Сгибание ног (приседание). Разгрузка наступает с началом приседания.

2.    Разгибание ног с блокировкой. Остановка начавшегося разгибания вызывает снижение давления лыж на снег.
3.    Разгибание - сгибание ног. Момент облегчения при этом способе несколько продолжительнее - давление на снег уменьшается в конце разгибания и продолжается во время сгибания.

4.    Комбинированный способ (сгибание - разгибание - сгибание)

-    давление на снег уменьшено на более продолжительное время. Во всех этих способах величина уменьшения давления зависит не только от высоты перемещения ОЦТ и перемещаемой массы, а прежде всего - от скорости движения. Поэтому даже неглубокое, но быстрое приседание дает больший эффект.

5.    Подскок с подтягиванием ног - при полном отрыве лыж от снега давление на снег равно нулю.

6.    Бросок (кувырок) - с броском тела вперед при подтягивании пяток возникает облегчение давления на снег.

При выполнении поворотов важно совместить момент облегчения давления на снег с боковым перемещением пяток или всех лыж. Все эти движения, вызывающие облегчение давления лыж на снег, имеют большое значение не только в горнолыжном спорте, но и в лыжных гонках при обучении поворотам в движении и торможениям. Перечисленные способы играют важную роль и при преодолении неровностей склона, которые встречаются в лыжных гонках, туристских походах и на прогулках. Это особенно важно при движении с грузом, когда инерционные силы от перемещения груза (рюкзака) заметно увеличиваются. Своевременно выполненные компенсаторные движения помогут лыжнику сохранить устойчивое равновесие.