Механизмы нагрузки и разгрузки

После прохождения впадины наблюдается пассивная нагрузка. После преодоления выступа наблюдается пассивная разгрузка.

Нагрузка вставанием (вверх)

Во время распрямления из положения с согнутыми коленями при спуске по гладкому склону происходит активная загрузка лыж.За счет разгибания ног корпус поднимается и давление на лыжи увеличивается.

124

Нагрузка приседанием (вниз)

Если во время спуска по ровному склону лыжник приседает из выпрямленного положения и останавливает это движение, то при остановке приседания происходит повышение давления на лыжи.

Разгрузка приседанием (вниз)

От начала движения приседания до его остановки наблюдается разгрузка (снижение давления на лыжи). Каждой загрузке вниз предшествует разгрузка вниз.

Разгрузка вставанием (вверх)

По окончании разгибательного движения, при загрузке вставанием (вверх), начинается фаза разгрузки вверх, которая в большинстве случаев переходит в последующую разгрузку приседанием (вниз).

Таким образом, если при спуске по ровному склону сначала выпрямиться, а затем сразу присесть, ( например при прыжке) то сначала наступает загрузка вверх, затем разгрузка вверх, переходящая в разгрузку вниз и в конце прыжка – загрузка вниз.

Кстати:

Вставание и приседание при прямом спуске по ровному склону в принципе не дает каких-либо изменений скорости, то есть не приводит ни к ускорению, ни к торможению. Торможение может произойти вследствие повышения трения в результате усиления давления (на льду оно имеет незначительное воздействие) либо вследствие повышенного сопротивления воздуха при выпрямлении. При разгибании корпуса во время прямолинейного движения на плоском склоне приложение сил происходит перпендикулярно к направлению вектора скорости, поэтому оно не влияет на изменение величины скорости, но вызывает лишь временное изменение траектории движения центра масс: центр масс приподнимается (искривление траектории наверх) либо опускается (искривление траектории вниз).

При изменении угла наклона спуска дело обстоит иначе. В такой ситуации движение корпуса в вертикальной плоскости может привести к ускорению или непроизвольному торможению, например, при спуске по волнообразной поверхности.

В случае увеличения крутизны склона происходит ускорение, при котором вектор скорости не сразу меняет свое направление и направлен под углом от поверхности («убегающего» из под ног) склона. Таким образом, на участке увеличения крутизны склона разгибание, направленное перпендекулярно склону, толкает центр масс вперед и вверх по отношению к вектору скорости, тем самым увеличивая скорость. Когда угол наклона склона стабилизируется (перестанет меняться), закончится и ускорение, вызванное увеличением крутизны склона, а вектор скорости снова станет параллелен поверхности склона.

При уменьшении крутизны склона происходит обратный процесс: ускорение имеет знак минус, (т.е. торможение) т.к. вектор скорости направлен под углом внутрь поверхности («набегающего» на лыжника) склона. При этом движение разгибания, направленное перпендекулярно склону, будет толкать центр масс вверх и назад по отношению к вектору скорости, тем самым уменьшая скорость движения.

И в том, и в другом случае происходит нагрузка разгибанием, но при увеличении крутизны склона, эта нагрузка лишь компенсирует уменьшение давление, полученное вследствие эффекта «трамплина», а в случае уменьшения крутизны склона (когда давление и так растет) эта дополнительная нагрузка разгибанием приводит к пику давления, т. е. резкому торможению.

Чтобы уменьшить это торможение, следует произвести обратное действие – сгибание, получив при этом разгрузку сгибанием (вниз), уменьшающую давление. К тому же сила тяжести действует не перпендекулярно к склону, а строго вертикально (к центру Земли), т.е. при любом наклоне склона она действует под острым углом в направлении вектора скорости, и при уменьшении силы трения (например, в результате уменьшения давления) вызывает ускорение.

Правильный прыжок при увеличении крутизны склона обеспечивает не только безопасность на таком участке (сохранение баланса в передне-заднем направлении), но и ускорение. Аналогичным образом обстоит дело и с прохождением поворотов. Вхождение в кривую поворота до линии падения склона соответствует вхождению в область увеличения крутизны склона, выход из кривой спуска после линии падения склона – выходу из области максимальной крутизны склона на пологий участок. Т.е. в повороте, до прохождения линии падения склона наблюдается ускорение, а после линии падения склона – торможение.

Т.к. траектория трассы направлена в основном вдоль линии падения склона, отсюда – основное правило: движение разгибания должно производиться до прохождения флага, а движение сгибания – после флага.

При правильном применении движений сгибания-разгибания на определенных фазах поворота можно ускоряться, как на качелях.

125

Крен

При прохождении поворота направляющие силы, действующие на отдельных участках лыж приводят к возникновению эксцентрических импульсов (центростремительных сил), направленных к центру кривизны поворота. Эти импульсы являются эксцентрическими, поскольку они проходят вне центра масс лыжника. Результатом таких эксцентрических сил является поступательное движение и вращение. Для лыжника это означает изменение направления поступательного движения и вращение к внешней стороне поворота (его откидывает к внешней стороне).

Одна из составляющих силы инерции, рассматриваемая при прохождении поворота, как сила реактивная к центростремительной силе, называется центробежной силой. При этом центростремительная сила прилагается к стопам лыжника (лыжам) и направлена внутрь поворота, а центробежная сила (равная ей, но противоположно направленная) прилагается к центру масс и действует наружу поворота. Вместе они образуют пару сил, которая опрокидывает лыжника к внешней стороне поворота. Поскольку все направляющие силы действуют в 3-х измерениях, правильнее было бы говорить о сумме сил, направленных в сторону центробежной или центростремительной силы.

Чтобы предотвратить падение на внешнюю сторону поворота, лыжник должен наклониться таким образом, чтобы сила тяжести, действующая на него, была направлена во внутрь поворота. То есть, ему необходим крен (наклон к внутренней стороне поворота).

Радиус поворота и скорость спуска определяют величину наклона: чем меньше радиус и чем больше скорость, тем выраженнее должен быть этот наклон.

В результате создается наклон ног к внутренней стороне поворота и, соответственно закантовка.

126

Фото (цв.) на стр.126-127(+)

Кстати:

"Широкое ведение лыж" у спортсменов, например, при гигантском слаломе, абсолютно не указывает на то, что они осуществляют смену наклона при помощи силы тяжести. При ближайшем рассмотрении "широкое ведение лыж" оказывается вовсе не "широкой опорной поверхностью". Все дело в наклоне. При максимальном крене внешняя нога практически выпрямлена, а внутренняя нога часто согнута настолько, что внутренняя лыжа находится на уровне колена внешней ноги. Таким образом, расстояние между внутренней и внешней лыжей очень велико – но не в боковом направлении! В направлении действия опорной силы лыжи, как правило, находятся очень близко друг к другу – внутренняя лыжа практически касается внешнего колена(см. фото).

Существуют ситуации, в которых спортсмен достигает наклона путем попеременного сгибания и распрямления ног, (то есть при помощи силы тяжести), однако вследствие недостатков (о которых – ниже) этот способ применяется при небольшом изменении направления движения, прежде всего на пологих участках.

128

Разножка

В результате наклона расстояние между внутренней лыжей и внутренним бедром меньше расстояния между внешней лыжей и внешним бедром. Чем сильнее наклон ног (и чем шире постановка лыж), тем больше эта разница. Таким образом, необходимо сгибать внутреннюю ногу сильнее, чем внешнюю. Поскольку при использовании горнолыжных креплений невозможно приподнять каблук ботинка над лыжей, при сгибании колена внутренней ноги приходится выдвигать вперед внутреннюю лыжу. Результатом является разножка. При этом внутренняя лыжа находится уже дальше в повороте и соответственно влияет на изменение направления движения. Это означает, что если необходимо сократить элемент проскальзывания до минимума, то величина разножки должна соответствовать радиусу поворота. Слишком большое разведение ног приводит к торможению внутренней лыжей ("захват").

Смена крена

Существует возможность достичь требуемой смены крена при помощи попеременного сгибания и разгибания ног. Например, если в положении стоя, перенести нагрузку на правую ногу и резко ее согнуть, но при этом оставить левую ногу прямой, произойдет падение вправо – и чем "шире" была исходная стойка и чем резче сгибание, тем быстрее будет падение.

Таким образом, если в конце поворота лыжник согнет нагруженную внешнюю ногу и обопрется на внутреннюю ногу, то он "завалится" в крен для противоположного поворота. Это звучит вполне убедительно. Но, к сожалению, применение этого механизма сильно ограничено. А именно, сильно ограничена скорость, при которой можно выполнить смену наклона. Лыжник "падает" в крен под действием силы тяжести, и быстрее этого "падения" в крен войти невозможно. И очень часто этой скорости оказывается недостаточно, даже если согнуться, (то есть уменьшить расстояние падения) и передвигаться в "широкой" стойке. К тому же, чем ближе к концу поворота, тем сложнее удерживать необходимую закантовку, особенно на льду.

Поэтому в большинстве случаев рекомендуется дополнительно уменьшить радиус в конце поворота, чтобы быстрее сменить крен для перехода в следующий поворот. Это сокращение радиуса вызывает резкое увеличение центростремительной силы, опрокидывающее лыжника в крен следующего поворота. Этот прием предоставляет возможность для точного дозирования смены крена, поэтому он постоянно применяется опытными лыжниками. Американцы называют этот прием "FISH-HOOK" ("рыболовный крючок"). В российской терминологии, по своему назначению, этому приему соответствует термин «предповорот» или «контрповорот», (однако раньше это сокращение радиуса исполнялось в передней стойке и вращение осуществлялось вокруг носков лыж (сброс пяток), что при нынешних ледяных склонах может привести к неконтролируемому сносу. Прием FISH-HOOK исполняется в задней стойке и вращение происходит вокруг пятки нижней лыжи при резанном ее ведении) . Внимание: не путать прием FISH-HOOK, предназначенный для создания необходимого виртуального бугра с целью быстрого изменения крена на противоположный, с приемом «авальман», предназначенного для снятия нагрузки с носков лыж, с целью устранить «утыкание» их в конце поворота.

Это чем-то напоминает езду на велосипеде: если велосипедист на узком шоссе видит, что он не «вписывается» в поворот (допустим направо), он (чтобы скорее получить необходимый для виража крен направо), сначала поворачивает руль налево, а затем, (уже придав импульс центру масс вправо от точки опоры), поворачивает руль направо.

В зависимости от условий исполнения сопряженных поворотов предповорот (FISH-HOOK) может и не потребоваться, т.к. необходимое сокращение радиуса поворота и соответственно увеличение цетростремительной силы вызывается существованием так называемого «виртуального бугра».

.

129

«Виртуальный бугор» в сопряженных поворотах (трамплинный эффект)

Ускорение, получаемое лыжником в 1-й половине поворота (до линии падения склона) увеличивает радиус поворота, и уменьшает давление. Торможение, получаемое лыжником во 2-й половине поворота (после линии падения склона) уменьшает радиус поворота и увеличивает давление. В сопряженных поворотах конец одного поворота является началом следующего. Резкий переход от торможения (максимального давления) к ускорению (минимальному давлению) приводит к полету, как с бугра.

«Виртуальный бугор» это колебания давления по фазам поворота, вызванное действиями направляющих сил, получаемыми вследствие изменения угла скатывания. Аналогичный эффект испытывает любое тело, скатывающееся под действием силы тяжести по какой либо синусоиде: перегрузка и невесомость чередуются при качании на качелях, катании на «американских горках», в желобе санной трассы. В отличие от саночника, где траекторию его движения в основном определяет желоб, горнолыжник сам, своими движениями (набором приемов) формирует свою траекторию, а следовательно в определенной степени может управлять изменением давления: уменьшать или увеличивать его в различных фазах поворота, решая те или иные задачи. Например: резкое изменение давления, путем изменения траектории, при выполнении приема FISH-HOOК приводит к быстрой смене крена на противоположный.

При перекантовке всегда присутствует элемент подъема, как правило, связанный с движением голеней. Когда голени меняют наклон с одной стороны на другую, они сначала принимают вертикальное положение, и только после этого наклоняются в другую сторону. При движении голеней в вертикальное положение присутствует элемент подъема, приводящий к загрузке вверх: колени производят толкательное движение вверх – при соответствующем напряжении мышц оно передается на все тело лыжника, после чего происходит фаза разгрузки. Этот трамплинный эффект, возникающий в результате резкой смены давления в конце поворота, называют эффектом «виртуального бугра». При сопряжении поворотов, чем выше скорость и чем больше давление, вызванное виртуальным бугром, тем выраженнее разгрузка вследствие эффекта трамплина, а чем круче (под большим углом) сходятся траектории центра масс и опоры, тем быстрее происходит откидывание из одного крена в противоположный.

При смене поворотов лыжника подбрасывает вверх, он не прыгает активно, но его "подкидывает" эффект виртуального бугра. Если при этом «подкидывании», вектор движения центра тяжести пересекает направление движения лыж в нужном направлении для входа в траекторию следующего поворота, то движения проскальзывания внутрь и перекантовки осуществляются в воздухе и после приземления лыжи входят в следующий поворот. В случае, когда этот эффект слишком слаб для требуемой скорости смены поворота, (т.е. центр масс движется в направлении движения лыж, а не пересекает их траекторию, или пересекает под недостаточным углом для данной скорости), то без применения приема FISH-HOOK не обойтись. Этот прием регулирует, как величину виртуального бугра, так и момент его использования.

Когда в косом спуске (или в конце поворота) лыжник быстро оказывает давление на задник нижней лыжи, он устремляется во вращение для проскальзывания внутрь следующего поворота. Если при этом лыжа была закантована, происходит резкое сокращение радиуса и образуется «виртуальный бугор», который тут же подбросит спортсмена вверх. Движения проскальзывания внутрь и перекантовки осуществляются в воздухе.

После приземления лыжи сразу же входят в карвинг или в проскальзывание наружу, в зависимости от ситуации. Когда на крутом жестком склоне закантовки недостаточно, или радиус поворота слишком мал для карвинга, избежать проскальзывания наружу невозможно. Дозированные усилия по разгибанию ног до линии падения склона перемещают пик давления (фазу преодоления максимального давления) вверх по дуге, вследствие чего центр масс начинает движение в сторону нового поворота на линии падения склона, т.е. в момент максимального ускорения. Чем дольше лыжник находится на линии падения склона после начала движения в сторону нового поворота, тем полученное ускорение больше. Последующее дозированное сгибание, а также оптимальный перенос давления на пятки, уменьшают величину виртуального бугра, т.е. нарастающее давление и сохраняют, полученную центром масс после линии падения склона, максимальную скорость. Происходит ускорение, по своей природе, подобное ускорению при раскачивании на качелях. Как только вектор скорости центра масс получит направление на следующий поворотный флаг, спортсмен останавливает дозированное сгибание при закантованных лыжах, увеличивая тем самым виртуальный бугор (т.е. сокращает радиус и увеличивает давление). Эффект трамплина отрывает лыжи от склона и фаза перехода осуществляется без трения скольжения, т.е. с ускорением в направлении поперек склона.

Грамотное использование приемов, отвечающих за траектории движения центра масс и опоры, а также приемов, регулирующих скорость движения по фазам поворота (торможение-ускорение, колебания давления) позволяют использовать, образуемый в сопряженных поворотах «виртуальный бугор» не только для быстрой перекантовки, но и для получения ускорения в направлении следующего поворота.

130

Приседание при сопряжении поворотов

Под действием виртуального бугра при смене поворота возникает отчетливое приседание, но не в качестве статичной задней стойки, а в качестве переходной фазы. При этом лыжи, в основном, находятся еще в воздухе, так что можно говорить скорее о фазе разгрузки. Нельзя не заметить, что при таком приседании голень и лыжа с одной стороны и голень и бедро с другой стороны образуют практически прямой угол. Такое приседание происходит не случайно, а входит в намерения лыжника. При преодолении виртуального бугра он не "блокирует" ноги и таким образом избегает подбрасывания всего тела, а вместо этого вверх подбрасываются только колени. Блокируются ноги, или нет, можно увидеть по движению бедер в момент смены поворота: если их вращение в вертикальной плоскости направляет вверх колени – блокирования нет, если оно направляет вверх таз – блокирование есть.

При таком приседании ноги особенно подвижны. Лыжник может достичь нужного угла смещения и угла закантовки путем очень экономного перемещения масс, (а соответственно значительно уменьшить движения масс в противоположном направлении), но прежде всего – он может действовать очень быстро.

Когда голень и бедро образуют прямой угол, можно (в пределах анатомических возможностей) повернуть голень вокруг ее продольной оси, не двигая при этом бедром, то есть угол смещения может быть установлен только за счет вращения голени вокруг ее продольной оси. А когда при этом голень и лыжа образуют прямой угол, можно особенно эффективно повернуть лыжи в нужном направлении ("бракажем").

Когда бедро и голень образуют прямой угол, бедро и лыжа примерно параллельны друг другу. Поэтому можно установить нужный угол наклона вбок и соответствующую закантовку только за счет вращения бедра вокруг его продольной оси. При этом смещение масс (а вместе с тем и движение в противоположном направлении) относительно мало, что позволяет выполнять движения очень быстро (рис. 13) с наименьшими энергозатратами.

131

Рис 13. Фото(цв.) стр.131.(+) Образование угла смещения и угла кантования. Когда бедро и голень, а также голень и лыжа образуют прямой угол, смена поворота происходит особенно эффективно с наименьшими энергозатратами.

132

Рис.14.Фото (цв.) стр.132-133(+)

Надпись: Наклон вперед и вбок

134