Физиката на пързаляне с кънки

alpidelmareoutdoor

В по-голямата си част физиката зад кънките на лед се свежда до анализ на движението на кънките над леда. Кънките правят две неща: Плъзгат се по леда и отблъскват леда с ръба, което води до увеличаване на скоростта. С практиката тази комбинация от движения може да стане толкова без усилие, колкото ходенето.

Друга част от физиката е ниското триене на острието на кънките с леда. Това ниско триене позволява на скейтър лесно да се плъзга по ледената повърхност и в допълнение, физическите свойства на леда позволяват на скейтър да копае с кънките си, за да обиколи завой, да ускори или да спре.

Скейтър задвижва

Фигурист се придвижва напред, изтласквайки леда със сила, перпендикулярна на острието на кънките. Тъй като триенето на острието с леда е почти нулево, това е единственият начин той да се задвижва напред. Фигурата по-долу илюстрира физиката зад този принцип.

Докато кънкьорът се отблъсква със задния си крак, върху кънката се упражнява перпендикулярна сила F от леда. Компонентът на силата F, която сочи напред (по посока на движението) е това, което тласка скейтъра напред. В същото време другата му кънка е или повдигната, или се плъзга по леда. Докато скейтърът се придвижва напред, той превключва на другия крак и изтласква леда с този и процесът се отразява. За да отблъсне леда с по-голяма сила напред (и да ускори по-бързо), кънкьорът увеличава ъгъла α, което увеличава компонента на силата в посока на движението.

Фигурист

Фигуристът може също да се пързаля назад, използвайки плъзгащ се модел във формата на мързеливо „S“ (както е показано по-долу), при който остриетата на фигуриста никога не напускат леда. Фигуристът обаче не може да се отблъсне срещу леда толкова силно, колкото прави, когато пързаля напред, което означава, че не може да върви толкова бързо. При тази техника кънкьорът бута срещу леда с бутане, обърнат навътре, докато другият му кънк се плъзга. Докато фигуристът се движи назад, той преминава към другия крак и изтласква леда с този и процесът се отразява. По този начин физиката на кънките назад е подобна на физиката на кънките напред.

Кънкьорът може най-много да движи краката си с около 7 m / s, а най-голямата сила на натискане напред ще бъде, когато започне да кънки от почивка. В този момент скоростта на крака му спрямо леда е 7 m / s. С увеличаване на скоростта на скейтъра тази относителна скорост се променя. Например, ако кънкьорът достигне скорост от 5 m / s, относителната скорост на крака му спрямо леда е 2 m / s (ако приемем, че движи крака си назад, без страничен компонент на скоростта), и силата на натискане е по-малко като резултат. Следователно има максимална скорост, която един фигурист може да достигне, което се влияе пряко от това колко бързо той може да движи краката си върху леда. Въпреки това, максималната скорост, която скейтърът може да достигне, не е непременно 7 m / s. Може да бъде много повече от това, ако кънкьорът, когато отблъсква леда, движи крака си назад със страничен компонент на скоростта. Анализът на физиката за определяне на максималната скорост включва разглеждане на биомеханиката на скейтъра.