Санный спорт: в объективе физики

 Материал взят с 1tv.ru и с Википедии

  Кто не любит кататься на санках? Все любят кататься на санках! А для кого-то катание на санках стало смыслом жизни.

  В 1913 году в Дрездене (Германия) была основана Международная федерация санного спорта. Эта организация управляла спортом до 1935 года, когда она была включена в состав Международной федерации бобслея и тобоггана - спасибо Википедии за информацию. А в 1964 году санный спорт включили в программу зимних Олимпийских игр.

  Через пару дней начинаются Олимпийские игры в Сочи, и сейчас по Первому каналу показывают сюжеты Энциклопедии зимней Олимпиады. В том числе и ролик, посвященный санному спорту.

  Давайте рассмотрим процесс прохождения спортсменом санной трассы с точки зрения физики:

•  Чтобы начать движение, спортсмен сначала отталкивается от ручек, приобретая начальную скорость
•  Далее спортсмен еще несколько раз отталкивается от ледяной поверхности трассы с помощью шипов на перчатках, увеличивающих трение с поверхностью
•  Спортсмен, оттолкнувшись ото льда и получив дополнительный импульс, увеличивает свою скорость
• Спортсмен начинает двигаться по трассе...

...И тут надо рассмотреть процесс подробнее. Какова главная задача санного спорта? Доехать до конца трассы как можно быстрее. И тут на помощь приходит Физика! Чтобы сократить время перемещения, надо увеличить скорость. А чтобы увеличить скорость, надо максимально уменьшить трение о поверхность и о воздух.

  Для сокращения трения с покрытием трассы уменьшили площадь соприкосновения с ней саней. Сани касаются трассы поверхностью 15 сантиметров, толщина лезвия - как и у лезвия коньков - около 4 миллиметров. 

Итого: 0,4см*15см*2=12см2 - площадь соприкосновения 2 лезвий санок с поверхностью трассы.

  Чтобы уменьшить сопротивление воздуха, сани имеют специальную обтекаемую форму, шлем закрывает подбородок, а костюм спортсмена сделан из плотного, не пропускающего воздух материала, название которого Google мне так и не нашел.

  И вот спортсмен летит по трассе со скоростью взлетающего самолета, и бравые аниматоры Первого канала решили добавить немного физики в свой сюжет.

  Показав силы тяжести и трения и не отметив силу реакции опоры, они смело рисуют вектор центробежной силы, приложенный к центу масс тела. Показали несуществующую силу, аниматоры молодцы.

   А каким образом на скорости 145-150км/ч у спортсменов получается управлять санками? Дело в том, что управление санями осуществляется переносом веса спортсмена в одну или другую сторону.

   Например, нашему спортсмену нужно повернуть направо. Для этого он перераспределяет свой вес, давя правым плечом на сани.

   По третьему закону Ньютона в упрощенной форме, "сила действия равна силе противодействия". Значит, вес P (не нашел, как ставить вектор) равен силе реакции опоры N. Сила трения прямо пропорциональна силе реакции опоры, а скорость обратно пропорциональна силе трения. Получается, что при давлении на правое "лезвие" санок оно будет двигаться медленнее, чем левое. Из-за этого и возникает вращение.



   А как спортсмены разгоняются до таких скоростей? Помимо максимального сокращения силы трения, им помогает ускориться наклон трассы. На картинке слева показана трасса в Сочи "Санки" Ее высшая точка расположена на отметке 836 метров над уровнем моря, низшая - на отметке 704 метра. Таким образом, перепад высот составляет 132 метра.


   И наконец, победа в санных соревнованиях порой зависит от долей секунды. Так что даже небольшая оплошность, задержка может принести долгожданную победу... сопернику.