Нучная работа по фрирайду «Дроп на плоскач»

04.04.2011,

Экспериментальная часть.

 

Коршунов В.А., Биногеров А.А., Цалкина Е.В., Платов К.В.

 

Мальчик разучивал дроп на плоскач

Ему не сказали, что это жескач

Старый проктолог извлек с изумленьем

Пушки от Look’ов вместе с крепленьем.

(Штырь подседельный вместе с сиденьем.)

Неизвестный автор.

 

Summury

В данной экспериментальной работе исследован эффект влияния горизонтальной скорости вылета при дропе на плосач на силу удара при приземлении. Эксперимент проведен на модели Дегурко-Платова. Эффект уменьшения силы удара с возрастанием горизонтальной скорости выявлен.

 

Введение

Публикация теоретического рассмотрения вопроса о влиянии силы удара при совершении дропа на плоскач от горизонтальной скорости вылета [1] вызвала большую полемику на таких ресурсах как ski.ru, ski.spb.ru и dirt.ru. Эта полемика показала, что теоретическое рассмотрение не дает полной ясности картины. Точнее, картина вполне ясна, если мы принимаем модель шарообразного лыжника (велосипедиста) в вакууме (а если более строго – то еще и пластилинового и абсолютно скользкого). В этом случае можно легко применить школьный курс физики и придти к очевидному выводу, что сила удара будет одинакова при разных скоростях вылета, т.к. определяется только вертикальной составляющей, которая никак не связана с горизонтальной компонентой скорости.

В то же время, есть основания полагать, что при рассмотрении более сложных моделей нашей системы, в принципе возможно появление влияния горизонтальной компоненты скорости на вертикальное ускорение (точнее замедление), а значит и силу удара нашего спортсмена при приземлении.

В частности, внесение в модель лыжника некого слоя амортизации, имитирующего целину, заметно меняет физику происходящих при приземлении процессов. Даже если принять модель шарообразного лыжника, за счет эффекта «снежного планирования» в толще пухляка, видимо, возможен переход части вертикальной составляющей скорости в горизонтальную.

При некоторых размышлениях, можно предположить и другие эффекты, приводящие к образованию связи между вертикальной и горизонтальной составляющей скорости в зоне «проминания».

В данной работе мы решили экспериментально проверить гипотезу о влиянии горизонтальной скорости вылета на силу удара при дропе на плоскач. В качестве физической модели мы взяли следующую систему: яйцеобразный лыжник с помощью специального яйцемета выбрасывается с различной горизонтальной скоростью и с различных высот на пенополиэтиленовый коврик с фольгированным покрытием (модель Дегурко-Платова).

 

Описание оборудования

Примененный в эксперименте яйцемет системы Коршунова-Биногерова с дульным заряжением состоит из трех компонентов: ствол, внутренний диаметр 45мм, разгонный поршень с амортизирующей проставкой и элемент упругости (резиновый жгут). Кроме этого, для надлежащей работы яйцемета применялся заряжающий шомпол, предназначенный для исключения зазора между яйцом и разгонным поршнем.

Конструкция яйцемета показана на рис.1, фотография установки – на рис.2.

 

 

Рис.1. Конструкция яйцемета Коршунова-Биногерова.

Рис.2. Фото установки.

Яйцемет устанавливается горизонтально (погрешность не более 0.5 грд) на вертикальных опорах, с возможностью менять высоту. Элемент упругости яйцемета позволяет придавать яйцу скорость вылета в пределах 0-8 м/с.

Приземление осуществляется на специальный коврик с толщиной амортизации 5мм (пенополиэтилен). Коврик покрыт фольгированным покрытием и смазан специальной смазкой, минимизирующей трение при приземлении яйца с горизонтальной составляющей скорости.

 

Методика эксперимента

Материалом для эксперимента послужили тщательно отобранные по массе яйца птицефабрики Завидовская, см. рис.3. Разброс по массе находился в пределах 1г, что дало возможность обеспечить теоретическую точность начальной скорости вылета в пределах 2%. Однако, вследствие влияния различных случайных параметров, разброс скоростей вылета на практике составил около 6%.

 

Рис.3. Птицефабрика Завидовская – ваш добрый друг!

В первую очередь предстояло оценить среднюю высотную границу, при которой падающее на пенополиэтиленовый коврик без горизонтальной скорости яйцо разбивалось Hcrash.

Далее, яйцемет устанавливался поочередно на различных высотах, начиная с Hcrash-20см до Hcrash+20 см с шагом 10см. На каждой высоте производилось горизонтальное метание яиц с различной начальной скоростью в диапазоне 2.6-7.3 м/с.

 

Экспериментальная часть, результаты.

На практике было установлена величина Hcrash, которая составила 130см.

Далее, было произведено яйцеметание в диапазоне высот 110-140см и скоростей вылета 2.6…7.3 м/с. Результаты приведены в табл.1.

Табл.1. Экспериментальные данные процента разбившихся яиц от скорости вылета при различных высотах.

В каждой точке таблицы было произведено по 5 яйцеметаний, а в обнаруженной на практике «переходной» высоте 140см — по 10 яйцеметаний для получения статистически более достоверных результатов.

В рис.4 показаны графики зависимости процента разбиваемости от горизонтальной скорости вылета для разных высот установки яйцемета.

Рис.4. Графики зависимости процента разбиваемости яиц от скорости вылета при различных высотах.

 

Обсуждение результатов

Проделанная экспериментальная работа однозначно показала влияние горизонтальной скорости вылета на силу удара приземления на плоскач в рамках исследуемой модели.

На высоте 140 см зафиксирован особенно явный эффект ослабления удара при возрастании горизонтальной скорости вылета. Фиксация этого эффекта является главным результатом данной работы. Таким образом, райдеру поможет не только http://power-way.ru, чтобы сохранить колени, но и некоторые теоретические знания.

Основной вопрос, конечно же, в верификации принятой модели, насколько она соответствует реальным условиям.

Рассмотрим два случая – приземление лыжника в пухляк и велосипедиста на двухподвесе на твердую поверхность.

В момент приземления яйцо проминает в пенополиэтилене углубление. При этом происходит гашение как вертикальной, так и горизонтальной составляющей скорости. Причем, механизм гашения этих компонент различный. Если вертикальная составляющая гасится за счет упругого противодействия материала (кстати, с частичным демпфированием, а не просто как пружина!), то на горизонтальную компоненту скорости влияет две величины: трение о поверхность (которое мы старались по возможности минимизировать, использовав фольгированный пенополиэтилен и применив смазку) и противодействие «волны сжатия» при перемещении вжатого в коврик яйца, см. рис. 5. Механизм гашения скорости за счет «волны сжатия» имеет много общего с гашением за счет упругого противодействия, однако к нему не сводится. Вероятно, именно торможение «волной сжатия» является ключом к пониманию эффекта влияния горизонтальной скорости вылета на силу удара при приземлении. Однако, это требует дополнительных расчетов и экспериментов.

 

Рис.5. Формирование «волны сжатия».

Гашение компонент скорости лыжника при приземлении в пухляк имеет много общего с нашей моделью. Имеется как противодействие вертикальной компоненте массы снега, так и горизонтальное трение и самое главное – имеется «волна сжатия» образуемая уплотнением массы пухляка мысками лыж. Правда, имеются и радикальные отличия физических свойств нашего коврика и толщи пухляка: упругие свойства материалов абсолютно различны, что особенно сказывается на механизме гашения вертикальной компоненты: противодействующего упругого выталкивания не возникает.

В приземлении двухподвеса механизм гашения вертикальной компоненты очень близок с нашей моделью. Роль упругости коврика играет упругость сжатия амортизаторов. Конечно, у хорошего двухподвеса гораздо лучше демпфирующие свойства, чем у нашего коврика, но на механизм первоначальноко прожатия (которое и является ключевым в формировании силы удара) при приземлении это почти не влияет. Механизм влияния на горизонтальную скорость, здесь конечно сильно отличается. Говорить о «волне сжатия» не приходится, если конечно пренебречь «волной сжатия» на катящихся шинах. Однако, наша модель с яйцом имеет много общего с колесом велосипеда и очень вероятно, что яйцо при приземлении именно прокатывается, а не скользит, хотя возможна и комбинация скольжения и прокатывания. Кстати, вероятно, именно прокатывание яйца обеспечивает его лучшую «выживаемость» при наличии горизонтальной скорости – подобно тому, как каскадеры или паркурщики после прыжка делают несколько кувырков, гася (точнее распределяя) энергию удара.

В дальнейшем, для более глубокого понимания механизма влияния величины горизонтальной скорости вылета при дропе на плоскач на силу удара, очевидно, необходимо обратить внимание на два направления. Во-первых – это поиск более адекватной модели. Во-вторых – акцентировать внимание на процессе контакта модельного «лыжника» или «велосипедиста» с зоной приземления. В экспериментальных исследованиях вероятно будет уместным применение высокоскоростных видеокамер.

Список литературы.

  1. Платов К.В. Дроп на плоскач. 1 апреля 2010г. http://docs.google.com/fileview?id=0B_9KaJpQgCMcZmFhY2JmMWMtYjU4MC00ZDRlLWExOWItNzEwYjRlYzdmYWU4&hl=en

FREEDURKI CLAN



Комментарии к Нучная работа по фрирайду «Дроп на плоскач»:

  1. ruby 04.04.2011 в 21:12 Ответить

    Прямо разрушители легенд :)

  2. Биногеров 04.04.2011 в 22:57 Ответить

    Всё-таки модель имеет недостатки.. Моё мнение- самый большой недостаток модели — прокатывание яйца(при добавлении гориз. скорости), хоть мы и старались минимизировать трение. Яйцо гасит свою вертикальную скорость за счёт смятия коврика. При обычном падении -вся нагрузка от удара приходится на одну точку. Соотв. при добавлении гориз. скорости, в момент касания земли яйцо вероятно начинает катиться, и энергия удара соответственно распределяется по линии.

    • Биногеров 04.04.2011 в 23:00 Ответить

      Костя упоминал это в статье.

  3. Биногеров 07.04.2011 в 08:36 Ответить

    Кстати «волна сжатия» также может способствовать увеличению площади действия вертикальной силы торможения на стенку яйца..

    • fingerkiter 09.04.2011 в 00:52 Ответить

      т.е. распределению силы на большую площадь и значит уменьшению вероятности разбивания яйца?

  4. Rastafarider 14.04.2011 в 14:08 Ответить

    Зачетный подход!
    Фридурки как всегда жгут! Даешь больше экспериментов хороших и разных!

  5. Григорий Травин 20.04.2011 в 23:08 Ответить

    Тут совсем не учитывается психологический оспект лыжника-велосипедиста . Чем выше скорость тем больше впрыск адриналина тем больше концентрация индивидума на главной проблеме как выжить !!! Проблемы высоты отходят на третий план а то и теряются вовсе . На первый план выходит мобилизация на вылете и удовольствие от полученного результата тоесть жизни как таковой .

  6. Григорий Травин 20.04.2011 в 23:11 Ответить

    Научный подход и экстремальные виды спорта и ситуации не совместимы!!!

  7. Василий Паменов 23.07.2013 в 13:35 Ответить

    Вам бы в Сколково..

Добавить комментарий для Rastafarider Отменить ответ