Активное мышечное ускорение в современном слаломе и гиганте

18. декабря 2009 | От | Категория: Техника

Введение

Быстрый спуск лыжника по трассе сопровождается интенсивной мышечной работой. Этому не противоречит известный факт, что спортсмены с более высоким уровнем техники и функциональной готовности мышечную энергию расходуют экономнее. «Экономность» спуска высококлассных лыжников обусловлена тем, что с ростом мастерства сокращения мышц лучше координируются по силе и времени, меньше напрягаются мышцы, ненужные для спуска. Вспомним, как мальчишки подтягиваются на перекладине – по мере приближения к пределу начинают включаться совсем ненужные для подтягивания мышцы живота, ног, шеи и даже лица. Также и в горных лыжах, когда лыжник едет близко к физическому и техническому пределу, возникает чрезмерная и непродуктивная генерализация мышечного напряжения. Мы даже считаем, что степень участия «ненужных» мышц на трассе позволяет судить об уровне техники, физической и психологической готовности спортсменов, а обучение расслаблению может явиться одним из способов повышения мастерства горнолыжников.

Но наша, не побоимся этого слова, «теоретическая» работа посвящена анализу некоторых, в принципе, возможных механизмов применения именно дополнительной мышечной работы для увеличения скорости в слаломе и гиганте. Назовем такое ускорение активным мышечным ускорением (АМУ). То, что АМУ используется в слаломе и гиганте, косвенно подтверждается большей скоростью мужчин, которые в среднем превосходят женщин в мышечной силе (психологию и пропорции не упоминаем). Если бы скорость определялась только чистотой следа и «плотностью» проезда к флагу (как считают некоторые авторы), то женщины вряд ли уступали бы мужчинами. Кстати, совершенно понятно, что АМУ целесообразно применять только в таких поворотах, которые лыжник «должен» и способен проехать быстрее.

АМУ наиболее наглядно в «коньковых движениях» стартового разгона. Но по достижении «крейсерских» скоростей слалома и тем более гиганта «конек» в чистом виде становится неэффективным и даже вредным. Тем не менее существует возможность дополнительного ускорения даже при параллельном ведении лыж и связана эта возможность с так называемой «вертикальной» работой лыжников и наличием на склоне «виртуальных» неровностей.

рис1

рис1

<

АМУ на роликах в круглой рампе. Разберем на простом, «не лыжном», примере вполне эффективное и эффектное ускорение с помощью АМУ, а именно, на примере езды спортсмена на роликовых коньках в круглой рампе (Рис.1). Используя только сгибание и разгибание ног, без всяких коньковых движений, роллер способен разгоняться и выпрыгивать намного выше верхнего края рампы, увеличивая запас энергии сверх первоначального уровня. Для этого роллер делает следующее: при съезде вниз он сгибает ноги, благодаря чему глубина «падения» и скорость увеличиваются; затем, перед началом въезда, быстро распрямляется, придавая телу дополнительное ускорение вверх, в направлении предстоящего движения. Такое же, по сути, АМУ используют в хафпайпах сноубордисты и лыжники.

рис2

рис2

Прямой спуск на лыжах. АМУ на буграх. Применительно к слалому и гиганту разберем на двух гипотетических примерах. Первый имитирует относительно продолжительные повороты (Рис.2). Предположим, лыжник спускается по склону с крупными буграми, проезжая от вершины до вершины за обычное для поворотов гиганта время порядка 1 — 1,5 сек. Для увеличения скорости лыжник на вершине бугра, перед началом съезда с него, выпрямляет ноги, приподнимаясь над поверхностью склона (чем выше, тем лучше). Затем во время съезда с бугра приседает, но, подъезжая к дну и на самом дне, вновь быстро, с силой, выпрямляет ноги. Въезжая на следующий бугор, сгибает ноги, но на вершине опять встает и так далее. Ускорение лыжника происходит вследствие: 1) увеличения крутизны съезда центра массы (ЦМ) с предыдущего бугра; 2) уменьшения крутизны въезда ЦМ на следующий бугор; 3) увеличения средней крутизны спуска (без пояснений, что мы под этим подразумеваем); 4) придания телу на дне впадины между буграми (и в конце нисходящей части бугра) дополнительного ускорения, импульса, вверх, к вершине следующего бугра. Движения лыжника на больших буграх напоминают таковые в хафпайпе.

рис3

рис3

На коротких буграх ситуация немного иная (Рис.3). Представим, что на очень пологом склоне лыжники накатали маленькие бугры и неглубокие впадины, по длине сопоставимые с длиною лыж (на лыжных курортах такое часто можно увидеть в траверсах). В прямом спуске лыжник заметно ускоряется, если на нисходящей части бугра или впадины быстро, с силой, выпрямляет ноги. А на восходящей части бугра, наоборот, быстро, с опережением, сгибает ноги, как бы «облизывая» вершину. Скорость возрастает потому, что: 1) быстрое выпрямление ног на нисходящей части бугров, создает дополнительное давление лыж на склон и, суммируясь с силой тяжести, увеличивает вызванное ею ускорение; 2) быстрое выпрямление ног ускоряет лыжника в направлении его движения по восходящей части; 3) быстрое сгибание ног на восходящей части бугра уменьшает давление на него лыж, тем самым, уменьшая тормозящее действие силы тяжести при въезде на эту восходящую часть.

Различия АМУ «на длинных и коротких буграх» обусловлены не только размерами и геометрией описанных «виртуальных» неровностей склона, но и фактором времени. Небольшие бугры (их можно рассматривать как маленькие ямы, или хафпайпы) проезжаются за короткие промежутки времени и полученного «внизу», на дне, вертикального ускорения достаточно, чтобы легко въехать на вершину следующего бугра («облизать» ее), проехав его восходящую часть со слабой опорой или почти без опоры на снег. А длинные бугры проезжаются за относительно большое время, при котором малоопорный проезд по восходящей части бугра невозможен. Ради справедливости заметим, что при детальном рассмотрении механизмы АМУ на крупных и мелких виртуальных буграх и ямах оказываются во многом сходными.

Механизмы АМУ в горнолыжном слаломе и гиганте. Примеры АМУ в роллерной рампе, «хафпайпах», на больших и малых буграх иллюстрируют некоторые принципиально возможные механизмы увеличения скорости за счет дополнительной мышечной работы в реальных поворотах слалома и гиганта.

рис4

рис4

 

Дело в том, что езду поворотами, даже на абсолютно ровном склоне, можно представить, как преодоление двух типов виртуальных неровностей. Первые и главные — лежащие в плоскости склона «горизонтальные виртуальные ямы» («виртуальные хафпайпы»), т.е. те самые «дуги поворотов», при взгляде сверху напоминающие роллерные рампы (Рис.4). Вторые – те самые знаменитые виртуальные бугры. Они расположены в плоскости, перпендикулярной склону (описаны в другой статье) и возникают вследствие неодинаковой крутизны спуска лыжника в разных точках поворота. Здесь лишь кратко упомянем, что виртуальный бугор в каждом повороте представляет собою сочетание собственно бугра и следующей за ним впадины. В боковой проекции виртуальные бугры представляют вытянутую S-образную кривую (Рис.4; на нем изображены два крутых сопряженных поворота и, с соблюдением приблизительных пропорций, соответствующие им виртуальные бугры, которые возникают на склоне крутизной около 30 град).

Не отвлекаясь от основной темы, скажем, что расположение вершин и впадин виртуальных бугров легко определить на траектории поворотов (на Рис.4 соответствующие точки поворотов и бугров связаны пунктиром).
Все описанные выше механизмы АМУ в той или иной мере могут использоваться в слаломе и гиганте, по сути, представляя собой усиленную — в определенных частях поворотов — вертикальную работу лыжника, т.е. активное сгибание и разгибание ног, а также туловища. Понятно, что направление движений вертикальной работы относительно плоскости склона меняется в зависимости от наклона лыжника (крена) внутрь поворотов. Т.е. реальное АМУ имеет место не в плоскости, а в сложным образом искривленной поверхности, очень трудной для анализа. Поэтому нам представляется, что в настоящий момент проще и целесообразнее рассматривать движения АМУ не в упомянутой мудреной поверхности, а в двух взаимно перпендикулярных направлениях: перпендикулярном склону — на виртуальных (вертикальных) буграх и параллельном склону (в плоскости склона) — в виртуальных (горизонтальных) ямах. Назовем такие АМУ, соответственно, горизонтальным и вертикальным АМУ. Для этой цели вероятно, подойдут и простецкие термины, типа – «АМУ в ямах» и «АМУ на буграх». Поскольку глубина виртуальных ям намного (в разы) больше высоты виртуальных бугров, то «горизонтальное АМУ» в большинстве случаев эффективнее «вертикального АМУ».

Мы полагаем, что в слаломе и гиганте среди всех механизмов АМУ самый эффективный — «отталкивание от дна». Будь то дно виртуальной ямы или дно впадины виртуального бугра.

На Рис.4 видно, что дно горизонтальной виртуальной ямы расположено в области огибаемого флага, а впадина вертикального виртуального бугра – приблизительно на ¼ поворота (имеется ввиду угол поворота) соответственно раньше и позже. Этим фактором и определяется расположение области поворотов, в которой АМУ должно быть наиболее действенным. Отталкивание от дна в «горизонтальном АМУ» эффективно в области немного до и сразу после огибаемого флага, а в «вертикальном АМУ» — приблизительно на ¼ поворота позднее. На Рис.4 эти области поворотов обозначены соответственно розовым и красным цветом. Таким образом, зона эффективности такого механизма АМУ, как «выталкивание от дна», занимает около четверти поворота в области огибаемого флага и немного ниже его. Кстати, если рассматривать траекторию поворотов «в виде сверху», то четко видно, что «выталкивание от дна» виртуальной ямы, придает лыжнику ускорение не только к центру поворота, но и, частично, в направлении движения в окончании поворота. В принципе, этот вид АМУ должен быть эффективнее в более искривленных поворотах.

Нельзя скидывать со счета и такой механизм АМУ, как увеличение средней крутизны спуска. Особенно в гиганте. Именно в нем наиболее часто можно видеть, как в начале поворотов горнолыжники едут распрямленными, а плавно и относительно медленно увеличивающийся заклон позволяет въехать на вершину бугра с довольно высоко расположенным центром массы (ЦМ). Однако на дно виртуальных ям и затем во впадины виртуальных бугров лыжники въезжают, по возможности, приблизив ЦМ к склону, в основном, за счет сильного наклона к центру поворота и сгибания туловища вперед.

Как выполнять АМУ. Выталкивание от дна – термин, вероятно, не самый удачный. Поскольку ассоциируется, во всяком случае, у нас, с чем-то слишком быстрым, резким, судорожным, очень кратковременным. На самом деле, ежу и нам понятно, что в реальности это действие растянуто во времени и должно быть плавным, по возможности, сохраняющим чисто резаное ведение лыж. Действительно, резкое выталкивание может вызывать срыв лыж с нарушением чистоты следа резаного ведения.

Однако, отметим одно, на первый взгляд, парадоксальное обстоятельство. При начавшемся срыве лыж выталкивание от дна как раз и может и, вероятно, должно быть резким. Ведь в данном случае оно используется не только для АМУ, но и для компенсации сноса ЦМ наружу поворота. А резаного ведения при этом все равно уже нет.

Предвидим возражение – какое выталкивание, когда нагрузки на ноги столь велики, тут наружную ногу не согнуло бы. Это справедливо. Но кто сказал, что АМУ применяется во всех типах поворотов. Имеются и контролирующие повороты, в которых не ставится техническая задача ехать с ускорением. Кроме того, не забудем, что АМУ может применяться и в верхних, слабее нагруженных частях поворотов. Во многом именно поэтому горизонтальное АМУ – выталкивание в виртуальной яме – довольно эффективно также и в зонах поворотов «до огибаемого флага».

Заключение. Если читатель добрался до этих слов, то изложенное было ему не совсем безразличным. Надеемся, что наш анализ АМУ окажется хоть в чем-то полезным и тренирующим практикам, и ищущим спортсменам, и фанатам-любителям.

P.S. При необходимости читателю не составит труда самому подробнее рассмотреть механизмы и нюансы АМУ. Например, проанализировать очень интересный и наглядный феномен ускорения лыж (но не ЦМ!) в зоне поворота «возле и вскоре после огибаемого флага». Этот феномен мы связываем, в частности и помимо прочего, с изгибом задней части лыжи при съезде на дно виртуальной ямы.

Александр Гай

Tags: , ,

4 комментария
Ваше мнение »

  1. Приветствую, Александр!

    Даво не виделись. Мне вот интересно, что за авторский коллектив стоит за Ваше спиной? Вы везде пишете «мы», «наше», а подписываетесь всегда один. Ущемляете, так сказать, права соавторов!

    Насчет АМУ. Ничего против не имею, но в народном сознании за десяток, как минимум, лет сложился определенный стереотип относительно названия: пампинг (pumping — по ихнему). За эти годы сложились и определенные традиции время от времени пытаться объяснять, что это такое и как оно работает (из того, что приходилось встречать, я помню статью аж от 82 г ). Не могу сказать, что эти попытки были убедительны, хотя некоторые, безусловно, заслуживали внимания. Не могу так же и сказать, что встречал материалы, где эффект пампинга был бы зафиксирован экспериментально. Разумееется, в строгой научной постановке эксперимента. Это не означает, что их нет — может, просто не попадались. Пожалуй, с последней памятной «разборки» пампинга (на РАСКЕ, в форуме) лет пять уж прошло. И тут Вы! Да еще и с «виртуальных» позиций! Честно говорю — такого подхода ещё не было!
    Ну ладно, перейдем к Вашей статье.

    К рис.1. » Разберем на простом, «не лыжном», примере вполне эффективное и эффектное ускорение с помощью АМУ…»

    Да, действительно, такой «эффект» имеет место, только не следует заблуждаться насчет его простоты.
    Лыжник, или роллер, в рампе представляет собой колебательную систему, или, говоря проще — физический маятник, или, если хотите, — качели. Увеличение авмлитуды «раскачки» под влиянием активных действий «субъекта колебаний» называтся параметрическим резонансом. Так он называется потому, что к увеличению амплитуды приводят провоцируемые лыжником изменения именно параметров физического маятника. Всякие ускорения там не фигурируют. Теория, объясняющая это явление, уходит высоко в академические сферы, куда нам соваться, право, не следует. Нам из этого дела нужно только уяснить следующее: лыжник на склоне — это не качели, и искать на склоне аналогии с рампой бесперспективно.

    К рис.2
    «Ускорение лыжника происходит вследствие: 1) увеличения крутизны съезда центра массы (ЦМ) с предыдущего бугра; 2) уменьшения крутизны въезда ЦМ на следующий бугор; 3) увеличения средней крутизны спуска (без пояснений, что мы под этим подразумеваем); 4) придания телу на дне впадины между буграми дополнительного ускорения, импульса, вверх, к вершине следующего бугра…»

    Увы, ускорение лыжника ( в нужном нам, естественно, направлении — вдоль склона) не происходат ни от первого, ни от второго, ни от третьего и даже ни от четвертого. Оно происходит исключительно от силы, действующей на лыжника в нужном направлении. Думаю, обосновывать этот тезис не нужно. Поэтому покажите нам, каким образом у Вас такая сила возникает. Тогда придётся Вам поверить.

    по рис. 3
    «…быстрое выпрямление ног на нисходящей части бугров, создает дополнительное давление лыж на склон и, суммируясь с силой тяжести, увеличивает вызванное ею ускорение…»

    Опять же, покажите нам, как оно суммируется и вызывает ускорение. И куда это ускорение направлено. Прям на всех этих рисуночках и нарисуйте стрелочками силы. Чтобы нам понятней было.

    А уж про рис.4 говорить можно только тогда, когда мы ознакомимся с Вашей теорией разложения плоской кривой на два взаимно ортогональных бугра.

    Будем ждать!

  2. Здравствуйте, уважаемый Игорь Изыльметьев!Это не беда, что долго не виделись. Зато теплее встречи. Относительно Я и МЫ. За мною никто не стоит. Просто применение Я в статьях, как следует из моего опыта работы в НИИ (не технического и сам я не технарь), имеет оттенок высокомерия, зазнайства, неоправданной величавости и считается признаком не самого лучшего тона. Во всяком случае это относится к «не корифеям». К корифеям себя не отношу, поэтому у меня нет мессианских настроений, что, мол, приду, всех научу и облагодетельствую неразумных. Прекрасно понимаю, что не один думал над техникой ГЛ. Но это лирика.
    Насчет pumping. Пусть будет он. Я не против.Мне он нравится. Термин я смутно помнил, но не видел его описания. Если знаете, пришлите ссылку (в комментарии). Дело ведь не в терминах, а в сути. И когда Вы, как бы чуть свысока, указываете на параметрический резонанс чего то там, Вы, на самом деле, отнюдь не противоречите моему пониманию АМУ. А фактически, лишь пеняете мне за предельно простое описание АМУ, но в качестве альтернативы предлагая нечто сложное и мало понятное. Кстати, физику ГЛ я упрощаю специально для понимаемости и удобочитаемости, о чем заявлял в тексте данной статьи и всегда и часто повторяю во всех других. Если бы не это, так я бы с удовольствием — запутав себя и других — показал бы двумя десятками стрелок, как и что и куда ускоряется. Честно признаюсь, что в действительности физику ГЛ вижу очень и очень сложной.
    Относительно экспериментальной проверки моих рассуждений. Хотелось бы проверить, но как? И кто где и когда что-нибудь проверил? Потому и надо теоретизировать (см.соответствующую статью).
    Считаю правильными свои суждения, что ускорение в плоскости склона в направлении движения лыжника происходит во многом именно по указанным в статье причинам (и первой и второй и т.д.). В реальности — гораздо по большему числу причин.
    Здесь нахожу уместным отметить некоторые обстоятельства, сопутствовавшие публикации статьи. В черновике у меня была ссылка на Грега Гуршмана о тенденции в современных слаломе и гиганте — давлении на лыжи в линии падения склона. А что это, как не одна из форм АМУ, или пампинга, если хотите? Но из окончательного текста по переданной редактором просьбе Грега мне пришлось эту ссылку убрать. В общем, несостоявшаяся ссылка — иллюстрация того, что я не считаю свою работу очень уж новаторской. Я лишь чуть систематизировал и офизичил СВОИ и ЧУЖИЕ представления. В надежде, что это окажется полезным и интересным. Относительно виртуальных бугров — будут, и не только они. Пока что они сыроваты. С искренним уважением и интересом, Александр. До встречи.
    P.S. Нельзя объять необъятное!

  3. http://www.rasc.ru/freethreads/showpost.pl?Board=tec&Number=240&page=&view=&mode=threaded&sb=#Post240

    С минувшими праздниками, Александр!
    По этой ссылке попадете на ветку в конферециях Раска, где эта тема обсуждалась. Там много различных мнений и подходов.

    Относительно моих замечаний. Я ничего не предлагал в плане объяснения пампинга. Я писал лишь, что лыжник в рампе и лыжник на склоне — разные вещи. И если для первого объяснение существует, то для второго оно не подходит. А хотелось бы, чтобы Вы его как-то сильнее офизичили.

  4. Неправильная ссылка, Александр! Целиком она почему-то не проходит. Два раза пытался.
    Сделайте лучше так: зайдите на раск в конференции и запустите поиск по словам «параметрический резонанс». Только по времени по времени установите «все».

Оставьте комментарий