Архив по тематике | "гигант"

К вопросу о «наилучших» траекториях поворотов в слаломе и гиганте

Теги: , , , ,


Введение. Одним из важнейших компонентов мастерства горнолыжника является умение проехать трассу по наилучшей, т.е. оптимальной, траектории. Обычно под траекторией поворота подразумевают следы лыж на снегу. Однако существует также не видимая, но вполне реальная траектория центра массы (ЦМ). Следует помнить, что при движении по трассе лыжи всего лишь инструмент, который лыжник использует для искривления траектории ЦМ. Сопоставление траекторий лыж и ЦМ во многих случаях позволяет лучше понять механику поворотов и причину систематических дефектов техники спортсменов.

Для упрощения восприятия на некоторых рисунках вместо изображения траекторий обеих лыж мы будем использовать изображение одной общей траектории.

Немного геометрии. При взгляде «сверху» траектория ЦМ (на Рис.1 — красная пунктирная кривая) менее искривлена и короче траекторий лыж. В «закрытом» слаломном повороте длина пути ЦМ лыжника средних габаритов приблизительно на 20 – 40 см короче пути лыж. На слаломной трассе с 50 воротами разница составит порядка 10 – 20 метров. Получается, что в слаломе ЦМ движется медленнее лыж в среднем на 1 – 1,5 км/час. Очень важно, что с помощью изменения наклона тела и выпрямления – сгибания ног и туловища лыжник способен в некоторых пределах произвольно менять кривизну траектории ЦМ. Этот эффект наиболее выражен в середине поворота и ничтожен в сопряжениях.

ris-1

ris-1

Поскольку высота ЦМ (расстояние до поверхности склона) по ходу почти любого поворота заметно меняется (в отличие от лыж, движущихся по поверхности склона), то для анализа траекторий ЦМ информативны кроме вида «сверху» и другие виды и проекции. Например, вид сбоку.

В виде «сверху» в сопряжениях поворотов траекторию ЦМ можно считать почти прямолинейной. Но вид сбоку показывает (Рис.1; закругленный прямоугольник примерно соответствует фазе сопряжения), что именно в этой фазе высота ЦМ (расстояние от ЦМ до склона) может изменяться в наибольших пределах. Причем предельная высота ЦМ обычно составляет около половины роста лыжника (при полном разгибании ног и туловища), а минимальная высота ЦМ (при полном их сгибании) — не превосходит длины голени. Это означает, что в фазу сопряжения диапазон, в котором лыжник может произвольно менять высоту ЦМ над склоном, составляет порядка 1 — 1,2 длины бедра лыжника (40 – 70 см). Трудно сказать, много это или мало.

В других фазах поворота, в которых лыжник наклоняется внутрь поворота, диапазон возможных произвольных изменений высоты ЦМ становится гораздо меньше (Рис.1; Вид сбоку). Например, при больших наклонах (например, 60 – 70 град ) внутрь крутого поворота возле огибаемого флага лыжник может произвольно менять высоту ЦМ в пределах всего 5 – 10 см.

Немного физики. Кратко оценим различия некоторых действующих сил в верхней и нижней частях поворота. Приведенные далее количественные оценки являются сугубо приблизительными. Суммарная сила, действующая на лыжи со стороны ЦМ, как правило, в нижней части поворота значительно больше суммарной силы в соответствующих («симметричных») точках верхней части поворота. В повороте на 90 град на 40 град в точках, где лыжи повернули на ¼ и ¾ от этих 90 град (кстати, эти точки соответствуют вершине и впадине виртуального бугра), то даже без учета возникающей на виртуальном бугре «вертикальной» центробежной силы (см.нашу статью по этому вопросу), на лыжника действует суммарная сила соответственно на 55% меньше и на 55% больше силы тяжести. При этом получается, что нагрузка на лыжи «внизу» в 3,4 раза больше, чем «вверху»! На менее крутых склонах в 30 град и 20 град в тех же точках таких же поворотов на 90 град суммарная сила вверху и внизу будет различаться слабее, приблизительно в 2,7 и 2 раза, что, однако, также очень существенно.

Именно поэтому «ниже» огибаемого флага «продольное» сопротивление снега наиболее велико и в ней гораздо чаще проявляются дефекты их ведения. Впрочем, этот факт хорошо известен.

О наилучших траекториях вообще. Говоря о «наилучшей», или, точнее, «оптимальной» траектории, мы должны четко понимать, для чего она наилучшая? Для скорости или надежности? В зависимости от многих обстоятельств — особенностей склона, трассы, состояния спортсмена и даже от тактической задачи, стоящей перед ним, характеристики наилучшей траектории могут быть разными. В данной работе мы теоретизируем на тему улучшения траекторий поворотов, «заточенных» на скорость.

Способы улучшения траекторий. Отметим сразу, что все способы «траекторного» ускорения, разбираемые нами по отдельности, на самом деле тесно взаимосвязаны и все основаны на простых явлениях: чтобы ехать по трассе быстрее следует в разумных пределах: укорачивать длину поворотов, разгружать более нагруженные нижние зоны поворотов, сильнее загружая верхние зоны. Что высококлассные горнолыжники и делают безо всякой теории.

1. Более «плотное» прохождение огибаемых флагов — самый «ходовой» способ «траекторного» ускорения позволяет укоротить повороты и, что очень важно, уменьшить кривизну траекторий лыж и ЦМ, тем самым, ослабляя центробежную силу и, следовательно, сопротивление снега. Плюсы и минусы этого способа хорошо известны и нами здесь не рассматриваются.

2. Уменьшение кривизны («сужение») только траектории ЦМ (без изменения траектории лыж). Способ применим почти исключительно в слаломе. Навскидку оценим эффективность подобного «сужения» траектории ЦМ. В крутых слаломных поворотах «сужение» траектории ЦМ на 5 см ослабляет центробежную силу в фазе наибольшей закантовки (возле флага или чуть ниже) приблизительно на 1,5 — 3%. Такой выигрыш, даже несмотря на кратковременность фазы, на самом деле значителен, поскольку приходится на нагруженную часть поворота, и поэтому может заметно сказываться на скорости.

А каким образом можно сузить траекторию ЦМ? Теоретически для этого видятся два пути. Первый – более сильное выпрямление ног и туловища во время наклона внутрь поворота. При большом наклоне тела внутрь поворота, предположим, на 60 град , для сужения траектории ЦМ на эти самые упомянутые 5 см необходимо выпрямить ноги на 7 – 8 см. Что во многих случаях представляется возможным. Геометрически очевидно, что способ работает лучше при большем наклоне тела внутрь поворота.

Второй путь сужения траектории ЦМ – увеличение наклона тела внутрь поворота. К примеру, у лыжника ростом 180 см, если исходный наклон тела внутрь поворота равнялся 45 град , то для смещения ЦМ на те же самые 5 см наклон должен увеличиться – в зависимости от позы – на 6 — 7 град . Это довольно значительное увеличение наклона тела. Поэтому, чтобы угол закантовки и траектория лыж остались прежними, следует на столько же уменьшить величину углового положения. Данный способ, по вполне понятной геометрии, эффективнее при сравнительно небольших исходных наклонах.

Мы полагаем, что эффект сужения траектории ЦМ является одной из важных причин некоторого преимущества рослых лыжников в слаломе. Например, если сравнить лыжников равного веса, но с разницей в росте 20 см, то более высокий спортсмен, проехав по той же дуге, что и менее рослый, может провести ЦМ возле огибаемого флага в крутом слаломном повороте на 6 – 12 см ближе к его центру. Это ослабляет центробежную силу в средней части поворота ориентировочно на 3 – 5%, что, как мы понимаем, очень даже существенно. В гиганте, в котором смещение ЦМ внутрь поворота ограничено огибаемым флагом, рослые лыжники такого преимущества не имеют.

3. Разгрузка нижней части поворота за счет более раннего начала и более мощного ускорения ЦМ в сторону центра поворота (эффективнее в слаломе) с помощью активного выпрямления ног (усиления давления на лыжи) и/или более быстрого и сильнее выраженного движения заклона.

ris-2

ris-2

На Рис.2 фиолетовая толстая сплошная кривая соответствует «обобщенному» следу лыж, синий пунктир – «обычной» траектории ЦМ, а красная сплошная кривая – улучшенной траектории ЦМ; серые стрелки направление дополнительного ускорения ЦМ. Подчеркнем, что речь идет не об обычном высоком заходе в поворот, а именно о «раннем», приходящимся на менее нагруженную часть поворота, ускорении ЦМ «внутрь». При таком ускорении траектория лыжник активно выталкивается в сторону центра поворота раньше, может быть, даже до флага. В принципе, более ранее смещение траектории ЦМ при ускорении его к центру поворота по величине не может быть большим и вряд ли превосходит 5 — 10 см. Однако, обратим внимание, что оно, такое смещение, должно проявляться за весьма непродолжительное время – порядка 0,2 сек. Поэтому на основании простых расчетов мы предполагаем, что за это время скорость лыжника в направлении центра поворота может увеличиваться – в максимуме — на 10 — 15 см/сек.

Но это ускорение в сторону центра поворота. А каким образом лыжник при этом ускоряется в направлении своего движения? Дело в том, что полученное лыжником «ранее» ускорение по направлению частично совпадает с направлением движения ЦМ в нижней части поворота (т.е. прямо увеличивает скорость лыжника), а частично — в сторону от траектории лыж (т.е. разгружает лыжи и уменьшает сопротивление снега в нагруженной зоне после флага).

4. Спрямление траектории ЦМ и уменьшение центробежной силы после огибаемого флага с помощью увеличенного углового положения (Рис.3).

ris-3

ris-3

Нам кажется, как ни парадоксально это выглядит, что после огибаемого флага увеличенное угловое положение лыжника, хотя и сильнее искривляет след лыж (вследствие большего угла закантовки), тем не менее, в принципе, может спрямлять траекторию ЦМ, тем самым, ослабляя приложенную к нему центробежную силу. Дело в том, что действующие на лыжи силы реакции (отдачи) склона при большем угловом положении направлены намного ниже ЦМ и поэтому слабее искривляют его траекторию, но сильнее вращают лыжника во фронтальной плоскости, ускоряя «расклон» (т.е. процесс уменьшения наклона лыжника внутрь поворота; об этом — в наших статьях по угловому положению и «расклону»). На Рис.3 розовая широкая кривая и красный пунктир показывают соответственно траектории лыж и ЦМ «ускоренного» поворота, фиолетовая широкая кривая и синий пунктир – траектории «обычного» поворота). Из Рис.3 видно, что в «ускоренном» повороте в зоне после флага след лыж искривлен больше, а траектория ЦМ – меньше, чем в «обычном» повороте. Но вот до флага в «ускоренном» повороте траектория ЦМ, наоборот, искривлена сильнее.

5. Спрямление траекторий ЦМ и лыж между поворотами. Известно, что езда по сильно закругленным траекториям надежнее, обеспечивая более высокие и удобные заходы в повороты, уменьшая предельную величину центробежной силы в повороте, улучшая качество ведения лыж. Однако «округлые» повороты далеко не всегда лучше спрямленных. Спортсмены, едущие по сильно округлым дугам, даже при отличном резаном ведении лыж, нередко показывают время похуже. А более быстрые спортсмены нередко спрямляют путь между поворотами, пусть и с заметным сносом лыж возле флагов. Действительно, нам приходилось и читать и слышать объяснения успехов некоторых выдающихся горнолыжников именно тем, что они спрямляют повороты.

Мы полагаем, что позитивное влияние «правильного» — не слишком выраженного — спрямления поворотов на время прохождения трассы обусловлено, во многом, укорочением траекторий лыж и ЦМ. Приблизительные графические измерения показали, что подобный эффект можно считать существенным, причем чем сильнее искривлены возле огибаемых флагов траектории поворотов, тем больше укорочение длины траекторий и лыж и ЦМ, т.е. значительней «спрямление».

ris-4

ris-4

Например, в симметричных слаломных поворотах на Рис.4 менее искривленные траектории короче округлых приблизительно на 1,5% и 4,4%. Если качество ведения лыж по «короткой» траектории не ухудшается, то на трассе состоящей из 50 таких поворотов это равносильно весьма ощутимому выигрышу порядка 0,7 и 2 сек.

При спрямлении поворотов скорость лыжника может увеличиваться также вследствие большей средней крутизны проходимого в повороте пути. Предположим, что более крутой из поворотов, изображенных на Рис.4, расположен на склоне в 30 град . Тогда укорочение длины поворота на указанные 4,4% увеличит среднюю крутизну пути приблизительно на 0,8 град . При этом средний прирост ускоряющей силы (той, что действует в направлении движения) составляет минимум 2 – 3%. Понятно, что спрямление поворотов должно сопровождаться применением способов уменьшения нагрузки на лыжи возле и после объезжаемого флага. Давайте назовем совокупность упомянутых действий лыжника «правильным спрямлением» поворота. Оно, как упоминалось, нередко эффективнее езды округлыми дугами.

Заключение. Мы прекрасно осознаем, что наше теоретизирование на тему улучшения траекторий является большим упрощением. Ведь в горных лыжах любое достаточно выраженное действие лыжника не может быть изолированным. Оно непременно сказывается на выполнении других — одновременных, последующих и даже предыдущих — технических действий. Мы не уверены, что наши представления правильны на все 100, однако на 50, пожалуй, согласны.

Мы не коснулись многих очень важных «траекторных» вопросов. Например, о траекториях лыж и ЦМ в поворотах разного типа, о траекториях наружной и внутренней лыж и их связи с траекторией ЦМ, о наилучшем местоположении точек сопряжения и оптимальной высоте захода в повороты и многих других. Мы надеемся обратиться к этим вопросам позднее.

Надеемся, что тренеры и спортсмены сочтут статью интересной для прочтения и полезной практически. Кстати, чтобы не засорять голову и тем самым не мешать спортсменам в выработке правильного двигательного стереотипа, в конкретной тренерской рекомендации, как проезжать те или иные повороты, слово траектория может вообще не упоминаться.

Александр Гай

О современной ширине ведения лыж в слаломе и гиганте

Теги: , , ,


Введение. Общепринято, что нынешние слалом и гигант характеризуются «широким» ведением лыж. Нельзя не согласиться, что ныне спортсмены ведут лыжи заметно шире, чем в эру горнолыжной «классики». Однако не все так просто. Найдется немало кадров, на которых выдающиеся современные мастера в целых поворотах или в отдельные моменты ведут лыжи довольно узко. А при просмотре ЧМ 2009 и этапов КМ 2008 – 2009 вообще складывается впечатление, что повальное увлечение широким ведением лыж заканчивается. Во всяком случае, эта тенденция явно просматривается в слаломе.

Оценка ширины ведения лыж во многом зависит от того, что с чем сравнивать. 40 — 50 лет назад техничным считалось вести лыжи подчеркнуто сомкнутыми и нынешняя ширина ведения покажется очень большой. Но задолго до появления карвинговой геометрии лыжи начали расходиться и совсем узкое ведение стало любительским анахронизмом.

Кстати, а что значит «широкое» и «узкое» ведение лыж. Какие у них достоинства и недостатки? На какие критерии ориентироваться? Вопрос этот, на самом деле, не праздный. Ведь тот или иной ответ на него затем автоматически превращается в рекомендации тренеров и технические установки и навыки спортсменов. Мы попытались в этом вопросе немного разобраться.

Что такое ширина ведения лыж? Определим ее как расстояние между следами одноименных кантов (правый – правый, левый – левый). Особо подчеркнем, что в повороте расстояние между лыжами часто определяется не только желанием или техническими навыками спортсмена, но очень часто бывает случайным, зависящим от «своевольного», порою даже непредсказуемого поведения лыж. Особенно это относится к скоростным крутым поворотам, на крутых склонах, при недостаточной хватке кантов, когда ширина ведения, как правило, увеличивается из-за случайного или неизбежного сноса сильнее нагруженной наружной лыжи. Выхваченные из всего поворота кадры с такого рода «широким» ведением лыж иногда преподносятся в качестве эталонных, особенно если спортсмен известный. Хотя в таких случаях сами спортсмены вряд ли возражали бы против прохождения поворотов без сноса наружной лыжи, т.е. ведения более узкого. Поэтому будем помнить, что ширина ведения бывает желаемая и фактическая.

Лыжи в современном слаломе или гиганте ведутся в среднем заметно шире, чем в докарвинговую эру. Это — несомненно. Как мы полагаем, по следующим причинам.

рисунок 1

рисунок 1

1. Более широкое ведение лыж на протяжении всего крутого поворота является, отчасти, следствием геометрически вынужденного широкого ведения во время сильной закантовки. Действительно, «новая» геометрия лыж сделала повороты слалома и гиганта, и в среднем и в максимуме, круче и быстрее и тем самым увеличила возможные и необходимые углы закантовки. В «классическом» слаломе и гиганте углы закантовки более 500 встречались эпизодически, а ныне нередким стало надежное ведение приталенных лыж при закантовке свыше 700. Но сильная закантовка геометрически требует более широкого ведения лыж (как это, примерно, происходит, показано на Рис.1). Например, наименьшая ширина ведения лыж при закантовке на 500 и 700 (при средних размерах ботинок и голеней и ширине лыжи в талии около 7 см) составит соответственно порядка 15 и 25 см. Различие немалое — больше, чем в полтора раза.

2. Другой причиной, вынуждающей спортсмена вести лыжи широко с самого начала нового поворота, является нежелательный снос наружной лыжи в повороте предыдущем. Такое происхождение широкого ведения лыж очень нередко наблюдается в напряженных скоротечных поворотах, когда восстановление более узкого ведения энергетически невыгодно, да и времени на него не хватает.

3. Еще одной причиной использования широкого ведения лыж является необходимость повышения надежности езды по трассе. Действительно, более широкое ведение в наиболее крутых и сложных участках поворотов позволяет подстраховаться от потерь равновесия при грубых срывах, сносах и соприкосновения лыж и других дефектах их ведения.

4. Широкое ведение лыж, особенно в гиганте, нередко бывает более удобным и эффективным, поскольку в сопряжениях поворотов облегчает действия лыжника, связанные с переносом ЦМ в сторону следующего поворота. По терминологии книги Грега Гуршмана «Пьянта Су!» Горные лыжи глазами тренера» (2005) к таким действиям можно отнести «пересечение над», перецентровку, перекантовку, заклон, а также раннюю закантовку (наружной лыжи).

Недостатки широкого ведения лыж в слаломе и гиганте обусловлены геометрическими, физическими и техническими факторами. Для некоторых факторов мы попытались сделать приближенные количественные расчеты, насколько сильно более широкое ведение может отразиться на результатах в слаломе и гиганте. Сравнивали ширину ведения: 25 см и 45 см. Т.е. «более широкое ведение» было на 20 см шире «более узкого».

Понятно, что точные вычисления применительно к «живому» горнолыжному повороту дело практически невозможное и зачастую просто ненужное. Тем не менее, мы уверены, что в некоторых случаях количественная оценка может оказаться полезной. В расчетах с использованием элементарной геометрии и физики бы сделан ряд необходимых допущений. В частности, мы допустили, что при широком и узком ведении: 1) внутренняя лыжа проходит в 20 см от огибаемого флага; 2) расстояние между лыжами неизменно; 3) обе лыжи нагружены в равной мере. Все результаты расчетов являются сугубо приблизительными.

рисунок 2

рисунок 2

Сразу заметим, что увеличение ширины ведения лыж не только раздвигает следы лыж, но и «отодвигает» траекторию центра массы (ЦМ) от центра поворота (Рис.2). Особенно в слаломе. Вследствие этого траектория ЦМ удлиняется и сильнее искривляется. Собственно говоря, геометрические и физические эффекты увеличения ширины ведения лыж во многом схожи с тем, что происходит при менее «плотном» огибании флагов. Если вести одинаково нагруженные лыжи на 20 см шире, то ЦМ «отодвигается» от наружу поворота примерно на 10 см. «Отодвигание» ЦМ от центра поворота наиболее заметно в слаломе, но менее явно имеет место и в гиганте. Очень важное обстоятельство — чем сильнее загружена наружная лыжа (в сравнении с внутренней), тем сильнее «отодвигание» траектории ЦМ.

В принципе, можно частично компенсировать влияние большей ширины ведения лыж на траекторию ЦМ. Например, переносом давления на внутреннюю лыжу. Однако это слишком изменяет технику поворотов и увеличивает риск падения. Или дополнительным выпрямлением наружной ноги. Но в крутых поворотах это сделать трудно, так как более широкое ведение само по себе выпрямляет наружную ногу.

Негативные эффекты большей ширины ведения лыж.

1. Удлинение траектории наружной лыжи и ЦМ (зависит только от угла поворота и прироста ширины ведения). В повороте на 600 прирост ширины ведения с 25 см до 45 см удлиняет путь наружной лыжи приблизительно на 12 см и путь ЦМ — на 6 см. На гипотетической трассе (50 ворот, средний угол поворотов – 600) суммарное удлинение пути наружной лыжи и ЦМ составит, соответственно, более 6 и 3 метров. На слаломной скорости (условно примем ее равной 10 м/сек, или 36 км/час) лыжник, ведущий лыжи на 20 см шире только по причине отставания ЦМ потеряет на финише около 0,3 сек (0,6% от суммарного времени). Как видим, вполне ощутимое различие. А ведь при преимущественной опоре на наружную лыжу (что характерно для большей части большинства поворотов) потеря времени станет еще существеннее.

2. Увеличение кривизны траекторий лыж и ЦМ. Эти негативные эффекты особенно велики в коротких и некрутых поворотах. В 6-ти метровом повороте слаломной змейки прибавка 20 см к ширине ведения искривляет дугу наружной лыжи очень заметно – радиус ее кривизны уменьшается в среднем не менее, чем на 2,5 м! Это в среднем на поворот. А в зоне огибаемого флага, очевидно, еще сильнее, раза в полтора, как минимум. При этом очень существенно возрастают центробежная сила, давление лыж на снег и его сопротивление. Правда, и без теории спортсмены чувствуют этот недостаток широкого ведения в змейках и, как правило, стараются проходить их «не широко».

В более длинных и крутых поворотах описанные негативные эффекты широкого ведения проявляются значительно слабее. Приведем примеры. В серии «одинаковых» слаломных поворотов длиною 11 м и с «разводом» внутренних вешек по горизонтали на 4 м увеличение ширины ведения с 25 до 45 см уменьшает радиус дуги обеих лыж в среднем на 36 см. В еще более крутых поворотах с «разводом» ближайших вешек по горизонтали на 6 м «расширение» ведения на те же 20 см уменьшает радиус кривизны дуги обеих лыж гораздо слабее – всего на 16 см. Очевидно, что дополнительное искривление следа происходит, в основном, в средних частях поворотов, для которых уменьшение радиуса кривизны можно предполагать (навскидку) раза в полтора — два более существенным, чем в среднем.

Но даже в относительно длинных и крутых слаломных поворотах упомянутое вроде бы незначительное искривление траектории ЦМ дает вполне ощутимый прирост центробежной силы и сопротивления снега. Если вести лыжи на 20 см шире, то в поворотах с разводом ворот 4 м и 6 м центробежная сила увеличивается порядка на 7% и 4%. Если предположить, что сопротивление снега пропорционально давлению на него лыжи, то за счет прироста центробежной силы усиление сопротивления снега в целом повороте мы, вероятно, можем оценить не менее, чем в 3% и 2%. На гипотетической трассе слалома это должно приводить к увеличению времени спуска, как минимум, на те же 3% и 2% (1,5 и 1 сек).

Негативные эффекты широкого ведения лыж, обусловленные увеличением кривизны поворотов, в принципе нельзя рассчитать точно. Но наши сугубо ориентировочные расчеты позволяют полагать, что дополнительное искривление траекторий имеет негативные последствия, вероятно, в несколько раз превосходящие эффекты удлинения траекторий.

3. Изменения техники поворотов. Поскольку при значительном увеличении ширины ведения раздвигаются и голени лыжников (Рис.2), то возникает ряд последствий, которые мы также рассматриваем как негативные.
Вот некоторые:
— при широко расставленных голенях труднее удерживать лыжи параллельными и равно закантованными.
— дополнительно выпрямляется наружная нога. Поэтому в крутых нагруженных поворотах, при почти неизбежном сносе наружной лыжи, спортсмену труднее с помощью опережающего выпрямления наружной ноги (естественно, с расширением ведения) компенсировать снос всего тела наружу поворота.
— при исходно широком ведении лыж дополнительный снос наружной лыжи может приводить к чрезмерной загрузке внутренней лыжи.
— усиливаются ненужные, но неизбежные паразитические вращательные импульсы, возникающие в повороте при наезде широко расставленными лыжами на дефекты снега (неровности, следы лыж и т.п.).

4. Негативные эффекты широкого ведения лыж в гиганте выражены значительно слабее, чем в слаломе. Это связано, во-первых, с большей скоростью, развиваемой лыжниками в гиганте. К примеру, на гипотетической трассе гиганта (те же 50 ворот, та же средняя крутизна поворотов – 600) траектория ЦМ станет длиннее на те же 3 м. Но поскольку в гиганте скорость лыжника раза в 2 больше, чем в слаломе (порядка 20 м/сек), то потеря времени на финише составит всего 0,15 сек (что, на наш взгляд, также ощутимо).

Во-вторых, в гиганте, в котором повороты в 2 – 3 раза длиннее слаломных, увеличение ширины ведения лыж еще слабее искривляет траектории лыж и ЦМ. Так, в повороте 26 м длиной и «шириной» 6 м при более широком (на 20 см) ведении лыж радиус кривизны траектории ЦМ уменьшится всего на 14 см, а прирост центробежной силы и сопротивления снега составят, соответственно, менее 2% и 1%, лыжниками практически не ощущаемые. Поэтому в гиганте положительные стороны широкого ведения лыж становятся заметнее.

Наибольшая ширина ведения лыж обычно не превосходит суммарной длины голени со стопою, чаще всего, составляя в максимуме около 4/5 – 5/6 от этой длины (при этом наружное колено находится на уровне ботинка внутренней ноги и близко к нему). И действительно, на кадрах с известными лыжниками видно, что даже при очень больших углах закантовки расстояние между следами лыж практически никогда не превосходит указанной выше суммарной величины, которая, видимо, близка к «естественному» максимуму ширины ведения. В принципе, имея хорошую гибкость, можно «раскорячиться» и на более широкое ведение. Однако получающаяся при этом поза не естественна, не удобна и еще сильнее затрудняет соблюдение равной закантовки и параллельности лыж.

Чему же равны узкое и широкое ведение лыж? Вообще то для практики точность цифр не нужна. В обыденной горнолыжной жизни достаточно определений, типа «шире» — «уже». Тем не менее, для некоторого наукообразия дадим ориентировочные градации ширины ведения лыж. Теоретически оценка ширины ведения и рекомендации зависят от ряда факторов: крутизны и длины поворотов, размеров лыжника и других. Например, ширина ведения в 30 см в слаломной змейке, скорее всего, великовата, а в крутых поворотах гиганта — с сильной закантовкой да на сложном склоне — маловата.

Кстати, ширину ведения лыж вполне можно оценивать «на глазок», «на вскидку», по ощущениям лыжника. Например (как это ни забавно), по числу горнолыжных ботинок, которые можно мысленно уместить между лыжами. Узкое ведение – между лыжами помещается 1 ботинок (или менее), среднее ведение – 2 ботинка, широкое – 3 ботинка. Довольно смешно, но не лишено смысла такое, к примеру, определение: ширина ведения – два ботинка. Для взрослых среднегабаритных лыжников расстояние между одноименными кантами при этом составляет соответственно около 20 – 25 см, 26 – 35 см и 36 – 45 см. Добавим также очевидные градации: «очень узкое» и «очень широкое».

За среднюю ширину ведения для некоего лыжника, вероятно, можно принять ширину таза на уровне тазобедренных суставов. Использованные нами две ширины ведения лыж в 25 и 45 см могут быть классифицированы как узкое и широкое.

Наилучшая ширина ведения лыж для всех случаев, конечно, не существует. Позитивные свойства узкого ведения лыж сильнее проявляются в слаломе – в змейках и в коротких менее искривленных поворотах, а также в поворотах на большие углы. В гиганте негативные эффекты широкого ведения выражены слабее и на первый план выходят его достоинства. По всей видимости, наиболее универсальной (но не всегда лучшей) следует считать среднюю ширину ведения лыж, которая позволяет кантовать лыжи даже на предельные углы и у которой недостатки широкого ведения выражены слабее.

рисунок 3

рисунок 3

Переменная ширина ведения (Рис.3В) во многих случаях позволяет по ходу поворота использовать достоинства и узкого и широкого ведения. Надо сказать, что в современных крутых напряженных поворотах такой способ ведения лыж встречается очень часто. Как упоминалось выше, это может быть следствием сноса наружной лыжи. Поэтому мы должны различать принципиально разные ситуации: когда переменное расстояние между лыжами задается специально и когда его появление пусть и закономерно, но нежелательно.

В случаях, когда лыжнику удается вести лыжи по задуманной траектории, например, при чисто резаном ведении, переменная ширина ведения, в основном, позволяет немного спрямить траекторию наружной лыжи, тем самым, уменьшая давление лыжи на снег и его сопротивление (Рис.3Б, 3В). При этом узкое в начале поворота ведение затем постепенно сменяется на широкое. Кроме положительного эффекта спрямления траектории наружной лыжи достигаемое к зоне сопряжения широкое ведение лыж облегчает перекантовку, перецентровку, начало резаного ведения наружной лыжи, активный перенос массы (т.е. ускорение) в направлении движения лыжника в новом повороте и т.п.. Понятно, что этот прием затруднен в скоротечных поворотах и потому удобнее в гиганте.

При вынужденном сносе наружной лыжи события могут разворачиваться разным образом. Без сомнения, лучше, когда снос наружной лыжи сопровождается быстрым выпрямлением наружной ноги. Это облегчает удержание ЦМ на исходной траектории поворота и уменьшает негативные последствия такого сноса. Хуже, когда «расширение» ведения лыж вследствие сноса наружной лыжи происходит при «пассивной» наружной ноге – при этом смещается наружу и ЦМ лыжника, что, конечно, не выгодно.

Нам кажется несомненным, что и при «исходно заданной» переменной ширине ведения и при неспециальном сносе наружной лыжи желательную ширину ведения лучше восстанавливать между поворотами, с отрывом от снега «старой наружной – новой внутренней» лыжи (Рис.3 В).


Заключение.
В конце нашего довольно пространного, но, надеемся, небесполезного сообщения повторим, что бытующее мнение о широком ведении как одной из основ современной техники слалома и гиганта верно лишь отчасти. Вероятно, правильнее говорить о более широком, чем ранее, ведении лыж. Тем более, что часто лыжи ведутся широко не преднамеренно, а вследствие сноса наружной лыжи.

В крутых поворотах преднамеренное, исходно широкое ведение лыж, кроме несомненных достоинств имеет и ощутимые недостатки: дополнительное удлинение и искривление траекторий лыж и ЦМ, увеличение центробежной силы и сопротивления снега, ухудшение активной компенсации сноса ЦМ наружу поворотов. Поэтому любая рекомендация по ширине ведения лыж в идеале должна быть адаптирована к условиям склона, спортсмену и характеристикам поворотов и другим конкретным обстоятельствам.

В менее длинных поворотах чаще всего (в змейках обязательно) выгоднее вести лыж не широко. Иногда лучше правильным образом специально менять расстояние между лыжами по ходу поворотов.

И, вероятнее всего, без всяческих «теоретических» заморочек, в обычных условиях просто не следует «стараться» вести лыжи «широко» специально. И уж совершенно ясно, что ведение лыж не должно быть «очень широким». Как всегда, дело в нюансах, которые доступнее корифеям. Но знание этих нюансов позволяет думать о приближении к этим горнолыжным небожителям.

Александр Гай

Угловое положение как элемент современной техники в слаломе и гиганте

Теги: , , ,


Несколько слов в защиту углового положения

gai2-1

gai2-1

В настоящее время карвинговая геометрия лыж позволяет преодолевать крутые повороты без утрированного углового положения (УП). Вероятно, поэтому отношение к этому далеко не новому техническому элементу стало прохладным. Складывается впечатление, что применение УП, особенно в начале поворотов, считают чуть ли не анахронизмом, пережитком горнолыжного прошлого, а упоминание об УП – дурным тоном. Давай заклон, и все тут.

gai2-2

gai2-2

Конечно, УП, в целом, стало менее сильным, но не настолько, чтобы не быть распознанным на протяжении большей части любого поворота слалома или гиганта. Достаточно взглянуть на кадры с сильнейшими горнолыжниками. Разве уже в верхней части слаломного поворота великая Яница Костелич (Рис.1) не находится в заметном УП? Если не в УП, скажите, в каком? А Даниель Альбрехт в крутом повороте гиганта (Рис.2)?Даже в заклоне, названном в очень интересной и полезной книге известного специалиста Грега Гуршмана «Пьянта Су!» Горные лыжи глазами тренера» (2005) ключевым элементом современной техники и, отчасти, противопоставляемом УП, согласно авторской же схеме (в цитируемой книге она приведена на Рис.2.3.1) ясно видны признаки УП. Более того, в поворотах выдающихся современных мастеров нередко можно разглядеть признаки, казалось бы, совсем уже древнего винто-углового положения. Например, поглядим внимательнее на Рис.2 и Рис.5. В литературе УП часто называют «ангуляцией» (от латинского angulus – угол, по сути, — то же самое УП). упоминаются также ангуляция коленей и бедер, динамическая ангуляция и т.д.. Термин «угло-винтовое положение» ассоциируется, в основном, с описаниями устаревшей техники.

Что такое УП. Величина УП.

gai2-3

gai2-3

Визуально УП воспринимается как угол во фронтальной плоскости между голенями, сильнее наклоненными к склону, и туловищем, наклоненным к склону слабее. Величина этого угла складывается из нескольких углов, создаваемых отдельными частями тела (Рис.1 и 2). На Рис.3 этот суммарный угол мы назвали «кажущимся» УП. К сожалению, такое простое визуальное восприятие УП затрудняет понимание его физической сути, значения и механизмов.

Мы полагаем, что УП следует определять по наличию во фронтальной плоскости положительного угла между осями голеней (точнее, перпендикулярами к «скользячке») и вектором суммы сил (вектор СС, Рис.3). Вектор СС равен — в первом приближении, т.е. приблизительно — сумме векторов центробежной силы и силы тяжести. Вектор СС направлен от центра массы лыжника (ЦМ) к лыжам – в зависимости от их загрузки ближе к наружной или внутренней. Заметим, что на фото- и видеокадрах нетрудно определить приблизительное положение ЦМ и направление вектора СС. Данное условие наличия УП является достаточным. Из достаточности условия следует, что в какой бы позе лыжник не находился (предположим, таз выпячен наружу поворота, или, наоборот, туловище и ноги расположены строго по прямой), когда указанный угол между вектором СС и перпендикулярами к скользячке больше нуля, лыжник находится в УП. Указанный угол и УП могут быть и отрицательными. Это и соответствует «завалу» туловища внутрь поворота.

Важное следствие: при наличии УП всегда имеется смещение ЦМ наружу поворота относительно осей голеней (перпендикуляров к «скользячке»). Причем, чем больше подобное смещение, тем сильнее УП.

Что дает УП?

1) УП позволяет увеличивать (или, вообще, менять) угол закантовки лыж и кривизну поворота быстрее и точнее, чем это происходит при общем наклоне (инклинации, крена) тела, в частности, при заклоне.

2) Благодаря УП возникает сила, которая в верхней части поворота противодействует наклону лыжника внутрь, а в нижней части – преодолевает этот наклон и затем наклоняет (накреняет) тело в следующий поворот. Предварительно назовем эту силу «расклоняющей», а уменьшение наклона тела внутрь поворота и совокупность технических действий при этом – «расклоном». Нам кажется, что действие, которое мы назвали расклоном, является не менее важным и, скорее всего, более сложным техническим элементом, чем заклон, хотя и не столь современным. Ведь, на самом деле, быстрое преодоление значительной инклинации (т.е. сильного, предположим, на 60 – 700, наклона всего тела лыжника к центру поворота) и последующая подготовка тела к новому повороту и заклону требуют немалых затрат энергии и специальных технических действий. Мы надеемся, что термин расклон и выделение фазы расклона в структуре поворота могут оказаться полезными (о расклоне – в специальном материале). При наличии выраженного УП в конце поворота туловище оказывается частично наклоненным в сторону поворота следующего. Поэтому вход в новый поворот и движение заклона облегчаются.

3) УП усиливает вдавливание кантов в склон и противодействует их выскальзыванию из следа, срыву или сносу лыж наружу поворота. К примеру, на Рис.3 сила, вдавливающая канты в склон, благодаря УП увеличивается приблизительно на 30%.

4) УП уменьшает усилие, которое лыжнику необходимо приложить для закантовки и ее удержания.

5) Выраженное УП не только увеличивает угол закантовки лыж и кривизну траектории поворота, но и само по себе оно способствует движению лыжника по дуге. Действительно, УП как бы «закручивает» нижнюю часть тела и лыжи в сторону поворота. Такое закручивание по ощущениям знакомо большинству активных горнолыжников и особенно заметно в самых криволинейных частях траектории. Механизм этого интересного эффекта УП непрост и в основном связан с неодинаковой скоростью верхней и нижней частей тела в повороте. Считаем важным упомянуть, что отчасти эффект обусловлен контрвращением туловища, имеющим место по мере увеличения УП по ходу поворота. Как мы полагаем, и ныне во многих современных поворотах можно различить движения верхней части тела, по сути напоминающие «старинные» контрвращения.

Величина УП

Биомеханика УП очень сложна даже в статике, не говоря уже о динамике. Все части тела, включая стопы, руки и голову, участвуют в УП. Но, как сказано выше, величина УП не является суммой углов между соответствующими частями тела, а равна величине угла между вектором СС и перпендикулярами к скользячке (Рис.3). И именно этот угол создает перечисленные эффекты УП. Фактически величина УП определяется расположением ЦМ относительно этих перпендикуляров. Понятно, что величина УП на видеокадрах и тем более непосредственно на склоне оценивается приблизительно.

В принципе гибкие люди способны наклонить туловище наружу поворота так, что угол между осями голеней и осью туловища будет больше 1500. Но графические расчеты показывают, что при любой гибкости лыжника «нормальное» спортивное УП в большинстве случаев вряд ли превосходит примерно 250. Посчитаем этот угол пределом «естественного» УП. Условно примем, что величина сильного УП составляет 15 — 250, среднего 6 — 140, слабого — 50 и меньше. УП на Рис.3 равно примерно 180, т.е. оно классифицируется как довольно большое. Интересно, при оценке УП у лыжника на Рис.3 по величине угла между осями голеней и осью туловища мы получим угол не 180, а порядка 70 — 800. Иными словами, кажущееся УП раза в 4 больше истинного.

Основные способы создания УП.

Основной вклад в величину УП вносят туловище, бедра и голени и их участие очень упрощенно описывается комбинацией нескольких основных движений.

gai2-4

gai2-4

На Рис.4А показано простейшее из движений, не всегда заметное и по вкладу в УП незначительное: смещение таза вбок и боковой изгиб позвоночника создают во фронтальной плоскости угол между осями бедер и туловища.

На Рис.4В представлено более сложное движение, используемое в большинстве поворотов: разворот плеч и таза наружу поворота в сочетании с обычным наклоном туловища вперед может создавать большое УП.

Другое движение, создающее сильное УП и особенно заметное в самых искривленных частях поворотов — это вращение бедер внутрь вокруг их продольной оси (Рис.4С). Именно это вращение и вызывает ангуляцию коленей (появление во фронтальной плоскости углов между бедрами и голенями), хотя внешне она может смотреться как простой «увод» коленей внутрь поворота. Обратим внимание на известное обстоятельство: ангуляция коленей возможна только, когда они согнуты, поскольку коленные суставы вбок не сгибаются (а если и сгибаются, то непременно с разрывом боковых связок).

gai2-5

gai2-5

Боковой изгиб туловища в позвоночнике и наклон головы наружу поворота (Рис.4А) на величину УП почти не влияют. И, тем не менее, особенно к концу поворота, они не редки. Например, в позе Дидье Куша после прохождения огибаемого флага (Рис.5) отчетливо видны оба движения. Скорее всего, и наклон головы и боковой изгиб позвоночника при создании УП являются проявлением свойством рефлекторной регуляции мышечной работы: координированного сокращения большей части мышц сгибаемой стороны тела, а не только создающих собственно УП. Во всяком случае, это не ошибка.

Особо отметим вклад стоп в создание УП. Он невелик, но чрезвычайно важен. Действительно, сами по себе стопы создать заметное УП не могут – их движения ограничены совсем небольшим люфтом голеней в ботинках (в правильно подобранных, вероятно, не более 3 — 50). Но стопы расположены низко и поэтому их работа сильно сказывается на эффектах УП.

Принципиально важно, что стопы не только добавляют, не дают потерять или сбрасывают в какие-то мгновения поворота несколько существенных для ведения лыж градусов закантовки. По нашему мнению, именно работа стоп координирует УП.

Руки могут влиять на величину УП. Но их выгоднее использовать для поддержания равновесия и инерционной компенсации дефектов прохождения поворотов.

УП и врезающая сила

Хорошо известно, что при завале плеч внутрь поворота (когда УП отсутствует или отрицательно) хватка кантов не велика и лыжи дугу держат плохо. Наличие УП создает силу, вдавливающую лыжу в снег, удерживающую ее в нем. Эта сила («врезающая сила УП») пропорциональна синусу угла величины закантовки и направлена в снег — поперек и параллельно скользячке. Подчеркнем, что приведенные ниже количественные оценки указывают лишь порядок величины действующих сил; цифры не должны заставлять читателей думать, что авторы считают расчеты очень точными.

При УП в 20 градусов врезающая сила равна приблизительно 34% от силы давления на лыжу, при УП в 10 градусов -17%, а 5 градусов — 8%. Оценим порядок абсолютных цифр. Предположим, что в крутом повороте сила давления на наружную лыжу равна 100 кг (бывает и больше). В этом случае врезающая сила для указанных величин УП составляет соответственно 34 – 17 – 8 кг. Это очень даже не мало. Недостаточное УП (тем более, завал плеч внутрь) способствует срыву или соскальзыванию лыж наружу поворота, а избыточное –чрезмерному врезанию кантов.

Высота и эффективность УП

Независимо от высоты стойки можно условно разделить УП на высокое, среднее и низкое. При ангуляции, в основном, коленей и стоп мы имеем дело с низким УП, при преимущественной ангуляции бедер – среднее, а получаемое боковым изгибом туловища или с помощью рук – высокое УП. Например, УП на Рис.1 среднее, а на Рис.2 — низкое. Вполне очевидно, что чем ниже УП, тем оно эффективнее. Т.е. ангуляция легких стоп и голеней создает УП, большее по величине и силе действия, чем «слом» между бедрами и тяжелым туловищем. Одной из причин эффективности низкого УП является большее расстояние от лыж до ЦМ, благодаря чему даже незначительная ангуляция голеней и тем более стоп, в сравнении с ангуляцией других частей тела, гораздо сильнее смещает ЦМ относительно перпендикуляров к скользячке, т.е. создает большее УП (см. окончание раздела «Что такое УП.»). Не забудем также, что голени и особенно стопы быстрее и тоньше реагируют на быстро меняющиеся ситуации ведения лыж по дуге

Гармоничное УП

Мы полагаем, что УП, создаваемое сочетанием разных способов, является гармоничным и поэтому более совершенным. Ведь оно распределяет усилие между большим числом мышц и делает их координированное сокращение или растяжение легким и быстрым. К сожалению, нередки весьма «корявые» УП, в которых одно из движений, создающих УП, используется чрезмерно и в ущерб другим. Не откажем себе в удовольствии показать на Рис.6 сильное, но при этом гармоничное УП в исполнении недавно совсем еще юного россиянина Виктора Полинковского.

gai2-6

gai2-6

УП в разных фазах поворота

В сопряжениях поворотов и в начале дуги УП, как правило, невелико. В целом, по ходу поворотов УП чаще всего прогрессивно увеличивается, достигая максимума в зоне после огибаемого флага. Хотя нередко можно увидеть появление немалого УП уже до проезда огибаемого флага. Так на Рис.1 Яница Костелич демонстрирует значительное УП в средней крутизны слаломном повороте приблизительно за 1 метр до наезда голенью на флаг.

Заключение

Знание нюансов УП может быть полезным не только в познавательном аспекте, но и практически. Например, представим, что некий спортсмен систематически запаздывает с началом резаного ведения в поворотах. Одной из причин этого недостатка вполне может оказаться почти незаметный технический нюанс — «неэффективность» УП в конце поворотов вследствие слишком большой его высоты. Что, как и положено, проявляется замедлением расклона с последующим затруднением выполнения заклона. Хотя зрительно или по ощущениям самого спортсмена УП может восприниматься, как достаточное. Устранить дефект в этом случае означает — немного уменьшить высоту УП, чуть добавив ангуляции голеней и работы стоп. Таким образом, на УП следует обращать внимание в обучении, в анализе и совершенствовании техники.

Александр Гай