Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Физика лыжного спорта относится к анализу сил, действующих на человека во время катания на лыжах. Движение лыжника определяется физическими принципами сохранения энергии и силами трения, действующими на тело. Например, при спуске на лыжах, когда лыжник ускоряется вниз по склону под действием силы тяжести, его гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, энергию движения. В идеальном случае вся потенциальная энергия преобразуется в кинетическую; в реальности часть энергии теряется в виде тепла из-за трения. Один из видов трения, действующего на лыжника, – это кинетическое трение между лыжами и снегом. Сила трения действует в направлении, противоположном направлению движения, что приводит к снижению скорости и, следовательно, уменьшению кинетической энергии. Кинетическое трение можно уменьшить, нанося воск на дно лыж, что снижает коэффициент трения. Различные типы воска производятся для разных температурных диапазонов, поскольку качество снега меняется в зависимости от текущих погодных условий и тепловой истории снега. Форма и материал, из которого изготовлены лыжи, также могут существенно влиять на силы, действующие на лыжника. Лыжи, предназначенные для катания по пухляку, сильно отличаются от лыж, предназначенных для использования на подготовленных трассах. Эти различия в конструкции обусловлены различиями в качестве снега. Приведем пример того, как может отличаться качество снега. В районе, где температура колеблется около 0°C – температуры замерзания воды – возможны как дождь, так и снегопад. Мокрый снег или мокрая земля могут замерзнуть, образуя скользкий ледяной покров. В районе, где температура постоянно ниже 0°C, снегопад приводит к накоплению снега на земле. Свежий снег пушистый и похож на порошок. В таком снегу много воздушного пространства. Со временем снег уплотняется, а нижние слои становятся плотнее верхнего. Лыжники могут использовать эту информацию для улучшения своего опыта катания, выбирая подходящие лыжи, воск или просто решив остаться дома. Поисково-спасательные группы и любители катания вне трасс полагаются на наше понимание снега, чтобы ориентироваться в опасностях, подстерегающих на открытом воздухе. Другой вид силы трения, действующей на лыжника, – это сопротивление воздуха. Его обычно называют "аэродинамическим сопротивлением". Сила сопротивления пропорциональна площади поперечного сечения тела (например, лыжника) и квадрату его скорости, а также плотности среды, в которой движется тело (например, воздуха). Чтобы увеличить скорость, лыжник может попытаться уменьшить площадь поперечного сечения своего тела. Горнолыжники могут принимать более аэродинамичные позиции, например, "ласточку". Горнолыжные гонщики носят облегающие спортивные костюмы. Общая область физики, изучающая эти силы, называется гидродинамикой.
The physics of skiing refers to the analysis of the forces acting on a person while skiing. The motion of a skier is determined by the physical principles of the conservation of energy and the frictional forces acting on the body. For example, in downhill skiing, as the skier is accelerated down the hill by the force of gravity, their gravitational potential energy is converted to kinetic energy, the energy of motion. In the ideal case, all of the potential energy would be converted into kinetic energy; in reality, some of the energy is lost to heat due to friction. One type of friction acting on the skier is the kinetic friction between the skis and snow. The force of friction acts in the direction opposite to the direction of motion, resulting in a lower velocity and hence less kinetic energy. The kinetic friction can be reduced by applying wax to the bottom of the skis which reduces the coefficient of friction. Different types of wax are manufactured for different temperature ranges because the snow quality changes depending on the current weather conditions and thermal history of the snow. The shape and construction material of a ski can also greatly impact the forces acting on a skier. Skis designed for use in powder condition are very different from skis designed for use on groomed trails. These design differences can be attributed to the differences in the snow quality. An illustration of how snow quality can be different follows. In an area which experiences fluctuation in temperatures around 0°C freezing temperature of water, both rain and snowfall are possible. Wet snow or the wet ground can freeze into a slippery sheet of ice. In an area which consistently experiences temperatures below 0°C, snowfall leads to accumulation of snow on the ground. When fresh, this snow is fluffy and powder like. This type of snow has a lot of air space. Over time, this snow will become more compact, and the lower layers of snow will become more dense than the top layer. Skiers can use this type of information to improve their skiing experience by choosing the appropriate skis, wax, or by choosing to stay home. Search and rescue teams, and backcountry users rely on our understanding of snow to navigate the dangers present in the outdoors. The second type of frictional force acting on a skier is drag. This is typically referred to as "air resistance". The drag force is proportional to the cross sectional area of a body (e. g. the skier) and the square of its velocity and density relative to the fluid in which the body is traveling through (e. g. air). To go faster, a skier can try to reduce the cross sectional area of their body. Downhill skiers can adopt more aerodynamic positions such as tucking. Alpine ski racers wear skin tight race suits. The general area of physics which addresses these forces is known as fluid dynamics.