Основы техники спусков и поворотов в движении

Передвижение на лыжах по пересеченной местности требует от лыжника умения спускаться со склонов различной крутизны, пре­одолевать их неровности и в случае необходимости выполнять торможения и повороты в движении. Уверенное владение всеми этими способами имеет большое значение не только для лыжников-гонщиков, но и для туристов и всех любителей прогулок на лыжах. Условия спусков и задачи, стоящие перед спортсменами-горнолыж-

никами, во время тренировок по слалому и скоростному спуску значительно отличаются от условий трасс лыжных гонок и зимнего туризма. Все это требует специального горнолыжного инвентаря, выбора особых стоек спуска. В то же время техника выполнения поворотов в движении несколько отличается от техники прохож­дения спусков на спортивно-беговых и туристских лыжах.

Однако и в том и в другом виде спорта основу техники спус­ков и поворотов в движении составляют законы биомеханики и практические правила, которые объясняют выполнение тех или иных действий, движений или положений, принимаемых лыжни­ком при передвижении по склону. Лыжник вместе с лыжами с точки зрения механики представляет собой сложную систему, на которую воздействует целый ряд различных сил. В то же время в этой системе развиваются определенные внутренние силы. При передвижении по склону лыжник за счет мышечных усилий мо­жет принимать различные позы и, выполняя одно или несколько действий, изменять принятое положение (что приводит к пере­распределению действующих на него внешних сил). Взаимодей­ствие внешних и внутренних сил и является основой всех эле­ментов техники спусков и поворотов.

На склоне на систему «лыжник - лыжи» действуют те же силы, что и на ровном участке лыжни, но на спуске в связи с увеличением крутизны взаимодействие их составляющих меняется в большей или меньшей степени.

Сила тяжести (Р) является составляющей всех элементарных сил тяжести отдельных частей тела и равна их сумме - массе тела лыжника. Она приложена к общему центру тяжести (рис. 1) и всегда

направлена вертикально вниз. На ровной лыжне сила тяже­сти полностью уравновешива­ется силой реакции опоры, на­правленной вверх, но на скло­не она раскладывается на две составляющие - силу нормаль­ного давления (Р,) и скаты­вающую силу (F).

Сила нормального давления прижимает лыжника к поверх­ности склона, а с увеличением крутизны склона уменьшается. Снижение давления на снег уменьшает и силу трения (7).

Рис. 1. Силы, действующие на лыжника на склоне

Скатывающая сила (F) как составляющая сила тяжести

всегда действует в одном направлении параллельно склону (на­правлена вниз). Она заметно изменяется в зависимости от крутизны склона и возрастает при ее увеличении. Это единственная сила,

^: которая производит работу (на склоне от нее во многом зависит скорость спуска).

Помимо скатывающей силы при движении лыжника по склону возникают силы, препятствующие увеличению скорости спуска. При взаимодействии скользящей поверхности лыж со снегом все­гда возникает сила трения (7). Величина ее во многом зависит от состояния снежного покрова, температуры и влажности воздуха, материала скользящей поверхности лыж, качества обработки, формы и динамических характеристик лыж, применяемой лыжной мази и качества ее нанесения.

При изготовлении лыж в последние годы используются мате­риалы с меньшим коэффициентом трения (твердые породы дерева, пластмассы и др.), улучшается и качество их обработки (без ше­роховатости, задиров древесины и волокнистости поверхности), совершенствуется и лыжная смазка. Все это может заметно умень­шить силу трения. При спуске прямо действие сил трения совпа­дает с направлением осей лыж. В моменты сдвигов лыж в сторону, при поворотах, при боковом соскальзывании сила трения действует под большим или меньшим углом к боковой поверхности лыж, но она всегда направлена в сторону, противоположную движению.

Механизм трения лыж о поверхность снега значительно слож­нее, чем просто трение двух сухих поверхностей друг о друга. Известно, что при увеличении давления лыж на снег коэффициент трения уменьшается, но до определенного предела. Если давление продолжает увеличиваться, то коэффициент трения снова возрас­тает. Это явление особенно часто наблюдается при сухом снеге. При движении лыж по снегу в зависимости от его меняющегося состояния, температуры и влажности воздуха на поверхности лы­жи возникает тонкая водяная пленка толщиной в несколько мик­рон. От толщины водяной пленки во многом зависит сила трения, что заметно сказывается на скольжении. Общеизвестно, что в ус-

. ловиях низких температур лыжи скользят хуже - «водяная смазка» при этом почти не образуется.

С уменьшением мороза скольжение улучшается, так как кри­сталлики снега легче оплавляются и возникшая водяная пленка

\ улучшает скольжение. Лучшим оно обычно бывает при темпера­туре -4°С. Правда, скольжение во многом зависит от структуры снега - зернистый дает лучшее скольжение (механизм сцепления лыж со снегом при отталкивании в этом разделе не рассматрива­ется). При температуре -2°С и выше скольжение ухудшается, так как толщина водяной пленки возрастает. Это требует поиска но-

вых материалов и лыжных смазок для улучшения скольжения лыж в горнолыжном спорте. В последние годы все шире приме­няются покрытия скользящих поверхностей лыж из различных материалов (особенно распространены полиэтиленовые).

Качество скольжения в оттепель при избытке влаги прежде всего зависит от гидрофобности (несмачиваемости) покрытия. Все эти факторы оказывают влияние на скорость спуска лыжника со склонов различной крутизны. На величину силы трения, вероят­но, оказывают влияние и скорость скольжения лыж по снегу, ве­личина удельного давления их поверхности, форма, соотношение ширины и длины и другие характеристики лыж. Величина сколь­зящей поверхности зависит не только от длины, ширины, но и от формы и жесткости отдельных частей лыж и их соответствия мас­се лыжника. Можно допустить, что при равномерной загрузке лыж по всей длине сила трения приложена примерно к середине опорной поверхности.

Смещение массы тела вперед или назад соответственно увеличи­вает загрузку частей лыж и смещение точки приложения силы тре­ния. Это играет важную роль при выполнении поворотов. С тем чтобы в какой-то мере компенсировать изменение скольжения (в зависимости от температур), делаются попытки в создании лыж, изменяющих свою форму от температуры снега. Различная реак­ция верхнего и нижнего слоя лыжи на изменение температуры вы­зывает уменьшение или увеличение изгиба лыжи и ее внутреннего напряжения, что меняет площадь соприкосновения лыж с поверх­ностью снега и соответственно скольжение.

В зависимости от плотности лыжни лыжи испытывают допол­нительное сопротивление снега: носок лыжи, прокладывая лыжню в снегу, подминает и раздвигает валик снега, возникающий при скольжении по склону. На твердом, хорошо укатанном снегу ука­занная сила сопротивления не возникает, но при движении без лыжни в туристском походе или на плохо укатанном склоне со­противление заметно возрастает. При этом общая сила сопротив­ления (сила трения плюс сопротивление снега) бывает приложена к точке, смещенной больше или меньше к носку лыжи.

При движении с вершины склона скорость невелика, но посте­пенно нарастает, и лыжник спускается с максимальной для дан­ных условий скоростью. Внизу при выкате на горизонтальную площадку скатывающая сила становится равной нулю, сила со­противления тормозит движение, и лыжник постепенно останав­ливается. В том случае, если лыжня переходит во встречный склон, скатывающая сила также направлена вниз по склону (в сторону, противоположную движению лыжника, - назад); от это­го торможение увеличивается, скорость быстро уменьшается. Если

не принять никаких мер к остановке на склоне (развести носки лыж в стороны и лыжи закантовать или быстро повернуться боком к склону), то лыжник под воздействием скатывающей силы начнет скользить назад. Значительное сопротивление испытывают лыжи при преодолении неровностей на склоне - бугров и впадин.

Сила сопротивления встречного потока воздуха (А) при дви­жении вниз по склону заметно возрастает. Если при скольжении по равнине гонщик испытывает сопротивление воздуха до 1,5 кг (при встречном ветре в зависимости от его скорости оно может возрастать вдвое и даже больше), то на спуске сила сопротивле­ния увеличивается во много раз. Сила сопротивления воздуха рез­ко растет при увеличении скорости движения: прямо пропорцио­нально квадрату скорости v² (скорость увеличивается вдвое, а си­ла сопротивления - в 4 раза).

Эта сила приложена примерно к середине лобовой поверхности тела лыжника и прямо пропорциональна ее площади. Кроме этого, она зависит от обтекаемости тела. Вот почему для увеличения ско­рости спуска очень важно принять более обтекаемую стойку с меньшей лобовой поверхностью, использовать одежду, плотно об­легающую тело лыжника. Обычно обтекаемость достигается за счет принятия низкой стойки. Целесообразно также вытянуть руки не­сколько вперед, прижать локти, опустить голову и т.д. - все это используется в различных вариантах стоек спуска.

С начала движения вниз по склону скорость лыжника зависит от ускоряющей силы (К), которая равна величине скатывающей силы (F) минус сила трения (Т). Однако с дальнейшим увеличени­ем скорости возрастает сила сопротивления воздуха, и в связи с этим на достаточно длинном и крутом склоне может наступить момент, когда сила сопротивления воздуха будет равна ускоряю­щей силе (А = К). Лыжник достигает максимальной для данных условий (крутизна склона, скольжение, принятая стойка и др.) скорости, и дальше при сохранении этих условий скорость увели­чиваться не будет (станет постоянной). Уменьшение лобового со­противления, улучшение аэродинамики стойки, увеличение кру­тизны склона (этот фактор уменьшает давление лыж на снег и, как следствие, силу трения) приведут вновь к увеличению скорости. Для каждого склона (при достаточно большой длине разгона, ми­нимальной силе трения и сопротивления воздуха) существует пре­дельная скорость спуска.

На специально подготовленных трассах в соревнованиях на побитие рекордов скорость спуска достигает выдающегося ре­зультата - более 210 км/ч. На достижение такой высочайшей скорости спуска вполне естественно влияет и плотность воздуха. С увеличением высоты плотность воздуха уменьшается; поэтому

на трассах, расположенных высоко в горах, можно добиться более высокой скорости. Теоретические расчеты показывают, что ско­рость спуска лыжника по склону более 220 км/ч достижима на вы­соте, превышающей 8000 м.

Устойчивость лыжника при движении по склону в основном зависит от следующих факторов:

- положения ОЦТ тела над опорой;

- величины площади опоры;

- возможности перемещения ОЦТ тела над площадью опоры;

- рельефа склона;

- возможного изменения скоростей спусков;

- углов равновесия;

- угла устойчивости.

Угол устойчивости образуется линией, опущенной вертикаль­но из ОЦТ к поверхности склона, и линией, соединяющей ОЦТ с носками лыж (передний угол устойчивости), если линия направ­лена к пятке лыж (задний угол устойчивости).

Сумма переднего и заднего углов устойчивости образует угол равновесия. Величина угла равновесия зависит от длины лыж и высоты ОЦТ над опорой.

Конус устойчивости образуется линией, исходящей из ОЦТ и описывающей контур площади опоры.

Величина площади опоры зависит от длины лыж и ширины ве­дения лыж при спуске со склона. Как при движении по склону все выше сказанное реализуется практически, рассказано далее.

При движении по склону лыжнику очень важно сохранить равно­весие. Одним из условий сохранения устойчивого равновесия являет­ся уравновешенность всех сил, действующих на систему «лыжник -лыжи». Очень важно, чтобы равнодействующая всех сил, приложен­ных к центру тяжести, проходила через площадь опоры.

Для сохранения равновесия, а также для выполнения на склоне необходимых действий (поворотов, торможений, спусков) лыжник за счет мышечных усилий перемещает части тела и лыжи, при­нимает различные положения, тем самым меняя взаимодействие между внешними и внутренними силами.

Чаще всего сохранение равновесия зависит от площади опо­ры: увеличивая ее, лыжник добивается более устойчивого спуска. С этой целью применяют более широкое ведение лыж по снегу или используют небольшой выпад (одна нога выводится вперед на 1 -1,5 стопы). Порой опускания в более низкую стойку достаточно для сохранения равновесия. В более сложных условиях необходимо вы­полнить ряд компенсаторных, амортизационных движений: согнуть или разогнуть ноги, увеличить наклон туловища, сделать мах руками и т.д. С этой же целью возможно применение различных

«передних» или «задних» стоек (перемещение ОЦТ вперед или на­зад компенсирует изменение условий скольжения, спуска и др.).

Чаще всего лыжник теряет равновесие при различных измене­ниях крутизны склона и при преодолении неровностей, бугров и ям, когда давление склона на лыжи усиливается или ослабевает. При наезде на бугор возникает опасность падения назад, а при преодолении впадины - вперед. Возможно также непроизволь­ное подбрасывание лыжника, а при приземлении - падение от удара лыж о склон. При преодолении бугра необходимо принять более низкую или переднюю стойку, а при прохождении впади­ны - наоборот. Значительное изменение силы трения при наезде на передутый свежий снег приводит к резкому ухудшению скольже­ния, и под действием сил инерции возникает реальная опасность падения вперед, и наоборот: при переходе от свежей лыжни к леденистой возможно падение назад. В том и другом случае пе­ремещение ОЦТ тела назад или вперед позволяет избежать па­дения (лыжник должен заблаговременно принять заднюю или переднюю стойку).

Допустимо для удержания равновесия использование неболь­шого выпада и широкого ведения лыж, но возможности этих приемов несколько ограничены. Широкое ведение лыж ухудшает равновесие в переднезаднем направлении, а выпад - в боковой плоскости. Лучшие условия для сохранения равновесия возника­ют при среднем положении, вместе с тем необходимо учитывать скорость движения и состояние снега. На большой скорости лыж­ники ведут лыжи шире, а выпад делают меньше; то же необходи­мо выполнять и на леденистом склоне. В этом случае порой выпад совсем не применяется. На глубоком снегу, наоборот, выпад мо­жет быть увеличен, а лыжи ведутся нешироко. Бугры преодоле­вают при минимальном разведении ног, а при преодолении впа­дин и ям выпад увеличивают. Встречный поток воздуха при по­стоянных условиях скольжения равновесия не нарушает, а оказывает только тормозящее действие.

Выбор стойки спуска зависит от задач, выполняемых на склоне (достижение максимальной скорости, выполнение поворотов, пре­одоление неровностей), условий скольжения, крутизны и состоя­ния склона, видимости, степени ознакомления с конкретным скло­ном. Основные задачи лыжников-гонщиков на склоне: достижение высокой скорости, сохранение устойчивого равновесия и работо­способности. На длинных ровных и открытых спусках применяет­ся низкая стойка, позволяющая развить высокую скорость.

Однако следует учитывать, что длительное скольжение в низ­кой стойке затрудняет дыхание, вызывает чрезмерное статиче­ское напряжение мышц ног и не позволяет в полной мере вос-

становить работоспособность. Помимо этого, низкая стойка соз­дает трудности при прохождении неровностей склона и в сохра­нении равновесия.

Высокая стойка создает большое лобовое сопротивление и не позволяет развить максимальную скорость, вместе с этим она ме­нее устойчива. Высокую стойку можно применять в начале незна­комого спуска, когда необходимо его просмотреть или войти в спуск с меньшей начальной скоростью (торможение увеличением лобового сопротивления). Затем лыжник опускается в основную или низкую стойку.

Все это говорит о целесообразности широкого использования основной (средней) стойки, а в случае необходимости - и стойки отдыха. Кроме этого, на длинных спусках следует варьировать стойки с целью успешного решения задач и уменьшения отрица­тельного влияния каждой стойки.

Горнолыжникам очень важно пройти трассу на высокой ско­рости, сохранить устойчивое равновесие и до минимума снизить потери скорости при выполнении поворотов, преодолевая искус­ственные препятствия (ворота из флагов) и естественные неровно­сти склона. В связи с этим горнолыжники проходят трассы в ос­новной стойке и на отдельных участках принимают низкие стойки для достижения максимальной скорости.

Выполнение поворотов в движении основано на перераспреде­лении внутренних и внешних сил, действующих на систему «лыж­ник - лыжи». При движении по дуге поворота на лыжника поми­мо всех перечисленных сил действует еще центробежная сила. Она приложена к ОЦМ и направлена в сторону от центра поворота. Для того чтобы не допустить опрокидывания лыжника или час­тичной потери равновесия, необходимо перенести центр тяжести тела внутрь поворота - увеличить наклон туловища. Чем выше скорость движения по дуге или круче поворот, тем более необхо­дим больший наклон туловища. Наклон туловища внутрь не только облегчает прохождение поворота, но и способствует кантованию лыж на их внутренние ребра. Кантование применяется при выпол­нении поворотов на склонах любой крутизны и даже на ровных участках после выката со спуска.

Каждый поворот можно условно разделить на несколько фаз: разгон - прямолинейное движение, обеспечивающее набор скоро­сти; вход в поворот - выполнение действий, необходимых для на­чала движений по дуге; движение по дуге поворота необходимой крутизны-т.е. непосредственное изменение направления движе­ния; выход из поворота - действия, обеспечивающие переход к движению по прямой в избранном направлении после оконча­ния поворота.

Поворот переступанием в движении - один из самых распро­страненных в лыжных гонках. Для его выполнения лыжник пе­риодически переносит массу тела с лыжи на лыжу и одновременно переставляет разгруженную лыжу внутрь поворота в направлении движения. Другая нога выполняет в это время отталкивание в сторону, тем самым несколько увеличивая скорость скольжения. Этот способ применяется иногда и в горнолыжном спорте.

Выполнение рулящих поворотов основано на постановке одной или обеих лыж под углом к направлению движения и жестком удержании их в этом положении в течение всего поворота. Для входа в поворот непременным условием являются загрузка на­ружной лыжи массой тела и ее кантование на внутреннее ребро. Внутренняя лыжа скользит по снегу всей плоскостью. В этом по­ложении наружная лыжа испытывает большое сопротивление и вся система «лыжник - лыжи» движется по дуге. Все рулящие пово­роты со смещением лыж под определенным углом всегда вызывают значительное увеличение тормозящих сил и снижение скорости. Сильнейшие лыжники-гонщики в соревнованиях применяют ру­лящие повороты крайне редко; в горнолыжном спорте указанные повороты неприменимы.

Выполнение маховых поворотов связано с постановкой обеих параллельных лыж под углом к направлению движения и обяза­тельным их кантованием на внутренние ребра (по отношению к повороту).

При выполнении поворотов на параллельных лыжах внешние и

внутренние силы взаимодейсвуют следующим образом. Скаты-

ающая сила (F), приложенная к центру тяжести тела, в системе

:<лыжник - лыжи» передается на лыжи через крепления и вызыва-

:т движение лыжника вниз по склону. Точка приложения силы

опротивления снега (7) всегда больше или меньше смещена к

оскам лыж. При параллельном ведении лыж по прямой эти силы

заимодействуют по оси движения лыж и спуск будет устойчивым

прямолинейным. Но стоит только любым способом поставить

араллельные лыжи под углом к направлению движения и закан-

овать на внутренние (по отношению к повороту) ребра, как воз-

икает пара сил, вращательный момент которых вращает систему

хлыжник - лыжа» и ведет по дуге поворота с большим или мень-

им боковым проскальзыванием лыж. Величина этого бокового

угообразного соскальзывания при движении по повороту во

ногом зависит от угла кантования лыж и скорости движения.

При сильном кантовании боковое скольжение минимально и гол разворота лыж меньше. Продольная ось лыж и линия проги-а практически совпадают с дугой поворота, торможение мини-ально и, скорость движения выше. Более плоское ведение лыж

по повороту приводит к увеличению бокового скольжения, и тормозящие силы возрастают. Своевременная подготовка к оче­редному повороту, выбор точки входа в поворот позволяют вы­полнить поворот на параллельных лыжах с сильным кантовани­ем, с наименьшим торможением пройти поворот по оптимальной дуге. Крутизна поворота зависит не только от кантования лыж, но и от первоначального угла смещения лыж к направлению движе­ния. При движении по склону нельзя не учитывать и другие внеш­ние силы, действующие на систему «лыжник - лыжи».

Сила реакции опоры возникает при давлении на снег в момент отталкивания или при скольжении лыжи по снегу. Эта сила равна по величине и противоположна по направлению силе, с которой лыжник давит на опору. Она приложена к точке, через которую проходит линия силы, действующей на опору (например, при толчке ногой через крепление на лыже). В любом случае она пер­пендикулярна поверхности снега в точке приложения силы. Сила реакции опоры увеличивается при движении частей тела с ускоре­нием, в этом случае она равна статической силе реакции опоры с добавлением динамической составляющей (силы инерции, возни­кающей при отталкивании), и наоборот: при приседании сила ре­акции опоры уменьшается.

На этом основаны технические элементы, уменьшающие дав­ление лыж на снег при выполнении некоторых поворотов в движе­нии - так называемое облегчение. Абсолютная величина умень­шения или усиления давления лыж на снег зависит не только от глубины приседания или амплитуды перемещения частей тела вверх или вниз, но в первую очередь от перемещаемой массы и скорости движений. Такое «облегчение» особенно важно правильно выпол­нить при маховых поворотах на параллельных лыжах и при пре­одолении неровностей склона.

Правильно выполненная разгрузка может значительно умень­шить давление лыжи на снег, а это позволит «облегченные» лыжи быстро сместить в сторону, поставить под необходимым углом к направлению движения. Боковое сопротивление снега значитель­но уменьшается, и это позволяет легко войти в поворот. На со­временных жестких трассах слалома и скоростного спуска порой не требуется значительного облегчения давления лыжи на склон, в этих условиях их легче поставить под углом к направлению дви­жения. Снять или уменьшить давление на снег можно нескольки­ми способами:

1. Сгибание ног (приседание). Разгрузка наступает с началом приседания.

2. Разгибание ног с блокировкой. Остановка начавшегося раз­гибания вызывает снижение давления лыж на снег.

 

3. Разгибание - сгибание ног. Момент облегчения при этом способе несколько продолжительнее - давление на снег уменьша­ется в конце разгибания и продолжается во время сгибания.

4. Комбинированный способ (сгибание - разгибание - сгиба­ние) - давление на снег уменьшено на более продолжительное время. Во всех этих способах величина уменьшения давления за­висит не только от высоты перемещения ОЦТ и перемещаемой массы, а прежде всего - от скорости движения. Поэтому даже не­глубокое, но быстрое приседание дает больший эффект.

5. Подскок с подтягиванием ног - при полном отрыве лыж от снега давление на снег равно нулю.

6. Бросок (кувырок) - с броском тела вперед при подтягивании пяток возникает облегчение давления на снег.

При выполнении поворотов важно совместить момент облегче­ния давления на снег с боковым перемещением пяток или всех лыж. Все эти движения, вызывающие облегчение давления лыж на снег, имеют большое значение не только в горнолыжном спорте, но и в лыжных гонках при обучении поворотам в движении и торможени­ям. Перечисленные способы играют важную роль и при преодолении неровностей склона, которые встречаются в лыжных гонках, турист­ских походах и на прогулках. Это особенно важно при движении с грузом, когда инерционные силы от перемещения груза (рюкзака) заметно увеличиваются. Своевременно выполненные компенсатор­ные движения помогут лыжнику сохранить устойчивое равновесие.