Якщо ви займалися з інструктором, то ви напевно чули фразу: «Виносьте корпус за межі дошки, це дозволить передати більше зусилля на кант». Хоча виносити тіло за межі дошки - хороший рада, користь від цього не в збільшенні тиску на кант. Якщо, почувши це, ви подумали про те, що не можете перенести на кант більше або менше ваги, ніж ваш власний, в цілому, ви були праві.

Реальна вигода від збалансованої стійки, схожою на стійку гонщика, це рівновагу і згинання тіла. Якщо ми схиляємо наш сноуборд на деякий кут (ставимо на кант), то, завдяки своїй конструкції, він залишає на снігу слід у вигляді кола. Оскільки ми рухаємося по колу, на нас діє відцентрова сила, яка прагне виштовхнути нас назовні за лінію дуги. Для того щоб врівноважити цю силу, ми нахиляється до центру кола. Це майже те ж саме, що нести важкий чемодан в одній руці. Для того щоб досягти рівноваги, нам потрібно відхилитися від нього. Коли ми їдемо по дузі, відцентрова сила подібна до валізи.

Ви відчуваєте цю силу кожного разу, катаючись на дошці, вона вам уже знайома. Але розглянемо логічний ланцюжок. Відцентрова сила визначається нашої швидкістю і радіусом повороту. Ця сила визначає, наскільки ми повинні нахилитися в поворот. Кут нахилу в поворот допомагає визначити кут закантовки. Кут закантовки і боковий виріз дошки визначають радіус повороту. Коло замкнулося, вірно?

Розглянемо малюнок:

cog = центр ваги
E = точка контакту канта зі снігом
m = маса тіла
q = кут закантовки
V = швидкість
R = радіус повороту

Виключимо ефекти, пов'язані зі згинанням тіла, будемо вважати, що кут нахилу дошки (закантовку) і кут нахилу тіла в поворот (для того, щоб врівноважити відцентрову силу mV2 / R) збігаються і рівні q. Рівняння рівноваги в цьому випадку виглядає так:

(MV2 / R) * cos (q) = mg * sin (q) (1)

Ми не будемо враховувати ухил схилу, оскільки аналіз стає набагато складнішим. (Якщо ви хочете ознайомитися з рівнянням різаного повороту, що враховує ухил схилу і положенням гонщика в дузі, відсилаємо вас до книги John Howe «Skiing Mechanics».)

Дане подання балансу сил застосовно до всіх тіл, що рухаються по колу, тому ми можемо використовувати його як досить точне наближення і хорошу ілюстрацію. Перш ніж продовжити, давайте визначимо терміни. Відхилення - це кут нахилу центра ваги в поворот. Згинання - це створення кутів між частинами тіла. Якщо ви стоїте на дошці, як щогла і нахиляєтеся в поворот, ви повертаєте без згинання, тільки з відхиленням. Згинаючи наше тіло в колінах, талії, плечах можливо збільшити кут закантовки по відношенню до кута відхилення. Те, що вийде в підсумку, може вас здивувати.

Для того щоб розв'язати рівняння, ми припустимо, що відбувається поворот без згинання з одним тільки відхиленням, таким чином, дошка залишається перпендикулярна лінії між центром ваги (cog) і точкою Є. У цьому випадку кут закантовки і кут відхилення в поворот збігаються. Ми можемо наближено виразити радіус повороту через радіус бічного вирізу дошки при нахилі в поворот як:

R = C * cos (q) (2)

де С - радіус бічного вирізу дошки і 0 <q <90. Підставляючи рівняння (2) в рівняння (1) отримаємо:

(M * V2 / (C cosq)) * cos (q) = m * g * sin (q) (3)

Який зводиться до

V2 / (C * g) = sin (q) (4)

Згадаймо, що sin2 + cos2 = 1 ми можемо написати

cos (q) 2 = 1-V4 / (C2 * g2) або

cos (q) = sqrt (1-V4 / (C2 * g2)) (5)

Підставивши вираз для косинуса з (5) в рівняння для радіуса (2) отримаємо

R = C * sqrt (1-V4 / (C2 * g2))

Внесемо С під корінь і отримаємо остаточне рівняння, що зв'язує радіус повороту, радіус бічного вирізу дошки та швидкість:

R = sqrt (C2-V4/g2) (6)

Ясно, що, без урахування згинання, при даній швидкості і радіусі бічного вирізу, можливий тільки один радіус повороту. Дані розрахунків радіусу повороту від швидкості представлені на графіку:

Фізика різані повороту на сноуборді

Приклад: використовуючи дошку з радіусом бічного вирізу 12 метрів, при швидкості близько 9,8 м / сек, ми можемо їхати по дузі радіусом 7 метрів, при куті закантовки 55 °. Якщо ми нахилиться в поворот більше, то ми впадемо. Якщо нахилився недостатньо, то будемо зісковзувати за більш широкої дузі.

На перший погляд зменшення радіусу повороту з збільшенням швидкості не очевидно.

Ясно, що ми можемо з'їхати з гори з карколомною швидкістю, роблячи дуже широкі повороти, при цьому сильно нахиляючись до схилу. Але в сенсі вищесказаного, ми робимо не справжні різані повороти, а змушуємо дошку їхати по дузі відмінною від тієї дуги, яка визначається кривий контакту канта дошки зі схилом. Обміркуйте це, коли ріжете дуги на рівному схилі при невеликій швидкості. Інша справа якщо ми котимося по цілині - тут ми можемо відхилитися настільки, наскільки хочемо. Чим більше ми відхилимося, тим менше буде радіус повороту. Таким чином, зв'язок радіуса повороту і радіусу бічного вирізу ставитися до жорсткого схилу, де радіус повороту співпадає з радіусом кривої контакту канта з снігом. Якщо сніг м'який, то радіус повороту буде визначатися не лінією контакту канта, а прогином дошки.

Також ми можемо накачувати (pump) наші повороти колінами і робити їх різкіше, ніж передбачають рівняння. Але ефект накачування триває недовго і тільки тимчасово збільшує зусилля на кант. Накачування дуги, як правило, супроводжується зміною канта, як у слаломному карвінг і слаломний перегонах. Якщо ми додатково завантажимо дошку за рахунок накачують руху, ми можемо різко змінити радіус дуги. Однак це інша історія. Накачування дуги може приносити користь у ситуаціях, коли потрібно зробити швидкий поворот, але воно може пошкодити у випадках, де важлива точність повороту, оскільки рухи вгору і вниз можуть порушити ваш баланс.

Повернемося до слів інструктора про те, що одне положення корпусу може передати більше ваги на кант, ніж інше. Це неправда. Людина з певною вагою, що рухається з певною швидкістю по певному радіусу, створює одну й ту ж саму силу тиску на кант. Сила тиску на кант - це комбінація відцентрової сили і нашого ваги, якщо ми робимо правильний, урівноважений поворот і не використовуємо накачують ефект.

Можливо, інструктор казав вам, що врівноважена стійка, схожа на стійку гонщика, переносить центр мас ближче до канту. Це правда. Але важливо зрозуміти, що це не створює більшого тиску на кант, хоча покращує рівновагу. Зауважте, що відстань між E і центром ваги (cog) не входить у наведені раніше рівняння. Тому можливо робити поворот і в низькій стійці, зігнувши тіло, і витягнувшись уздовж схилу. Ось чому стиль «evrocarves» можливий. Однак при високих швидкостях катання по цілині або на льоду, evrocarving вимагає нелюдського почуття рівноваги.

Поміщаючи центр ваги ближче до точки опори, ми покращуємо рівновагу в будь-якій ситуації. Простіше йти на коротких ходулях, ніж на довгих. Простіше їхати на велосипеді, не тримаючись за кермо, сидячи на сидінні, ніж стоячи на педалях. Стійка гонщика з сильно зігнутими колінами, вертикальним положенням корпусу і плечима, паралельними схилу, зменшує відстань між E і центром ваги і, таким чином, покращує нашу здатність підтримати рівновагу при поворотах на великій швидкості в цілині.

Але яка користь від цієї інформації? Вона дуже корисна при виборі сноуборда. Можна оцінити різницю між дошками Prior і Burton. Prior WCR175 має радіус бічного вирізу 11.5 м; Burton Factory Prime 173 має радіус бічного вирізу 13.31 м. Це говорить про те, що на Prior можна зробити поворот певного радіусу при меншій швидкості і меншої закантовку, ніж на Burton. Також при заданій швидкості Prior буде робити більш круті повороти. Це буде добре чи погано - в залежності від ваших цілей. Якщо ви в основному катаєтеся по вузьких трасах на сході Північної Америки - Prior буде кращим вибором. Якщо ви катаєтеся на великих відкритих просторах, великими дугами і на великій швидкості - кращим вибором буде Burton.

Якщо ви - гонщик, і вважаєте за краще округлені карвінгові технічні повороти, Burton дозволить вам проїжджати повороти потрібного радіусу на більш високій швидкості. Якщо ж ви біжіть, використовуючи техніку їжу-прямо-на-Ворота-роблю-швидкий-поровот-в-останніх-секунду, Prior дозволить вам їхати швидше.

Або, скажімо, ви їздите на чомусь на зразок FP164 Burton, і ви хочете дошку достовірніше, тобто вас влаштовує розмір і форма поворотів, які ви робите на FP 164, але вам потрібна дошка, яка буде краще триматися за сніг. У такому випадку ви захочете купити дошку більшої довжини, з таким же бічним вирізом. У FP 164 радіус бічного вирізу 11.79 м, отже, буде розумно вибрати WCR175. Вона буде робити повороти аналогічного радіусу, але, на жаль, безкоштовних обідів не буває. Вигравши у високій стабільності та утримуванні канта дошки 175, ви програєте в маневреності і вазі дошки в порівнянні з FP 164.

Повернемося до згинанню. Пам'ятайте: згинання служить, щоб погодити фактичний кут закантовки і кут відхилення. При повороті тільки відхиленням кут закантовки дорівнює куту відхилення. Використовуючи згинання, ми можемо зробити ці кути різними.

Припустимо, що сноубордист катається на дошці з радіусом бічного вирізу 12 м. З рівнянь ми отримаємо, що для повороту відхиленням при швидкості 9 м / сек радіус його дуги складе 8.7 м. Це відбудеться при куті закантовки 43.5 °. Якщо він спробує нахилитися далі до схилу без згинання, він просто впаде всередину повороту. Але що буде, якщо він використовує згинання? Щоб визначити, що трапиться, ми повинні написати нове рівняння. Це рівняння рівноваги відцентрової сили і сили тяжіння:

(MV2 / R) * cos (q) = mg * sin (q) (7)

Яке зводитися до:

V2 / (g * R) = tan (q) (8)

Але, c урахуванням згинання, вираз для R буде виглядати інакше:

R = C * cos (q + d) (9)

Ми додали додатковий кут d, на який ми збільшуємо закантовку за рахунок згинання. Сума q + d - повний кут закантовки.

Коли наш сноубордист здійснював поворот відхиленням, то при швидкості 9 м / сек його максимальний кут закантовки був 43.5 °. Використовуючи згинання, ми можемо обійти цей очевидний межа. Припустимо, що сноубордер використовував згинання, і зробив кут закантовки рівним 50 °. Підставивши вираз для радіуса (9) в (8) отримаємо:

V2 / (g * C * cos (q + d)) = tan (q) = (9 × 9) / (9.81 × 12 * cos (50)) = 46.9

Таким чином, кут відхилення повинен бути = 46.9 °.

Отже, додатковий кут закантовки за рахунок згинання повинен бути d = 50 ° -46.9 ° = 3.1 °. Це дозволяє різати дугу радіусом 7.7 м при швидкості 9 м / сек, тоді як без використання згинання радіус дуги був 8.7 м.

Цікаво звернути увагу на те, що згинання дозволяє нам також збільшувати відхилення. Підемо простим логічним шляхом. Збільшення кута закантовки зменшує радіус повороту. Скорочення радіусу повороту збільшує відцентрову силу при даній швидкості. Збільшення відцентрової сили вимагає збільшити відхилення в поворот.

Інший цікавий ефект згинання - те, що при збільшенні швидкості відмінність між кутом закантовки і кутом відхилення стає менше і менше. При швидкості 10 м / сек дошка з бічним вирізом 12 м без використання згинання зробить поворот радіуса 6.3 м. Кути відхилення і закантовки у цьому випадку обоє повинні бути рівні 58.3 °, і ніяк не більше. Використовуючи згинання, щоб збільшити кут закантовки до 65 °, ми отримаємо новий кут відхилення - 63.5 °. Різниця, яку має забезпечити згинання - 1.5 °. Свідчення цього показано на фото гонщика, що демонструє чудову техніку:

Він, очевидно, використовує згинання, але оскільки його швидкість висока, кут відхилення і кут закантовки майже рівні. Якщо ми проведемо лінію від його центра ваги до канту дошки, то ця лінія буде майже перпендикулярна дошці. Без згинання лінія від його центра ваги була б точно перпендикулярна. Якщо б він не використав згинання, він був би не здатний відхилитися так сильно. Використовуючи згинання, він робить більш крутий поворот, і знаходиться в кращому становищі для заходу на наступні ворота. Також він поліпшує рівновагу, наближаючи центр ваги ближче до опори.

Навіщо потрібно завантажувати себе всієї цієї фізикою? Вам, звичайно, не потрібно стільки теорії, тому що наше тіло саме відчуває рівновагу. Але, можливо, розуміння фізики карвінга допоможе вам розглянути ті аспекти вашого катання, про які ви не замислювалися. Може бути, ви будете бавитися, обмірковуючи все це при катанні, і знаючи точно, що відбувається. Ці іграшки, які ми пристібати до наших ніг, спонукають наші розумові здатності працювати, ймовірно, вдвічі більше ніж звичайно, проводячи тисячі обчислень кожну секунду, поки ми стрімко котимося вниз по засніженому схилу. Все це заряджає нас, це паливо для нашого духу, це змушує нас відчувати себе живими. У серці всього цього лежить фізика, і знати її означає знати серце сноубордингу.