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滑雪中的幾何與物理--換個(gè)角度學(xué)滑雪

西藏之西

<p class="ql-block">首先引入概念:有疑問(wèn)請(qǐng)及時(shí)百度。</p><p class="ql-block">幾何部分</p><p class="ql-block">1、三角形 穩(wěn)定結(jié)構(gòu)不可變形。犁式滑行最穩(wěn)定。</p><p class="ql-block">2、四邊形 不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可以變形。犁式滑行中也不穩(wěn)定的根源,原因后面有說(shuō)明。</p><p class="ql-block">3、四面體 立體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。</p><p class="ql-block">物理概念</p><p class="ql-block">1、重力 地球引力,跌落,下墜力!下滑的根源。</p><p class="ql-block">2、離心力 同樣彎型速度越快離心力越大。</p><p class="ql-block">3、彈力 雪板受壓變形產(chǎn)生的反作用力。</p><p class="ql-block">4、動(dòng)能 重力越大速度越快,速度越快動(dòng)能越大,壓彎雪板的是巨大的動(dòng)能。</p> <p class="ql-block">先來(lái)了解一下滑雪板的構(gòu)造。</p><p class="ql-block">最初它只是一塊有彈性的木板,后來(lái)設(shè)計(jì)出專(zhuān)業(yè)的雪鞋固定器(方便力量的傳導(dǎo))!增加了弧形金屬邊刃,增加了增強(qiáng)彈性的夾層!</p><p class="ql-block">現(xiàn)在看來(lái)更像一柄富有彈性,并不十分鋒利的寶劍(寶劍與雪板還有個(gè)共性是切割)!而且擁有立體的完美的充滿神秘氣息的弧線。</p><p class="ql-block">雪板設(shè)計(jì)都是為了滑的更快,更容易控制!并沒(méi)有設(shè)計(jì)增加摩擦力的裝置!這樣看來(lái)滑雪板不是為了犁式滑行設(shè)計(jì)的!</p><p class="ql-block">那么如何選擇適合我們的滑行方式。</p> <p class="ql-block">既然雪板不是為了犁式滑行設(shè)計(jì)的,雙板新手為什么要選擇犁式滑行呢!這時(shí)就需要引入一個(gè)概念--三角形穩(wěn)定(我們首先從幾何的角度來(lái)分析解決問(wèn)題)!相對(duì)于速度比它更重要的就是穩(wěn)定了!超級(jí)跑車(chē)也是一樣,脫離穩(wěn)定一切都沒(méi)有意義!</p><p class="ql-block">犁式滑行可以看做是平行于雪面的三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu),兩支雪板組成了三角形的兩個(gè)邊,另一個(gè)邊由人體來(lái)投影在雪面上構(gòu)成,是兩只雪鞋之間的距離,可以看做一個(gè)不穩(wěn)定的虛擬邊,犁式三角形板頭這個(gè)角并沒(méi)有物理連接在一個(gè)點(diǎn)上。所以犁式滑行也不是新手一上來(lái)就能完成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。需要控制板頭角度,其實(shí)就是控制兩腳之間的距離??刂坪眠@條虛擬邊!</p> <p class="ql-block">如果我們從三維的角度來(lái)看這一結(jié)構(gòu),我們就發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了。雙板,雙腿通過(guò)腳踝,髖關(guān)節(jié)構(gòu)成了一個(gè)開(kāi)放不完美的四邊形(板頭這個(gè)角沒(méi)有物理連接在一起)!四邊形是不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)!平面上不穩(wěn)定三維空間亦不穩(wěn)定。這就是我們犁式滑行不穩(wěn)定的根源。</p> <p class="ql-block">那么如何解決問(wèn)題呢?</p><p class="ql-block">現(xiàn)在需要引入一條邊!我們從髖關(guān)節(jié)到板頭這個(gè)角拉一條線。你會(huì)驚奇的發(fā)現(xiàn)這正好是一個(gè)四面體。四面體是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)!</p><p class="ql-block"> 。。。。腦補(bǔ)中</p><p class="ql-block">。。。。。。。</p><p class="ql-block">現(xiàn)在至少我們從幾何的角度解決了穩(wěn)定的問(wèn)題!</p> <p class="ql-block">P是髖關(guān)節(jié)代表人體核心</p><p class="ql-block">A和C分別代表兩腳踝</p><p class="ql-block">B代表板頭形成的角</p> <p class="ql-block">如上圖:</p><p class="ql-block">P是髖關(guān)節(jié)代表人體核心</p><p class="ql-block">A和C分別代表兩腳踝</p><p class="ql-block">B代表板頭形成的角</p> <p class="ql-block">那么現(xiàn)實(shí)中兩腳之間這條邊,髖關(guān)節(jié)到板頭這條邊如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定呢!現(xiàn)在力(物理學(xué)的力)來(lái)了。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">滑行中力的應(yīng)用</p><p class="ql-block">雪板下滑是重力的作用,坡度大到重力超過(guò)摩擦力時(shí),雪板就會(huì)下滑。</p><p class="ql-block">滑雪板受到摩擦力,重力的影響。重力不變,坡度和摩擦力影響我們滑行速度,坡度越大速度越快,摩擦力越大速度越慢。那么如何控制滑行速度?</p><p class="ql-block">1,減緩坡度,去初級(jí)道滑行。</p><p class="ql-block">2,增加雪板的摩擦力,比如橫滑降和犁式滑行。平行式滑行動(dòng)態(tài)投影到雪面是兩條線,犁式滑行是兩個(gè)面,橫滑降是一個(gè)面。所以犁式滑行橫滑降都會(huì)增大摩擦力。</p><p class="ql-block">3,增加滑行距離,利用S形的滑行軌跡增加滑行距離。這才是真正的滑行,后面我們會(huì)從幾何物理的角度來(lái)解釋分析。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">雙板變成犁式滑行摩擦力就會(huì)變大,相對(duì)于橫滑降(不穩(wěn)定)更容易,所以新手滑雪會(huì)采用犁式(三角形)這種摩擦力更大的滑行方式!</p><p class="ql-block">總結(jié)一下犁式(三角形)滑行的優(yōu)點(diǎn),1、穩(wěn)定。2、能通過(guò)增大摩擦力控制速度!</p> <p class="ql-block">橫滑降相對(duì)較難!</p> <p class="ql-block">犁式滑行在三維空間形成的四面體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)!</p> <p class="ql-block">犁式滑行中是如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的!</p><p class="ql-block">犁式滑行在三維空間構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的四面體結(jié)構(gòu),需要解決兩個(gè)問(wèn)題:</p><p class="ql-block">第一是兩板板頭夾角其實(shí)也就是雪鞋間距離的穩(wěn)定。</p><p class="ql-block">第二是髖關(guān)節(jié)到板頭間的距離也就是踝關(guān)節(jié)的夾角角度穩(wěn)定。通過(guò)肌肉關(guān)節(jié)的作用力穩(wěn)定這兩條線兩個(gè)角,就能實(shí)現(xiàn)犁式的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">很多中高級(jí)滑手?jǐn)?shù)理化學(xué)的不好的可以在此腦補(bǔ)一下了。</p> <p class="ql-block">。。。。。</p><p class="ql-block">從犁式到平行式,從四面體穩(wěn)定到平行式動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定!</p><p class="ql-block">犁式滑行中的四面體結(jié)構(gòu),有兩個(gè)虛擬邊!一是雪鞋之間的距離,二是髖關(guān)節(jié)到板頭間的距離。這兩條虛擬邊靠身體的肌肉和關(guān)節(jié)來(lái)調(diào)整,說(shuō)白了是兩個(gè)力。</p><p class="ql-block">如果說(shuō)犁式是平行于雪面的三角形穩(wěn)定,那么平行式就是垂直于雪面的三角形穩(wěn)定。犁式有兩條虛擬邊,平行式表面看起來(lái)只有一條虛擬邊那就是髖關(guān)節(jié)到板頭的距離,決定這個(gè)邊是否穩(wěn)定的就是腳踝的夾角。</p><p class="ql-block">這一段很啰嗦不知道有沒(méi)有更簡(jiǎn)單說(shuō)明白的辦法。</p><p class="ql-block">反推一點(diǎn)!腳踝的收緊是平行式穩(wěn)定的重中之重!</p> <p class="ql-block">平行式真的不需要四面體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)了嗎?</p><p class="ql-block">其實(shí)平行式也是四面體穩(wěn)定結(jié)構(gòu),只不過(guò)有了更多的虛擬邊,首先平行式靠S形轉(zhuǎn)彎來(lái)控制速度,那么在S形的一半也就是C彎中各種力正好構(gòu)成一個(gè)變化的四面體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)!</p> <p class="ql-block">力構(gòu)成了虛擬邊,所以力的大小方向決定了三角形的角度,這些三角形的組合決定了四面體的穩(wěn)定性!</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block">下一篇我想引入滑行中各種力來(lái)分析動(dòng)作是否合理!</p><p class="ql-block">速度越大慣性越大,慣性越大,雪板變形的壓力越大,雪板反饋給身體的離心力也就越大。雪板的弧形鋼刃就會(huì)滑出半徑更短的弧線!</p><p class="ql-block">C彎的園心點(diǎn),腳踝,身體的核心點(diǎn)三者構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu),這個(gè)三角隨著時(shí)間線畫(huà)出不同腳踝點(diǎn)的三角形。隨著板壓變化離心力也會(huì)跟著變化,所以前后兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的三角形截面會(huì)組成不同的四面體。</p><p class="ql-block">這些結(jié)構(gòu)的形態(tài)可以評(píng)估滑行動(dòng)作是否合理!</p>