Физиката на ски

От Джонатан Париенте (в търсене на научен блог)

деактивирано Споделянето деактивирано

Публикувано на 26 февруари 2010 г. в 16:22 ч.

Време за четене 4 мин.

  • Споделяне
  • Споделянето е деактивирано Споделянето е деактивирано
  • Споделянето е деактивирано Изпращане по имейл
  • Споделянето е деактивирано Споделянето е деактивирано
  • Споделянето е деактивирано Споделянето е деактивирано

Няма да сте избягали от вашето внимание, десетки скиори от цял ​​свят пробиват по канадските писти и във вашия телевизор точно сега. Под ските на бегачите има наука. Какви са физическите феномени, които „позволяват“ на скиорите да достигнат тези въртящи се скорости ?

Интуитивно си представяме, че колкото по-тежък е скиорът, толкова по-бързо ще върви. Вярно е и невярно.

Нека започнем с един прост случай. Представете си скиор, който тръгва от върха на склона, за да го спусне напълно. В един идеален свят, където физиката ще остане относително проста, нашият скиор няма да понесе никакво триене, което може да го забави. Единствената сила, която би го движила напред, е теглото му. Противно на това, което казваме в ежедневния език, теглото е сила (изразена в Нютон) за разлика от масата. Теглото е произведение на маса и константа g, наречено земно гравитационно ускорение (9,81 m/s²).

Всички го знаят, тъй като от Архимед лодките плават 1 и от Нютон и втория му закон, сумата от силите е равна на масата, умножена по ускорението. Нашето морско свинче се спуска надолу по склона, така че ускорението му е насочено в тази посока. От друга страна, тежестта е насочена към центъра на Земята. Както може да се види на диаграма 2 по-долу, всъщност това, което се нарича компонент на тежестта, успоредна на наклона, кара движещия скиор към финала (Px в тюркоазено на диаграмата).

Направете малко ретроспекция във вашите курсове в колежа и ще забележите, че този компонент може да бъде изразен като функция от синуса на ъгъла, който наклонът прави с хоризонталата - да, ако ни повярвате.

Връщайки се към втория закон на Нютон, ускорението (оста) на скиора, умножено по масата, е равно на компонента на тежестта, Px, който сам по себе си е равен на произведението на масата, константата g и синуса на ъгъла на наклона . Ясно е ?

Така че ускорението на нашия скиор зависи само от наклона на пистата, а не от нейната маса.

Ето защо осемгодишният ви племенник (грубо) се хвърля по пистата със същата скорост като вас. И последно нещо, досега говорихме само за ускорение, а не за скорост. Не се паникьосвайте, ускорението и скоростта са свързани. Ако ускорението е постоянно, скоростта ще се увеличава постоянно, независимо от масата.