LA FISICA E LO SCI ALPINO FRANCESCO FRANCESCHETTI Facoltà di Scienze Motorie Università degli Studi di Bologna tel: +39 348 7412002 e-mail: [email protected] La forza di gravità “attira” ogni corpo verso il centro della Terra Ogni corpo ha un PESO La forza di GRAVITA’ è il motore nello sci alpino Max pendenza, traiettoria rettilinea Solo p2 fa muovere lo sciatore Pendio ripido (α→90º): p2 = p Max pendenza: equilibrio Baricentro-centro di massa CURVA: velocità longitudinale + trasversale Una Forza centrifuga (Fcf ) spinge all’esterno lo sciatore allo stesso tempo una Forza centripeta (Fcp) spinge lo sciatore verso centro curva mediante il vincolo sci-neve sbandamento a laterale Conduzione Mediante vincolo b Al cambio spigoli (A): 1) rc = (sci piatti) 2) baricentro allineato con verticale sci 3) Fcf = 0 Al punto max traslazione baricentro (B): 1) rc minimo 2) MFcf massimo Sbandamento 1) grande attrito (lamina+soletta)-neve 2) grande dispersione energia cinetica (di moto) 3) vincolo sci-neve imperfetto Conduzione 1) poco attrito lamina-neve 2) bassa dispersione energia cinetica 3) vincolo lamina-neve efficace (presa spigolo) Traiettoria curvilinea Conduzione presa di spigolo + deformazione sci lamina intaglia un arco nella neve Forza centripeta Fcp Generata dal movimento trasversale del corpo ovvero spostando il baricentro verso il centro curva richiede il vincolo spigolo (lamina)-neve Fcp è applicata nel vincolo Fcp: vincolo gomma-asfalto = lamina-neve Distribuzione carico bontà aderenza Una sola esatta distribuzione carico Pressione ottimale rispetto a: 1) 2) 3) 4) velocità ingresso pendenza terreno raggio curva proprietà meccaniche sci Corretta deformazione sci Efficace vincolo spigolo-neve Curva condotta Lo sciatore sente la Fcf Fcf è applicata nel baricentro Fcf dipende da: M sciatore v2 sciatore 1/rc traiettoria (rettilineo: rc = ) 2a metà curva: maggiore traslazione baricentro (max ¾ curva) Elasticità attrezzo Flessione sci → arco (ampio) spigolo-neve N.B.: per v crescente → Φ cresce → Fcp cresce → reazione vincolo diminuisce Fcp & Fcf dominano l’equilibrio Sciancratura Sullo sci caricato, la sciancratura determina: 1) rc arco spigolo-neve 2) deformazione elastica sci Sciancratura → raggio max curva senza sbandamento Neve + azioni sciatore → raggio min curva Forze di attrito 1) Sci-neve 2) Sciatore-aria } rallentano lo sciatore AERODINAMICA F = K*r*S*V2 • K = coefficiente numerico, dipendente dalle caratteristiche fisiche del corpo e del moto • r = densità dell’aria, dipendente dalla temperatura, dalla quota e dalla pressione atmosferica • S = superficie equivalente del corpo (non necessariamente coincidente con la sua superficie fisica) • V = velocità da questa legge si desume che le forze aerodinamiche dipendono dal quadrato della velocità, per cui, raddoppiando la velocità, la forza resistente aerodinamica generata quadruplica. L’ATTRITO RADENTE Esso non è altro che la resistenza che si oppone allo scivolamento di due corpi in contatto tra loro attraverso le rispettive superfici. Dipende: • Dalla natura delle superfici di contatto (più o meno scabrose) • Dalla pressione, di direzione normale, esercitata sulle superfici di contatto • Dall’eventuale lubrificante interposto tra le superfici di contatto LA NATURA DELLE SUPERFICI Le superfici in contatto sono: • Il manto nevoso: • neve fresca, neve compatta, neve ghiacciata • La soletta dello sci: • Legno, plastica LA PRESSIONE La pressione dipende dalla entità della forza peso che agisce normalmente alla superficie di contatto L’entità della forza peso dipende a sua volta dalla inclinazione del pendio e dalla superficie dello sci IL LUBRIFICANTE Tra la superficie del manto nevoso e la soletta dello sci si frappone un lubrificante: la sciolina. Le scioline hanno una struttura cristallina che varia in funzione della temperatura della neve e della temperatura prodotta nello scivolamento, favorendo il prodursi di un velo d’acqua che limita l’attrito.