Техника, методика
Для того чтобы лучше понять особенности техники даблполинга, на которых я намерен остановиться, позволю себе сделать небольшое лирическое отступление.
С детства я вспоминаю, как на Дальнем Востоке, где я родился и рос, забивали сваи. Грунт нашего побережья представляет собой насыпь из гальки, образованной штормами, достаточно уплотнившейся, чтобы по ней можно было ходить и даже строить одноэтажные дома, однако выкопать яму – задача непростая. Галька в яме начинает осыпаться. И яма глубиной в метр имеет диаметр не менее метра. То есть, чем глубже яма, тем больше ее диаметр. Для капитальных сооружений обычно используют сваи. Как и при возведении массивных зданий в других регионах. Мы, маленькие мальчишки, очень любили наблюдать за этим процессом. Устанавливались большие козлы, к которым с значительным усилием прикреплялась большая деревянная конструкция. Свая устанавливалась в нужном месте и удерживалась растяжками, которые натягивали четверо мужчин. И вот мы наблюдали само действие. Мужчины на козлах поднимали эту тяжелую конструкцию и отпускали ее. Здесь начиналось самое увлекательное. Конструкция ударяла по свае, которая, естественно, немного проваливалась в грунт, а сама конструкция отскакивала вверх. Мужчины подхватывали ее, поднимали уже на большую высоту, чем в первый раз, и с усилием толкали вниз. Далее все повторялось, конструкция отскакивала вверх, свая проваливалась в грунт. Опять отскок конструкции, ее подхват, направление с усилием вниз и так далее. И это продолжалось до тех пор, пока свая не погружалась на требуемую глубину. Сейчас подобным образом сваи не забивают, прогресс в технике не стоит на месте. Основной принцип не изменился, и здесь применим третий закон Ньютона, согласно которому действие равносильно противодействию.
Для более полного понимания рассматриваемого вопроса и повышения убедительности предлагается ознакомиться со ссылкой: https://www.popmech.ru/technologies/7929-molot-vnutrennego-sgoraniya-kak-tekhnologichno-brosit-babu/#part2.
Теперь обратимся к нашим лыжникам и рассмотрим технику данного хода, попутно подчеркнув, что три закона Ньютона действуют независимо от того, знают ли их спортсмены (незнание законов не освобождает от ответственности за их нарушение) и упоминаются ли они в этой статье. На мой взгляд, в настоящее время особенно наглядно проявляется именно третий закон Ньютона.
М.Рудберг разместил статью на sportwine.ru: Техника ОБХ в пологие подъемы. Михаил справедливо отмечает необходимость оборудования для фиксации и усиления, а также измерения ускорений. Таким образом, современные аппаратные методики критически важны для всесторонней тренировки, охватывающей как физическую подготовку, так и развитие координационных способностей.
Несмотря на это, возникли разногласия относительно корректности некоторых элементов техники. Безусловно, техника исполнения будет в определенной степени меняться в зависимости от различного скольжения, плотности снега и крутизны склона.
Я намерен проанализировать и разъяснить, опираясь на физические и математические принципы, доступные учащимся средней школы, отдельные аспекты реализации нашего действия. Для лучшего понимания привожу ссылку на видеоматериал:
Я сосредоточил внимание на финальном этапе этой гонки и на технике его прохождения у Ф.Пеллегрино и Н.Крюкова. Именно здесь, в конкретных погодных условиях, наиболее отчетливо проявились правильность и ошибочность их действий. Благодаря умелому использованию техники, Н.Крюков быстро сокращает дистанцию до лидеров, а Ф.Пеллегрино, напротив, заметно отстает. За исключением Н.Крюкова, все остальные участники действуют неверно, но Ф.Пеллегрино демонстрирует наиболее неудачный подход.
В своей статье: https://sportwine.ru/articles/read/64717/
Согласно данным М. Рудберга, распределение во времени и интенсивность воздействия определяются в конкретные моменты.
Посмотреть разбор этого варианта с демонстрацией можно на канале Александра Безгинова:
И М. Рудберг, и А. Безгинов настаивают на том, что чем сложнее трасса, тем более частым должно быть отталкивание. Я полностью поддерживаю их позицию. Однако с рекомендацией А. Безгинова о размещении палок на расстоянии 20-30 см впереди креплений я не согласен. Более того, демонстрируя эту технику на своем видео, А. Безгинов располагает палки непосредственно возле креплений.
В статье «Одновременное перемещение без шагов (даблполинг). Информация для даблполеров и тех, кто интересуется этой техникой » М.Рудберг пишет:
«гонщик с замаха вонзает штыри, вынося их на 25-35 см от креплений…»
Искривление бревен очевидно и заметно без использования каких-либо инструментов.
Надеюсь, все наблюдали за выступлением прыгунов с шестом. Мощный разбег, упор шеста в подготовленное углубление, и становится видно, насколько сильно он изгибается. Кинетическая энергия, полученная в процессе разбега, заставила шест согнуться. Дальнейшие события также определяются законами физики. Накопив определенный запас энергии (когда кинетическая энергия трансформировалась в потенциальную), шест просто «выстреливает» прыгуна вверх . Увеличение ускорения приводит к росту кинетической энергии, что, в свою очередь, увеличивает и потенциальную энергию, вследствие чего шест оказывает более сильное воздействие, подталкивая прыгуна вверх .
Именно в этой ситуации проявляется третий закон Ньютона, утверждающий, что действие равносильно противодействию: сильней согнули шест – выше взлетели.
В рассматриваемой ситуации мы наблюдаем деформацию опорных конструкций. Третий закон Ньютона остаётся в силе и продолжает действовать.
Привлечение математических методов для более понятного объяснения этих процессов позволяет получить следующую картину. Для этого обозначим буквенными символами наши основные параметры:
F — сила воздействия на палки. Fпол — прилагаемая полезная сила используется для продвижения. Угол α – угол, под которым палка наклонена к плоскости скольжения. Итак: Fпол=F*cosα. При угле α в 85 градусов косинус этого угла равен 0,087 — Fпол=F*0.087. По сути, она не оказывает практически никакого положительного воздействия!!! При максимальном усилии лыжника даже палки изгибаются. Учитывая третий закон Ньютона, сила воздействия оказывается прямо пропорциональна приложенной силе. Однако в настоящий момент она направлена не на движение вперед, а вверх. Чем сильнее лыжник отталкивается палками, тем сильнее он поднимается вверх, а не продвигается вперед. С уменьшением угла падения увеличивается полезная сила.
Читаем М.Рудберга и соглашаемся с ним:
«Самой «полезной» частью отталкивания с точки зрения эффективности приложения мышечных усилий является отрезок между углами наклона палок от 60 градусов до 35. Ранее эти палки были слишком направлены вверх, и значительная часть усилий спортсменов тратилась на создание опоры в передней части стопы. В дальнейшем, при увеличении скорости, гонщикам не удается полностью контактировать с ускользающей поверхностью».
Проверяем значение косинуса для данных углов. Он увеличивается от 0,5 до 0,819. Именно в этом диапазоне углов требуется прикладывать максимальное усилие.
Очевидное решение заключается в исключении неэффективного элемента и начале продвижения с другого направления (под углом примерно 60 градусов), что показано на этом видео:
С тренажерами ситуация схожая. Даже те тренажеры, которые применяют спортсмены, не лишены погрешностей. Их характеристики превышают допустимые значения, если исходить из представленных мной критериев: https://yandex.ru/video/preview?filmId=11491819710239731304&text=длина%20палок%20для%20даблполлинга&noreask=1&path=wizard&parent-reqid=1580013608434292-38102336903991157200347-vla1-0303&redircnt=1580018611.1
Сочетание мысленной модели и знаний физики и математики
Возьмем два тела Т1
и Т2 передвигаемые какой-то силой, прилагаемой к телам, в горизонтальном направлении. Сила горизонтального передвижения – F, приложенная к телам сила равна силе тяжести каждого тела Р — равен 70 кг. Рабочая поверхность — РП – снег – лыжня. Оба объекта располагаются на одинаковых санях. Один объект — Т1, неподвижно лежит на санях, а второе тело — Т2, может дополнительно совершать вертикальные колебания под воздействием определенной силы, вплоть до отрыва от поверхности. Коэффициент трения между обоими телами одинаков при движении без вертикальных колебаний, поскольку давление на РП в данном случае у них одинаковое.
Надеюсь, Вы понимаете, что тела Т1 и Т2 в нашем рассматриваемом случае это Крюков и Пеллегрино.
При вертикальном толчке тела Т2 происходит дополнительное давление на РП. Иначе не удастся преодолеть гравитацию. И чем интенсивнее усилие, прилагаемое телом РП, тем сильнее на нее оказывается воздействие. Разумеется, иная ситуация невозможна. Для того чтобы отделить тело, обладающее определенной массой, от РП, требуется приложить сопоставимую силу. Это означает, что в момент отрыва тело оказывает давление на РП с силой равной, как минимум 2Р. Итак, мы начали движение, затем замедлились, поскольку законы физики никто не отменил (см. выше относительно незнания законов…), а это означает, что давление на РП увеличилось в два раза. Естественно, что сила трения тоже увеличивается в 2 раза. Взлетели, немного повисели в воздухе над РП, наступает момент, когда необходимо совершить посадку. Поскольку потенциальная и кинетическая энергии в рассматриваемой ситуации одинаковы, то при контакте с поверхностью сила давления на РП
тоже возрастает в два раза. Это означает, что и сила трения увеличивается в два раза. Опять притормозились. И так далее… До самого финиша. Забивка свай в действии.
Мы не учитываем фактическую высоту прыжка Пеллегрино. При просмотре с замедленной скоростью (0,25x) видно, что он поднимается примерно на 10 сантиметров, что оказывает влияние на величину давления РП более, чем в два раза. (Обратите внимание на прохождение трассы, начиная примерно с 2 минуты 47 секунд и до конца финишной зоны. «Взаимосвязь пространства и времени»). При этом заметно, что в момент отрыва он почти полностью замирает в горизонтальном движении.
Чем больше скольжение, тем интенсивнее будет торможение в момент выпрыгивания. Неумолимы законы природы!
Очевидно, что тело Т1
знает эти законы и чтит их… И скользит по РП
практически не делая вертикальных колебаний, т.е., не создавая на нее дополнительного давления, не увеличивая силу трения, и, не тратя свое драгоценное время!!! на выпрыгивание. За счет этого чаще толкается.
Крюков постоянно движется !!! на этом отрезке. В отличие от остальных, их движение не является непрерывным и характеризуется периодическими остановками. Это проявляется наиболее заметно у Ф. Пеллгрино.
Мы пристально следим за заключительным рывком Н.Крюкова. Теперь понятно, почему он быстро обгоняет всех, кто впереди. Если бы финишный отрезок был на несколько метров длиннее, он мог бы победить даже П.Нортуга.
К сожалению, все мы понимаем, что история не допускает размышлений о том, что могло бы быть».
Предлагаем провести еще один небольшой мысленный эксперимент.
Есть платформа (РП), способное изменять угол наклона от горизонтального положения до вертикального. На платформе располагается тело ( Т). Когда платформа расположена горизонтально, Т неподвижно. По нашим условиям на него не действуют никакие силы, могущие его передвигать в горизонтальном направлении. Вертикальная составляющая – сила гравитации действует, но платформа не дает ему двигаться вертикально вниз. Попробуем сами поднять Т
вертикально вверх и отпустить. Полетев вниз Т остановится на том же месте, где и находилось ранее.
Теперь начнем наклонять платформу — РП. Сила трения не позволит телу соскользнуть, если угол наклона небольшой РП. Но уже появилась скатывающая сила — Fcк, позволяющая перемещать его в горизонтальной плоскости. Это означает, что, если бы тело Т находилось на колесах, оно бы покатилось в сторону наклона РП, под действием силы Fск=m*a. Где m масса Т, и a
ускорение, равное а=g*sinα, g – ускорение свободного падения, α угол между горизонтальной поверхностью и углом наклона РП. То есть Fск=m*a=m*g*sinα. Естественно, что чем больше угол α, тем больше g*sinα и соответственно больше Fск. Но у нашего Т нет колес и оно цепко держится за РП. Наклоним РП на угол в 45 градусов, см. чертеж №1. Такой значительный угол был выбран исключительно для упрощения визуализации сил, воздействующих на наше Т.
Теперь поднимем Т над РП на 1 метр и отпустим его. В данный момент на Т действует уже полное ускорение свободного падения – g. Тело Т пролетит до соприкосновения с РП расстояние примерно в 1.4 метра, а по отношению к РП опустится на 1 метр. Наш треугольник равнобедренный. Понятно, что величина «опускания» Т будет зависеть и от угла наклона РП, и от величины подъема Т над РП. В этом нет ничего сложного – физика и математика представлены в рамках школьной программы. Однако существует еще один, достаточно важный для нас аспект – это время падения тела Т до РП, а также продолжительность подъема до наивысшей точки. Оценим время прохождения Т от верхней точки до РП.
В нашем случае при подъеме Т на 100 см падение составляет 140 см. S=g*t2/2. Находим время падения t. Решая это уравнение находим t=0,53 сек. Но мы не учли время подъема Т на высоту в 1 метр. А оно реально существует. Предположим, что оно равно примерно времени падения. В итоге мы получаем общее время «полета» примерно равным 1,0 секунде.
Расстояния и вычисления, используемые в данном случае, призваны облегчить понимание принципов, лежащих в основе вертикального движения тела Т.
Теперь посмотрим, что будет происходить со спортсменом, находящимся на лыжах или лыжероллерах в момент прыжка на наклонной плоскости . В результате этого сместится на определенное расстояние в направлении нижней части склона. Не стоит забывать и об энергозатратах спортсмена, связанных с выполнением такого прыжка. Кроме того, возрастает давление Т на РП и, соответственно, растет сила трения и в момент прыжка, и в момент приземления. Спортсмен, совершая такой прыжок, не только теряет часть пройденного пути, но и тратит дополнительное время, а также испытывает замедление. Чтобы продвигаться, эти скачки не обязательны. Небольшая схема чертеж №2, данный показатель демонстрирует приблизительное количество сантиметров, на которое спортсмен продвигается вперед при прыжке на высоту 10 см на склоне под углом 30 градусов. Согласно чертежу, это расстояние составляет 5.7 см. Хотя при такой крутизне подъема прыжки на лыжах нетипичны, некоторые спортсмены на роллерах демонстрируют подобное выполнение: ( см. с минуты 5,19) https://yandex.ru/video/preview/?filmId=12902386350885392158&text=длина%20палок%20для%20даблполлинга&noreask=1&path=wizard&parent-reqid=1580013608434292-38102336903991157200347-vla1-0303&redircnt=1580018444.1
. Этот чертеж наглядно демонстрирует суть процесса.
Теперь перейдем к дополнительным расчетам, которые, хоть и очевидны, позволят продемонстрировать конкретные данные . При каждом прыжке вверх на 10 сантиметров, под углом 30 градусов, мы теряем около 5,7 сантиметров . Несмотря на то, что на протяжении всей трассы углы подъема варьируются, основной физико-геометрический принцип остается неизменным.
Время, затраченное на подъем, также является реальным, подобно тому, как это было в нашем первоначальном, условном примере. Спортсмен тратит время на этот взмах, совершая его. Даже при выпрыгивании на 10 сантиметров, ему необходимо еще и вернуться на рабочую поверхность — РП. В рассматриваемой ситуации при прыжке высотой 10 сантиметров наблюдается падение на 11,5 сантиметров. При свободном падении ускорение составляет 9,8 метров в секунду в квадрате. Формула пути S при свободном падении — S=g*t2/2. Но мы также тратили время на подъем. В итоге, порядка 21,5 сантиметров свободного перемещения вверх. Время этого этапа приблизительно — t=0,21 сек. Если спортсмен совершает прыжок высотой 10 сантиметров на ровной поверхности, подобно Пеллегрино на заключительном этапе забега, то общая дальность полета составит 20 сантиметров, а продолжительность полета приблизительно равна 0,20 сек. На десять таких прыжков приходится уже 2,0 секунды. Продолжительность этого периода зависит от вашего восприятия. При этом, чем выше выполнен прыжок, тем дольше спортсмен будет находиться в фазе подъема, и тем больше расстояние между ним и его конкурентов увеличится
Еще раз смотрим финиш на видео:
Несмотря на то, что за пять лет, прошедших с момента этого чемпионата, произошли определенные изменения в технике, базовые принципы даблполинга не изменились.
Результат резкого старта на склоне и при недостаточном сцеплении:
- трата сил на прыжок;
- трата времени на прыжок;
отодвигаем себя на некоторое расстояние от продвижения вперед;
трата времени и сил на компенсацию потерянных сантиметров;
увеличение силы трения в момент прыжка и в момент приземления, соответственно и дополнительное торможение, а значит и западение скорости;
третий закон Ньютона в действии: мощный изгиб палок толкает спортсмена в этот момент не вперед, а вверх;
В нынешних условиях конкуренция настолько высока, что результат зависит от сотых и даже десятых долей секунды.
При горизонтальном движении пункты 3) и 4) убираются.
На основе изложенных аргументов и выполненных расчётов я попробую сформулировать некоторые заключения относительно применения техники даблполинга в ситуациях подъёма или при недостаточном сцеплении.
Даже на ровной поверхности опоры следует размещать у основания крепления. С увеличением уклона или ухудшением сцепления, опоры необходимо устанавливать дальше от начала крепления, а толчок должен быть короче. Так, М. Рудберг в своей статье указывает, что толчок следует начинать под углом примерно в 60 градусов, сократив угол, задействованный в полезной работе палок, с почти минимальных 90 градусов до 60. Если прикладываемое усилие приводит к изгибу опор, то этот изгиб должен начинаться не с 90 градусов, а с 60.
Для достижения большей мощности и скорости требуется модификация конструкции рукояток и лапок, а также изменение длины палок.
Чтобы избежать резких движений и свести к минимуму подъем на носки, спортсмен сможет сократить ненужные физические усилия, увеличить частоту толчков палками и уменьшить дополнительное трение.
