В разговорах о горных лыжах часто используется понятие «вертикальная работа». Это понятие не имеет строгого определения в отечественной литературе. Также отсутствуют определения видов вертикальной работы - таких понятий как, например, «разгрузка», «пампинг». Эта статья является фактическим переводом нескольких страниц обзорной части докторской диссертации Роберта Рейда (R. Reid (2010)), посвященных «vertical actions». Соискатели, обычно, очень тщательно подходят к написанию обзорной части. При этом они, в силу своего статуса, не привносят в обзор ничего личного, что является безусловным плюсом данного текста.
Хочу сразу сказать, что многое, что будет изложено ниже, я считаю спорным. Более того, данные, полученные Р. Рейдом, показывают, что понятие «VERTICAL ACTIONS», сложившееся к 2010г. в научной литературе по технике горных лыж, фактически, не имеет отношения к технике элитных слаломистов. В частности, из материала диссертации следует, что элитные спортсмены не используют ни разгрузку вверх, ни разгрузку вниз в "стандартном" слаломном повороте, который был предметом исследования Р.Рейда (Reid, Robert C. (Doctoral thesis, 2010) ) Также, концепция "ранней загрузки" лыж в спортивном (и не только) повороте не соответствует результатам прямых измерений Р.Рейда, которые отображены на Рис.3. Видно, что спортсмен заметно загружает лыжи, когда они находятся "в ЛПС и после", то есть спортсмен загружает лыжи, когда лыжи параллельны линии падения склона и после этого момента (кадры 4-5 на Рис.3.). До линии падения склона лыжи спортсмена практически не загружены (кадры 1,2,3, Рис.3.).
Тем не менее, обзор имеет безусловную ценность и дает представление о состоянии научной горнолыжной мысли в вопросе «VERTICAL ACTIONS» на момент 2010г.
В англоязычной литературе используется понятие, аналогичное понятию «вертикальная работа» – «VERTICAL ACTIONS», о чем, собственно и написана эта статья. Хотя это словосочетание может быть также переведено и как «вертикальные действия». Так и было сделано переводчиком при переводе книги ЛеМастера «The edges». Однако, английские слова «многозначны» и одним из вариантов перевода слова «actions» является - «работа». Action –действие, деятельность, …, работа, …..
Итак, ОПРЕДЕЛЕНИЕ:
Вертикальная работа лыжника - это те действия лыжника, которые осуществляются, в основном, в его сагиттальной плоскости. Целью этих действий является: а) управление величиной силы реакции снега(склона); б) выравнивание сегментов тела для эффективного и безопасного противодействия внешним силам во время поворота; в) увеличение скорости лыжника.
Рис.1. Сагиттальная плоскость.
Важной целью вертикальной работы лыжника является регулирование и управление величиной силы реакции снега Freac (Рис.2.), что необходимо для контроля степени и общей динамики влияния силы реакции снега на траекторию лыжника (LeMaster, 1999). В этой связи разгрузка (unweighting) определяется как уменьшение силы реакции снега (склона), в то время как загрузка (weighting) относится к увеличению силы реакции снега(склона) (LeMaster, 1999; Muller, 1994).
Рис.2. Силы, действующие на лыжника в повороте. W – сила тяжести, Fi- силы сопротивления движению, Freac - сила реакции снега. Адаптировано Lind & Sanders, (2004).
Ввиду особенностей траектории движения лыж и относительного выравнивания силы реакции снега и силы тяжести в течение поворота (рис. 3) лыжник без вертикальных движений будет иметь тенденцию к разгрузке лыж в первой части поворота и их загрузке в его последней части (LeMaster, 1999). Зачастую, подобная тактика загрузки лыж в повороте нежелательна, поскольку увеличиваются шансы того, что в последней части поворота силы взаимодействия лыж со снегом превысят предел прочности снега на сдвиг, что приведет к скольжению лыж и значительной диссипации кинетической энергии лыжника (Bear, 1976). Таким образом, важным является то, что вертикальные действия лыжника, как правило, направлены на приложение больших сил к лыжам на ранних фазах поворота и на уменьшение этих сил в последней части поворота.
Рис.3. Изображение лыжника в слаломном повороте (вид сверху), на котором показано изменение ориентации вектора силы реакции снега (красный) и вектор силы тяжести (зеленый). Адаптировано Reid (2010).
Чтобы этого добиться, лыжник часто использует вертикальную работу для ограничения степени разгрузки лыж во время транзита между поворотами, для того чтобы загрузить лыжи после окончания транзита как можно раньше, поскольку тенденция к разгрузке лыж во время транзита может быть очень сильной (Joubert, 197S/ 19S0; Major & Larsson, 1979/1979).
Это совершенно не означает, что разгрузка лыж нежелательна. Наоборот, разгрузка может быть чрезвычайно важна, например, когда лыжи должны быть полностью оторваны от снега, чтобы лыжник мог совершить определенные вращательные действия (LeMaster, 1999; Muller, 1994). Скорее, смысл в том, что лыжник своими вертикальными действиями контролирует величину, продолжительность и своевременность разгрузок.
Как было сказано выше, лыжник, посредством вертикальной работы, способен также и увеличивать силу реакции снега. На твердой, сильно уплотненной, или ледяной снежной поверхности компонента силы тяжести, действующая нормально к поверхности снега, может быть недостаточно велика для того, чтобы канты лыж проникли в снежную поверхность. В этом случае лыжник может увеличить силу проникновения, активно отталкиваясь от лыж и ускоряя свою массу в направлении прочь от лыж и снежной поверхности. Используя вертикальные действия, лыжник также может быть в состоянии изменить центростремительную составляющую силы реакции склона так, чтобы большая часть поворота была выполнена до, а меньшая часть поворота после, пересечения линии падения.
LeMaster (1999) также полагает, что, в дополнение к регулированию величины силы реакции склона, вертикальная работа лыжника важна для выравнивания сегментов тела, чтобы лыжник мог эффективно противостоять внешним силам во время поворота или совершать другие действия более эффективно. Например, тогда как более высокая стойка позволяет лыжнику эффективно противостоять внешним силам в повороте, несколько более низкая стойка позволяет лыжнику выполнять более мощные вращательные действия во время транзита между поворотами.
Наконец, было высказано предположение, что лыжник может использовать вертикальную работу для увеличения своей скорости во время поворота (Brodie, Walmsley, & Page, 200S; Brown, 2009; Hoff, 1997; Lind & Sanders, 2004; Louie & Mote, 19S2; Mote & Louie, 19S3; Takahashi & Yoneyama, 2001,2002), хотя степень такого влияния на результаты лыжника в трассе является темой для дебатов (Supej,2003) .
В литературе выделяют два типа действия лыжника, направленных на уменьшение силы реакции снега и на разгрузку лыж.
Разгрузка вверх (Up-unweighting) (Рис.4.)относится к типу действий, когда начальное распрямление тела лыжника увеличивает силу реакции снега и ускоряет его центр масс прочь от точки приложения этой силы и от поверхности снега. За этим следует период уменьшенной силы реакции снега, когда центр масс ускоряется гравитацией обратно в направлении к снегу (Bear, 1976; Joubert, 1978/1980; LeMaster, 1999; Major & Larsson, 1979/1979; Muller, 1994).
Рис.4. Разгрузка вверх. Адаптировано LeMaster, (199).
Разгрузка ввниз (Down-unweighting) (рис.5) относится к типу действий, когда снижение веса происходит вследствие немедленного ускорения центра масс лыжника в направлении к поверхности снега без предшествующего ему ускорения вверх (Bear, 1976; LeMaster, 1999; Major & Larsson, 1979/1979; Muller, 1994).
Рис. 5. Кадры 4,5,6,7,8 – разгрузка вниз. Адаптировано LeMaster, (1999).
Некоторые авторы различают пассивную и активную разгрузку вниз (LeMaster, 1999; Major & Larsson, 1979/1979), на разгрузку вниз Жубер ссылается, как на "активное и пассивное сгибание авальман (avalement)" (1978/1980, стр. 293).
Под пассивной разгрузкой вниз понимается действие, когда лыжник просто ослабляет свои мышцы и позволяет либо силе гравитации ускорить свой центр масс по направлению к поверхности снега, либо силе реакции снега ускорить стопы своих ног по направлению к своему центру масс (или комбинация этих двух действий), результатом чего является разгрузка лыж. Пример такого типа действия - когда лыжник поглощает бугор на склоне, расслабляя мышцы нижней части тела, чтобы позволить снегу толкнуть стопы и колени лыжника вверх.
И, наоборот, при активном разгрузке вниз лыжник активно сгибается в бедрах и туловище, подавая верхнюю часть тела вниз к лыжам и втягивая свои стопы вверх и под тело.
Представляется, что разгрузки как вверх, так и вниз, имеют свои преимущества и свои недостатки в зависимости от ситуации. Одним из преимуществ разгрузки вверх является то, что лыжник может более точно манипулировать как величиной, так и длительностью фазы разгрузки, путем контроля величины начального ускорения вверх (LeMaster, 1999).
Продолжительность же разгрузки вниз ограничена, так как лыжник через короткое время должен будет остановить свое ускорение вниз. С другой стороны, разгрузка вниз позволяет лыжнику эффективно сбрасывать вес мгновенно, в то время как разгрузка вверх требует начального ускорения, направленного вверх от склона(LeMaster, 1999).
Major & Larsson (1979/1979) и LeMaster также предполагают, что несколько более распрямленное положения тела, достигаемое во время разгрузки вверх, способствуют как тому, чтобы дать мышцам возможность расслабиться, так и улучшению кровотока. Одним из недостатков разгрузки вверх является то, что как только лыжник полностью разгружен, только сила тяжести может вернуть его обратно на поверхность снега. Это означает, что лыжник временно отдает себя на милость гравитационной силы и не сможет начать генерировать наземные силы реакции до своего приземления из фазы невесомости. Напротив, при разгрузке вниз, лыжник, как правило, в состоянии восстановить силы реакции склона немедленно, просто уменьшая свое ускорение вниз.
Были предложены два механизма того, как лыжники могут, благодаря своей мышечной работе, увеличить свою скорость при повороте. Первый тип действия, описанный Takahashi & Yoneyama (2001; 2002), состоит из движения типа катания на коньках в первой половине поворота, где компонента силы реакции ускоряет лыжника вниз по склону. Для этого лыжник и лыжи должны иметь расходящиеся траектории (Brodie et al., 200S), которые они обычно имеют в первой части поворота. Хотя и имеется некоторая вертикальная составляющая, но это действие можно было бы так же легко классифицировать как боковое действие, в зависимости от наклона лыжника во время движения на коньках.
Второй тип действия, используемый для увеличения скорости, называется пампингом и был первоначально описан Louie & Mote, (1982); Mote & Louie, (1983), а затем снова Lind & Sanders,(2004). По сути, это действие состоит из движений вверх и вниз в определенные моменты цикла поворота. В оригинальной работе Louie & Mote использовали численное моделирование для лыжника, скользящего прямо вниз по линии падения по волнистому склону. Их работа показала, что лыжник может увеличить свою скорость по сравнению с той скоростью, которую обеспечивает гравитационное ускорение, при спуске по волнистой местности, если он совершает вертикальные пампинговые действия в сочетании с качанием вперед/назад (Рис.6.). Наоборот, нисходящий пампинг и обратное качание приводят к уменьшению скорости, хотя, в зависимости от того, когда происходит нисходящий пампинг, уменьшение может быть сведено к минимуму.
Рис. 6. Пампинг «вверх» - 4 комбинации движений, приводящих к увеличению скорости. Адаптировано Louie & Mote(1982)
Работа Louie & Mote рассматривала движение по волнистому склону, поэтому, не сразу понятно, как механика пампинга в этой прямолинейной модели может перейти к механике поворота. Чтобы объяснить, как мышечная работа лыжника во время распрямления при повороте может способствовать увеличению скорости, Lind & Sanders,(2004) использовали модель лыжника, скользящего по рельсам без трения через последовательность поворотов (Рис.7.).
Рис.7. Модель Lind & Sanders,(2004). Адаптировано Lind & Sanders, (2004)
Однако, имеются некоторые сомнения относительно того, насколько механика пампинга применима в действительности. Например, Supej (2003) утверждает, что любая выгода, которую можно получить от пампинга, будет небольшой и обычно перевешивается увеличением сил трения и сопротивления воздуха. Аналогично, Brodie et al. (2008) признают, что есть возможность увеличить скорость во время поворота, но предполагают, что пампинг может иметь другие, вредные побочные эффекты, такие как увеличенное проскальзывание лыж, потерю равновесия или несвоевременность этого действия. Поэтому они предполагают, что после того, как лыжник набрал скорость на трассе, вопрос его результата может быть вопросом больше о том, как не потерять слишком много энергии во время поворота, а не как получить энергию на определенной части поворота.
Ссылки: подробная библиография приведена в диссертационной работе Р. Рейда (2010).
"A kinematic and kinetic study of alpine skiing technique in slalom" Reid, Robert C. (Doctoral thesis, 2010)
. Пока лыжи загружены лыжник вращается вокруг канта. Как только лыжи разгрузились, как на картинке, лыжник вращается вокруг центра масс. Т.е на языке цитаты ЦМ совпадает с "осью наклона" Хотя конечно, эта ось направлена не вдоль ЛПС. При разгрузке вверх за счет распрямления лыжник также начнет вращаться вокруг ЦМ после отрыва лыж от склона
