Всех любителей горных лыж интересует вопрос – в какой пропорции нужно загружать внутреннюю и внешнюю лыжи в повороте? Оказалось, что общественное мнение по этому вопросу отличается от реальной практики лыжников элитного уровня. До недавнего времени никто не проводил достаточно точных прямых измерений, касающихся распределения давления между лыжами в повороте. Проведенные измерения дали результаты, которые не соответствуют укоренившимся народным поверьям и рекомендациям инструкторов.
Так всем любителям горных лыж откуда-то известно, что лыжник должен «начинать поворот с внешней лыжи», в повороте он должен «быть на внешней лыже», оканчивать поворот он должен уже «на внутренней лыже», чтобы обеспечить перекантовку в новый поворот.
Кто является автором этой концепции, которую инструкторы честно передают своим клиентам? Это никому не известно.
ЛеМастер в книге "На кантах" пишет, что "инструкторы и тренеры всегда требовали от своих подопечных – «стойте на внешней лыже»". В своей книге он также пишет, что и элитные спортсмены поступают именно так и что при окончании поворота лыжник любого уровня должен загружать преимущественно внутреннюю лыжу, чтобы начать перекантовку в новый поворот.
Ж.Жубер в своем "Самоучителе горнолыжника" и других работах также пишет о том, что в начале поворота и в повороте нужно в основном грузить внешнюю в повороте лыжу, но в конце поворота лыжник должен переносить свой вес на внутреннюю лыжу. Источников информации Жубер не раскрывает.
То есть, музыка - народная, слова - народные.
Исследования по прямому измерению усилий, действующих на ноги горнолыжника при повороте, проводились с начала 1970-х. Эти исследования диктовались необходимостью понять механизмы, приводящие к травмам, прежде всего, колена горнолыжника, чтобы найти решения для улучшения безопасности катания, в первую очередь, модифицируя горнолыжные крепления. Исследователями применялись различные конструкции динамометров, позволяющие определять силу, которая действует на лыжника со стороны склона. Однако измерительные устройства имели существенные размеры и малую точность, что приводило к использованию специально сконструированной экипировки, которая стесняла движения и с которой лыжники не были знакомы. Это также сказывалось на точности и релевантности исследований.
Наконец, Meyer, Prenleloup, Schorderet (2012) осуществили интеграцию измерительного устройства в лыжную обувь, что сохранило внешний вид и размеры, а также удовлетворило требованиям, установленным Правилами FIS. Небольшое количество необходимого оборудования помещалось в небольшом заплечном рюкзаке на спине лыжника (Рис.1).
Рис.1. Общий вид экипировки испытуемого лыжника. Схема измерительной системы отсчета. Адаптировано из статьи, Meyer, Prenleloup, Schorderet (2012).
В эксперименте принимали участие три лыжника уровня Кубка Европы. Они имели примерно одинаковые рост и массу тела. Силы и моменты, действующие на лыжника со стороны лыж в слаломном повороте, измерялись при выполнении этими элитными спортсменами поворотов гигантского слалома. Трасса соответствовала требованиям ФИС.
Каждый лыжник выполнил три проезда по трассе, состоящей и 6 ворот, расстояние между воротами 24м, горизонтальный развод ворот - 9м, угол уклона склона около 22 градусов. Первые три поворота лыжники увеличивали и стабилизировали свою скорость, измерения проводились во время 4 и 5 поворотов.
Измерялись силы и моменты, действующие на ботинки лыжников со стороны лыж. Динамометры тщательно калибровались перед экспериментом, что позволяло получать более точные данные и более точно исследовать возможные механизмы, приводящие к травмам. По этим данным вычислялись также и моменты, действующие на лыжника.
Оси, относительно которых измерялись силы и моменты показаны на Рис.1. Измерения показали очень хорошую повторяемость и соответствие с ранее проводимыми исследованиями. Было зафиксировано хорошее соответствие с расчетными параметрами, полученными с использованием 3-Д кинематики лыжника.
Рис.2 Измеренные значения силы реакции склона в единицах веса тела лыжника в покое (или в единицах перегрузки), действующие на ботинки лыжника состороны склона по оси голени Fz и перпендикулярно оси голени Fy. Адаптировано из статьи, Meyer, Prenleloup, Schorderet (2012)
Рис.2.1 Измеренные значения моментов силы в относительных единицах, действующие на ботинки лыжника состороны измерительной платформы относительно осей Fz , Fy, Fx. Положительные направления для моментов показаны круговыми стрелками на Рис.1. Обозначения для внутренней и внешней лыжи такие же как и на Рис.2. Адаптировано из статьи, Meyer, Prenleloup, Schorderet (2012)
Таким образом, оказалось, что элитные спортсмены начинают и заканчивают поворот гигантского слалома при практически равномерной загрузке обеих лыж. В течение поворота внутренняя лыжа загружена достаточно сильно и на нее приходится нагрузка, почти достигающая в начале поворота веса лыжника в покое. Во второй половине поворота спортсмены начинали придавать своему телу момент импульса относительно оси голени с вращением в сторону нового поворота.
Kröll, Spörri, et al (2015 ) исследовали проезды лыжников уровня КМ для установления причин, приводящим к тяжелым травмам колена в гигантском слаломе (GS) и использовали для количественной оценок специальные стельки для измерения местных нагрузок между ногой лыжника и лыжным ботинком.
Исследовались три прототипа лыж GS, которые сравнивались со стандартными ФИС лыжами, радиус бокового выреза которых был ≥27 м. Все прототипы имели конструкцию c уменьшенной шириной профиля и увеличенной длиной лыжи. Радиус бокового выреза был увеличен для опытных образцов: 30 м (P30), 35 м (P35) и 40 м (P40).
В исследовании приняли участие семь спортсменов уровня Кубка мира. Спортсмены выполнили по три проезда на каждом из 4 комплектов лыж по участку трассы гигантского слалома максимально приближенном к требованиям КМ. Скорость лыжников (18.0°±1.2 м/с),которая была близка к скорости на GS трассах КМ (17.75±2,3 м/с). Среднее расстояние между воротами трассы (25.44±0.81 м) и средний горизонтальный развод ворот (7,13±1,16 м) были несколько меньше, чем в средние показатели трасс Кубка мира (26.24±2,25 м и±7.47 2.93 м, соответственно). Средний уклон (-23,3°±1,9°) был немного больше по сравнению со средним для трасс Кубка мира GS (-17.8 ° ±7.0°).
Участок трассы содержал 18 ворот на специально впрыснутом водой склоне. Два самых быстрых проезда каждого лыжника из указанных трех были взяты для анализа. Анализируемый участок состоял из 8 ворот, в результате исследовалось 16 поворотов на один проезд каждого спортсмена или всего 448 поворотов.
Для количественной оценки агрессивности лыж измерялась сила реакции склона. Для данного исследования были использованы специальные стельки для измерения местных нагрузок между ногой лыжника и лыжным ботинком (PEDAR; Novel;100 Hz). На основе измеренных значений давления были рассчитаны силы, действующие на лыжника со стороны склона (сила реакции склона): общая сила реакции склона (Ftot), сила реакции склона действующая на внешнюю ногу (Fout), сила реакции склона действующая на переднюю часть стопы внешней ноги (Foutfor) и сила реакции склона действующая на заднюю часть стопы внешней ноги (Foutaft). Эти силы рассчитывались в единицах веса тела лыжника в покое ( (BW) – body weight) (рис. 3).
Рис.3 Спортсмен, совершающий поворот налево в ходе эксперимента. В этом случае правая нога названа «внешней» («Outside leg»(out)), а левая нога названа «внутренней» («Inside leg» (ins)). Рядом дана схема расположения сенсоров для определения групп параметров силы реакции склона. Общая сила – Ftot . Сила, действующая на внешнюю ногу - Fout. Сила, действующая на переднюю часть внешней ноги – Foutfor. Сила действующая на заднюю часть внешней ноги – Foutaft. Адаптировано из статьи Kröll, Spörri, et al (2015)
Исследователи указали, что используемые измерительные стельки несколько занижают реальную величину силы, тем не менее, для данного исследования со спортсменами высокого уровня, этот метод был сочтен адекватным, так как оборудование минимально мешает спортсменам во время выполнения движения.
Деление поворота на фазы выполнялось на основе функциональных минимумов Ftot во время перекантовки. Данные были нормализованы по времени и разделены на четыре фазы на основе ранее известных кинематических данных по GS повороту: 0-23% инициирование; 23-52% изменение направления центра масс лыжника- I; 52-82% % изменение направления центра масс лыжника - II; завершение 82-100%. Расчет параметров и последующая обработка были выполнены с использованием MATLAB (MathWorks).
Рис. 4. Диаграмма распределения сил в %, действующих на внешнюю и внутреннюю лыжи со стороны склона. Красный отрезок – внутренняя лыжа. Зеленый отрезок – внешняя лыжа. Графики величин: Общая сила – Ftot . Сила, действующая на внешнюю ногу - Fout. Сила, действующая на переднюю часть внешней ноги – Foutfor. Сила действующая на заднюю часть внешней ноги – Foutaft. Величины сил даны в единицах веса тела спортсмена в покое (body weight – [BW]).Адаптировано из статьи Kröll, Spörri, et al (2015 )
Указанные данные 2015г. хорошо соответствуют данным,полученным в 2012г. Таким образом, элитные спортсмены начинают и заканчивают поворот гигантского слалома при практически равномерной загрузке обеих лыж. В течение поворота внутренняя лыжа загружена достаточно сильно и на нее приходится нагрузка почти достигающая веса лыжника в покое в течение всей активной фазы поворота.
ОБСУЖДЕНИЕ:
Необходимо отметить, что силы, действующие на внешнюю и внутреннюю лыжи направлены несколько "выше" оси голени (ось Fz на Рис.1.), так как эти силы имеют составляющие как по оси Fz так и по оси Fy . Указанный угол небольшой - порядка 4-6 градусов, но именно таким образом обеспечивается врезание лыж. Все сказанное проиллюстрировано на Рис. 5.
Рис. 5. Примерное направление сил реакции склона, действующих на лыжи. Угол между направлением вектора сил и осью каждой голени равен примерно 4-6 градусов.
Это обстоятельство также не соответствует "общественному мнению", согласно которого эти силы направлены строго вдоль оси голени.
Это же касается и материала второй статьи, так как с помощью стелек можно было измерить только нормальную к стельке составляющую силы реакции склона. Авторы не имели возможности измерить тангенциальную к стельке составляющую,поэтому указали, что резуьтат измерения силы реакции склона несколько занижен. Действитеьно, относительная ошибка измерения, с учетом сказанного, составляет не более нескольких процентов. Вместе с тем интересно было проследить именно за распределением давления на лыжи между внешней и внутренней лыжей, на чем подобная погрешность почти не сказалась.
Особо стоит отметить то, что по результатам измерений видно, что элитные лыжники начинают и заканчивают поворот, загружая обе лыжи практически 50 на 50. Во второй половине поворота спортсмены начинали придавать своему телу момент импульса относительно оси голени с вращением в сторону нового поворота. Так как момент инерции тела спортсмена относительно оси Fz относительно небольшой - примерно 2-4 кг м2 для 100 кг спортсмена, то момента в 10-15нм (как это следует из рис.2.1., нижний график) действующего около 0.5-0.7с вполне достаточно, чтобы поменять за эти 0.5-0.7с направление вращение тела спортсмена относительнооси Fz (Рис.1) на противоположное. Об этой тактике инициации нового поворота я писал в статье "Ключ к технике резаного поворота".
Это все противоречит общепринятой точки зрения о том, что начинать поворот лыжник должен с загрузки , в основном, внешней в повороте лыжи, а заканчивать поворот он должен, загружая в основном внутреннюю в повороте лыжу.
Автором этой общепринятой концепции,по видимому, является Ж. Жубер. В своей статье "Карвинг - эволюция или революция в горных лыжах?" он пишет:
"Вначале отработайте в широком ведении мгновенный вход в резаный поворот в результате загрузки канта верхней лыжи." и далее "Сразу после входа в поворот стремитесь резать дугу на внешней лыже . Именно в этой самой ранней фазе резаного ведения вы постепенно найдете ключи к овладению новой техникой".
Очевидно, что указанная Жубером тактика начала и окончания поворота не предполагает того, что лыжи в этих фазах поворота будут загружены почти одинаково.
Тем не менее, элитные лыжники поступают вопреки мнению Жубера и общественному мнению. Это говорит о том, что все современные методики обучения и подготовки лыжников, которые построены на указанной концепции, являются ошибочными в этой части.
ССЫЛКИ:
Measurements of forces and torques at the skis-binding interface using a new embedded dynamometer. Frédéric Meyer, Alain Prenleloup, Alain Schorderet (2012). Sport Science Institute, Lausanne University, Switzerland. Mechanical Systems Design Laboratory, Swiss Federal School of Technology, Lausanne, Switzerland.
Effect of ski geometry on aggressive ski behaviour and visual aesthetics: equipment designed to reduce risk of severe traumatic knee injuries in alpine giant slalom ski racing. Josef Kröll, Jörg Spörri, Matthias Gilgien, Hermann Schwameder, Erich Müller (2015). Department of Sport Science and Kinesiology, University of Salzburg, Hallein-Rif, Austria Department of Physical Performance, Norwegian School of Sport Sciences,Oslo, Norway
Жорж Жубер "Карвинг - эволюция или революция в горных лыжах?"
Источник: Всероссийская Ассоциация Горнолыжных Инструкторов
«На кантах» Рон Ле Мастер.
.
!
