Наука позади 7 зимних олимпийских событий

  • 2019

Горные лыжи

Резьба поворачивает на 50 миль в час

Тема олимпийских лыжников их тела до 3,5 г - больше, чем астронавты космического челнока переносят во время запуска - и до скоростей, которые позволят им получить путевки в большинстве штатов. И когда крутые участки трассы сглаживаются, спортсмену мирового класса нужно оставаться в вертикальном положении, несмотря на нисходящую инерцию. «Многие из нас могут жать на ногах 900 фунтов, но это легко по сравнению с этой гонкой», - говорит Тед Лигети, парк-сити, штат Юта, уроженец и действующий олимпийский золотой медалист в соревнованиях по лыжным гонкам, основанных на общем времени. от одного спуска и двух спусков на слаломе.

На Олимпийских играх 2010 года Лигети сосредоточится на слаломе и гигантском слаломе. Длина трассы для слалома составляет 2507 футов, с 65 воротами и вертикальным перепадом в 722 фута. На соревнованиях по гигантскому слалому примерно на 10 ворот меньше длины (5256 футов) и вертикального спада (1476 футов). Оба события требуют, чтобы спортсмены справились с быстрым натяжением гравитации, трения и инерции.

лыжи

Rossignols Ligety сделаны из дерева, стекловолокна и металлического ламината. Более короткие лыжи позволяют участникам делать более быстрые повороты; Более длинные лыжи создают большую скорость.Минимальная длина: 165 см для слалома, набитого в поворот; 185 см для гигантского слалома.

Колени

Колени горнолыжников выдерживают около 110 фут-фунтов бокового крутящего момента во время поворотов и почти 300 фунтов общей силы в суставе - почти такой же крутящий момент, какой можно найти в двигателях снегоуборочных грузовиков лыжного курорта.

Повороты

Лыжники по очереди генерируют достаточное количество g, чтобы атлет весом в 180 фунтов - как Лигети - чувствовал, что он весит более 600 фунтов. Крутые углы ног и вертикальное туловище генерируют большую энергию и скорость, выходящие из ворот.

Курс

Для мужского гигантского слалома градиент достигает максимума около 40 градусов на спуске Дейва Мюррея в Уистлер-Маунтин (вверху). Лыжники вырезают повороты со скоростью до 50 миль в час и летят вниз со скоростью до 90 миль в час.

Хоккей на льду

Стреляющие шайбы со скоростью 100 миль в час

Getty Images Дэвид Бакс, форвард, "Сент-Луис Блюз", олимпийская сборная США. (Фотография Getty Images)

Когда игрок взрывает удар в 30 футов от сети с силой 125 фунтов, у вратаря меньше 200 миллисекунд, чтобы среагировать на летающую шайбу шириной 3 дюйма и 1 дюйм толщиной. «Физика этого поразительна - даже для меня», - говорит обнадеживающий коллектив США Дэвид Бакес, нападающий «Сент-Луис Блюз».

замах назад

На высоте откидывания руки игрока находятся на расстоянии 15–23 дюймов друг от друга, а мышцы груди, плеч и рук растянуты и готовы к сокращению.

Предзагрузка

За миллисекунды до того, как лезвие попадает в шайбу, оно царапает лед примерно на фут позади жесткого резинового диска. Палка изгибается до 30 градусов, что преднагружает ее как пружину, обеспечивая 50 процентов скорости выстрела.

контакт

Предварительная загрузка также увеличивает время контакта лезвия с шайбой, что увеличивает ускорение выстрела. Для элитных игроков контакт может длиться 40 мс. В бейсболе удар битой по мячу длится менее 1 мс.

Придерживаться

Личные предпочтения определяют, изготовлена ​​ли палка из дерева, кевлара, графита, углеродного волокна или алюминия. Бэкс использует составную модель, которая низко изгибается на валу, что дает ему более быстрый выстрел.

Один Таймеры

Когда игроки стреляют в движущуюся шайбу, они используют существующую скорость и добавляют несколько миль в час к своему собственному выстрелу.

биатлон

Стрельба из винтовки со скоростью 170 ударов в минуту

20-километровый Порядок Событий: Лыжи 4 км -> Лёгкая стрельба -> Лыжи 4 км -> Стрельба в стойке -> Лыжи 4 км -> Лёгкая стрельба -> Лыжи 4 км -> Стрельба в стрельбе -> Лыжи 4 км. (Иллюстрация Габриэля Сильвейра)

Конкуренция в биатлоне требует как выносливости, так и навыков стрельбы мирового уровня. Спортсмены должны пройти 20 километров с винтовкой и четыре раза остановиться, чтобы стрелять по целям, чередуя лежа и стоя. Винтовки калибра .22 не имеют оптических прицелов, а отсутствие цели может означать катание на 150-метровой штрафной петле. Бывший член команды США Шон Маршалл-Прайд однажды сравнил событие с «восхождением на 25 лестничных пролетов, а затем пять раз заправил иглу, не пропуская отверстие». Успех требует огромной подготовки: в течение нескольких секунд после достижения диапазона, спортсмены должны снизить частоту своего пульса примерно на 20 ударов в минуту, чтобы стрелять устойчивой рукой.

Частота сердцебиения

Лыжная часть биатлона повышает частоту сердечных сокращений спортсмена до 190 ударов в минуту. Целевая частота пульса при стрельбе: 170 ударов в минуту.

винтовка

Прямой болт винтовки открывается указательным пальцем и закрывается большим пальцем. Стрелок никогда не должен менять позицию - и может сделать пять выстрелов за 20 секунд или меньше.

(Иллюстрация Гейба Сильвейра)

Вес

Винтовки должны весить не менее 3,5 кг (около 7,7 фунтов). «С более тяжелым стволом кататься на лыжах тяжелее, но он обладает меньшей вибрацией и более точен», - говорит Джек Саттон из Hart Rifle Barrels.

Склад

Американский олимпиец Тим Берк обменял оригинальный запас грецкого ореха на свою винтовку на немецкую столярную мастерскую. «Винтовки настолько индивидуальны, что нельзя соперничать с товарищами по команде», - говорит он.

Фигурное катание

Изящно крутится при 420 об / мин

«Девушки делали тройные аксели, затем тройные тройные комбинации, и в будущем они определенно будут делать четверные». - Рэйчел Флатт, США, Олимпийские надежды

Демонстрация силы и изящество, это событие может быть выиграно по прихоти судей, но оно регулируется неопровержимыми законами физики.

запуск

Фигуристки разгоняются до 20 миль в час, затем отталкиваются одной ногой, прикладывая силу, почти в четыре раза превышающую их вес тела, противо льда, когда они пытаются продвинуть свой центр масс на 12-16 дюймов вверх.

Рейс

45-градусный прыжок дает фигуристам 0,55 секунды эфирного времени - этого достаточно для завершения всего, кроме дьявольской тройной оси, которая требует от 0,65 до 0,75 секунды и скорости вращения 420 об / мин - скорость холостого хода двигателя некоторых автомобилей.

приземление

Фигуристы изменяют жесткие приземления, сгибая бедра и колени и опуская свой центр масс - тем самым зарабатывая несколько сотых секунды времени зависания и дополнительные 10–20 градусов вращения - перед приземлением с силой до 12 раз вес фигуриста.

Вьющийся

Скольжение 42 фунтов гранита

Каждая ледяная поверхность играет немного по-разному, и даже толпа на новой арене керлинга на 5600 мест в Ванкувере будет влиять на выстрелы. «Когда он будет упакован, в здании будет больше тепла, и лед станет мягче и медленнее». - Филл Дробник, мужской тренер США

В керлинге команды скользят 42-килограммовые гранитные камни спускаются по ледяному листу к цели. На сухих поверхностях фронт вращающейся сферы создает большее трение, чем задняя, ​​и сфера отклоняется в направлении, отличном от направления вектора вращения. На льду верно обратное: слой жидкости уменьшает фронтальное трение, а камень вращается и скользит в одном направлении. Это где уборочные машины участвуют. Два игрока используют метлы, чтобы вычистить лед перед камнем, увеличивая жидкую пленку, чтобы отрегулировать скручиваемость (насколько камень отклоняется в любую сторону) и длину. Испытания отряда США показали, что подметальные машины могут «тянуть» камень на 16 лишних футов.

Поверхность льда

В отличие от гладкой поверхности, используемой для катания на коньках, вьющийся лед покрыт крошечными каплями замерзшей воды - или "галькой" - которые создают трение с камнем и вызывают его скручивание.

Прыжки с трамплина

Полет 450 футов

Ламинированные пенные лыжные комбинезоны являются одним из наиболее жестко регулируемых элементов спортивного мира. Причина: даже небольшие изменения в площади поверхности могут добавить много сил. «Люди возились с костюмами и летали, как летучие мыши», - говорит Трой Фланаган из Американской ассоциации лыж и сноубордов. Таким образом, Международная федерация лыжного спорта стандартизировала снаряжение. Костюмы теперь могут быть толщиной не более 5 мм; нижнее белье, 3 мм. И, поскольку воздухонепроницаемые костюмы функционируют как паруса, правила требуют материалов, которые позволяют 40 литров воздуха на квадратный метр проходить через них в секунду.

бобслей

Банковские Обороты в 95 милях в час

Команда США катается вокруг поворота в поездке Бо-Дин под названием «Ночной поезд».

В 1992 году бывший чемпион Дайтона 500 Джефф Бодин посвятил себя восстановлению американского бобслея. С помощью автомобильного дизайнера Боба Кунео он сформировал проект Bo-Dyn Bobsled Project и начал создавать салазки на заказ, чтобы заменить импорт ретритов, который использовался в США. «Сейчас итальянцы работают с Ferrari, у англичан есть McLaren, у швейцарцев - Audi», - говорит Кунео. «Но мы были первой командой, которая признала пересечение между гоночными автомобилями и бобслеями». Инженеры Bo-Dyn потратили почти два десятилетия, улучшая подвеску, оптимизируя корпус саней и изучая металлургию для стальных направляющих. Результат: команда США выиграла свой первый чемпионат мира за последние 50 лет в феврале прошлого года. В конечном счете, Cuneo считает, что около трети успеха команды в Ванкувере сводится к инженерному делу.

Курс

Горка Уистлер на горе Блэккомб (справа) - самая крутая трасса для бобслея в мире. Он падает на 500 футов на расстояние 4757 футов, градиент, который генерирует скорость до 95 миль в час.

тело

462-фунтовый корпус салазок представляет собой запатентованную смесь стекловолокна, кевлара и углеродного волокна. Команда из США привлекла компанию по вычислительной технике Exa для суперкомпьютерных расчетов, чтобы смоделировать динамику движения салазок, чтобы свести к минимуму вызывающие сопротивление воздушные вихри, которые образуются за головами водителей.

Ходовая часть и подвеска

Чтобы минимизировать энергетические вибрации, команда Cuneo постоянно регулирует стальное шасси и торсионную подвеску с учетом погодных условий, состояния колеи, усталости металла и напряжения от перегрузок.

ВИДЕО.

Следующая статья