Форум портала SKIGU.RU

Страницы: Пред. 1 2 3 4 След.
Вертикальная работа в горных лыжах, статья по механике горных лыж
 
А вас не затруднит нарисовать картинку, на которой сила реакции опоры, направленная выше цм, поднимала бы лыжника из поворота?
 
Цитата
Jora написал:
А вас не затруднит нарисовать картинку, на которой сила реакции опоры, направленная выше цм, поднимала бы лыжника из поворота?

У среднего человека средняя дополнительная составляющая силы реакции опоры, которая возникает при ускоренном разгибании в данном случае, может доходить до величины веса лыжника в покое. Такая сила может "существовать" в течение 0.2-0.3с. Более подробно можно прочитать https://www.ski.ru/az/blogs/post/kak-dostich-bolshikh-uglov-zakantovki-lyzh-dinamika-angulyacii-vrez...
Если считать, что поворот равновесный, то сила реакции склона(синяя стрелка) в повороте проходит через цм и равна примерно 1.5 веса лыжника в покое. Допустим лыжник начал выходить из поворота используя интенсивное разгибание и лыжник - обычный человек.  Тогда реакция опоры (зеленая стрелка) будет равна векторной сумме "равновесной" реакции(синяя стрелка) и силовой добавки (красная стрелка) равной примерно весу лыжника в покое. Тогда угол между "опорной линией" и этой общей реакцией опоры составит примерно 30 градусов.
При этом тело лыжника начинает ускоренно вращаться по направлению ИЗ поворота. Сила реакции опоры(зеленая стрелка), которая направлена как показано на рисунке никак этому не мешает. Линейное ускорение ЦМ в поперечном направлении относительно лыжи равно примерно 8-10 м/с2. То есть сравнимо с ускорением свободного падения. При таком линейном ускорении скорость ЦМ в поперечном направлении будет равна 1 м/с уже через 0,1с после начала разгибания.И 2 м/с уже через 0,2с после начала разгибания.

И речь идет об обычном человеке. Тренированный спортсмен может достичь гораздо бОльшего угла между опорной линией и направлением реакции опоры при выходе из равновесного поворота.
Изменено: nick5t - 18.11.2021 18:27:38
 
Имеются прямые измерения сил, которые действуют на ботинки спортсменов уровня КЕ в повороте гс. Перевод статей https://www.ski.ru/az/blogs/post/vnutrennyaya-lyzha-ili-vneshnyaya-elitnyi-gs-povorot-v-cifrakh-i-in...

Обозначения осей - на картинке внизу. Единицы - доли от  веса тела в покое. Внеш. - внешний в повороте ботинок. Внутр. - внутренний в повороте ботинок.
Там же я оранжевым нанес составляющие сил, действующих на каждый ботинок и сами силы, в тех же отношениях в каких они находятся в момент выхода из поворота - в 70% от длины дуги поворота.
Видно невооруженным глазом, что суммарная сила, с учетом ее точки приложения(ближе к внкшнему ботинку в отношении 1:2) проходит заметно выше ЦМ лыжника.
Угол, конечно, меньше, чем моя оценка для равновесного поворота. Но составляющая силы реакции склона вдоль опорной линии в случае спортивного поворота больше. Да и лыжнику нужно прикладывать меньше усилий, так как поворот неравновесный.

Несколько неожиданно, не так ли?
Но это прямой эксперимент на сертифицированном ФИС участке трассы, который проходили несколько лыжников уровня КЕ.
Измерительная аппаратура также была сертифицирована.

              Выдержки из статьи:

              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.).
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. 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.

Изменено: nick5t - 18.11.2021 18:24:46
 
Извините, Ник, но в ваших рассуждениях я вижу столько несуразностей, что детально дискутировать не вижу смысла. Отмечу только несколько моментов:
- в слаломе или гиганте поворот далек от равновесного
- в вашем равновесном повороте реакция опоры, действующая на лыжника должна проходить ниже цм, чтобы уравновесить момент силы тяжести
- если лыжник в повороте сделает описанное вами движение, то цм действительно начнет двигаться наружу поворота, но при этом возникнет вращательный момент тела лыжника внутрь поворота, тогда как мы хотели обратного
- описанного вами движения реальный лыжник вообще не делает.
 
Цитата
Jora написал:
Извините, Ник, но в ваших рассуждениях я вижу столько несуразностей, что детально дискутировать не вижу смысла. Отмечу только несколько моментов:
- в слаломе или гиганте поворот далек от равновесного
- в вашем равновесном повороте реакция опоры, действующая на лыжника должна проходить ниже цм, чтобы уравновесить момент силы тяжести
- если лыжник в повороте сделает описанное вами движение, то цм действительно начнет двигаться наружу поворота, но при этом возникнет вращательный момент тела лыжника внутрь поворота, тогда как мы хотели обратного
- описанного вами движения реальный лыжник вообще не делает.
Конечно, здесь нечего обсуждать. Как можно спорить с реальным экспериментом? Если нет претензий к методике, то результаты эксперимента нужно принять. И если ваши теоретические познания приводят вас к выводам, которые противоречат эксперименту, то значит ваши познания являются ложными и такие познания нужно менять.
В чем вы увидели несуразности? В экспериментальных результатах Мэйера и др.? Я же специально привел их данные. Фото их испытуемого с указанием на этом фото всех осей. Рисунок сделан авторами статьи. Не мной. Я нанес на этом рисунки стрелки в относительном масштабе, соответствующем экспериментальным данным Мэйера. Вы можете это сделать сами. И посмотреть как проходит вектор реакции склона.



Есть аналогичный результат у Рейда. Рейд определял компоненты вектора реакции склона в системе склона. И рассчитывал угол наклона этого вектора к поверхности склона.
Точку приложения силы реакции склона Рейд определить из своих исследований не мог и волевым усилием решил, что вектор силы реакции склона должен проходить через ЦМ лыжника. Свои реальные экспериментальные данные для определенного момента поворота он нанес на рисунок, сделанный с реального кадра спортсмена в повороте. Это момент максимальной закантовки внешней лыжи.

Этот рисунок из диссертации Рейда и он сделан в соответствии с реальными экспериментальными данными.
Обратите внимание на точку приложения силы реакции опоры - Pski.
Получается, что лыжники с 13-20 ФИС в апексе слаломного поворота внутреннюю ногу загружают больше, чем внешнюю. И дуга в этот момент является стационарной. Последнее - по вашим теоретическим воззрениям. Но лыжник с огромным ускорением выходит из этого поворота и через 0.4 с его лыжи будут "плоскими".
Несуразностей больше, чем себе можно представить.
Если же представить себе, что загрузка лыж в данный момент такая же как в гс повороте, то есть в отношении 2:1 (внешняя к внутренней), то точка приложения должна быть заметно сдвинута ближе к внешней ноге. В этом случае вектор N силы реакции склона пройдет выше цм лыжника.

Несуразности размножаются.
Но эти обстоятельства не являются несуразностями и  имеют  теоретическое объяснение.
И я его привел.
Изменено: nick5t - 19.11.2021 13:37:39
 
Дорогой, я вам советую обратиться лично к Степанычу. Он человек терпеливый и любит нести свет в массы. Он вам восполнит пробелы в школьном курсе физики и заодно объяснит разницу между инерциальной и неинерциальной системами координат.
Кстати, ваш рисунок из Рейда вообще про другое и отношения к направлению вектора силы реакции опоры не имеет.
На этом позвольте откланяться
 
Цитата
Jora написал:
Дорогой, я вам советую обратиться лично к Степанычу. Он человек терпеливый и любит нести свет в массы. Он вам восполнит пробелы в школьном курсе физики и заодно объяснит разницу между инерциальной и неинерциальной системами координат.
Кстати, ваш рисунок из Рейда вообще про другое и отношения к направлению вектора силы реакции опоры не имеет.
На этом позвольте откланяться
Вы что-то перепутали, дорогой.
Во-первых:
Несколько лет назад именно  я на скиру начал объяснять  как должен быть направлен вектор силы реакции опоры для модели "лыжник - массивный стержень".  Что вектор "проходит ниже ЦМ". До этого абсолютно все были уверены, что вектор силы реакции опоры просто обязан проходить через ЦМ лыжника.Степаныч был первым, кто меня понял. Полагаю, что именно он вам это обстоятельств и объяснил.
Степаныч потом долго растолковывал это Ривлину. Только Степаныч с его ангельским терпением это смог сделать.Ривлин теперь публикует эту картинку в каждом своем видео про спортивный поворот. Но Степаныча он за это не благодарит. И я уверен, что если Ривлина об этом спросить, то он скажет, что сам знал это с самого рождения.
Комизм ситуации в том, что эти его картинки не имеют отношения к спортивному повороту.
По двум причинам.
1 -Такое направление вектора силы реакции склона - вектор "проходит ниже ЦМ" - верно только если конфигурация тела лыжника не меняется. То есть, можно считать, что лыжник является твердым телом. Но для спортивного поворота это не выполняется. Нижняя и верхняя части тела лыжника вращаются друг относительно друга с большими угловыми ускорениями.В этом случае направление силы реакции опоры зависит от того как именно сгибается лыжник в данный момент. Я это тоже несколько лет назад объяснял на скиру. К слову, даже Степаныч, насколько я помню, так и не смог понять мои объяснения этого эффекта.
2 - У лыжника будут большие проблемы с врезанием лыж в начале и в конце дуги, если он будет сохранять конфигурацию тела неизменной.

Во-вторых:
Там же на скиру и также несколько лет назад обсуждался вопрос о том, что же Рейд понимает под углом инклинации ЦМ и как он его рассчитывал. Ведь не бегал же он по склону за своими испытуемыми и не измерял этот угол транспортиром.
Рейд получал свои данные путем обработки видео проездов испытуемых. В частности, он получал траекторию ЦМ каждого лыжника и путем дифференцирования радиус вектора получал скорость и ускорение ЦМ в системе склона в любой момент проезда. По ускорению по 2-му закону Ньютона он вычислял вектор равнодействующей силы, которая действует на лыжника. Затем он вычитал из этой силы силу тяжести и силу сопротивления воздуха и получал общую силу реакции склона. Затем он отбрасывал силу трения о снег как проекцию общей реакции на вектор скорости. И получал "чистую" силу реакции склона. Как 3-х мерный вектор. Точку приложения этой силы Рейд не мог определить из своих измерений. И он определил ее как точку на склоне, такую, что если взять ее за начало вектора чистой силы реакции склона, то этот вектор укажет точно на ЦМ. Он сослался на то, что типа "все так делают". "Все" - это список англоговорящих товарищей работы которых указаны ниже.


 
Изменено: nick5t - 20.11.2021 22:32:28
 
При выполнении поворотов тело лыжника вращается вокруг центра масс. При движении по слаломной трассе это вращение периодично (вообще говоря с переменным периодом) и поэтому является ускоренным. Отсюда следует, что на лыжника действует периодичный момент силы. Это наблюдаемый факт.  

Из всех трех внешних сил, действующих на лыжника, - силы тяжести, силы реакции склона, аэродинамической силы, - только две последние могут создавать вращающий момент. Если для простоты отвлечься от сопротивления воздуха, то останется только сила реакции склона. Так как она создает периодически изменяющийся момент, то ее направление не может быть все время направленным на центр масс (в этом случае она не создавала бы момента). За период момент импульса не изменяется, поэтому средний момент силы реакции за период равен нулю (этот факт аналогичен тому, что средняя за период сила реакции склона равна силе тяжести с обратным знаком). Очевидно, в области апекса поворота сила реакции находится ниже центра масс, так как она поднимает лыжника из наклона. В фазе разгрузки лыжник вращается практически по инерции и продолжая вращение  наклоняется к склону в противоположную сторону. В области апекса следующего поворота сила реакции снова оказывается ниже центра масс, останавливает вращение и поворачивает лыжника в противоположном направлении и т.д.

Лыжник может за счет внутренних сил регулировать силу реакции и таким образом управлять ускорением своего центра масс и угловым ускорением.

Сила реакции всегда направлена на центр масс только в статике.  То что Рейд полагает это верным в динамике, является ошибкой. Он ссылается на авторов, указывающих на необходимость баланса силы реакции около направления на центр масс. Но точный смысл этого баланса заключается в равенстве нулю среднего за период момента силы реакции, а не в статичном ее направлении на центр масс.  
Изменено: AlexanderJ - 21.11.2021 00:26:14 (орфография)
 
Вообще у Рейда обнаруживается немало нестыковок, поэтому к его выводам я стал относится с осторожностью. Это не отменяет ценности и полезности проделанной им работы. Все мы люди и можем ошибаться. Помогая друг другу искать ошибки и неточности мы приближаемся к истине. Если конечно не впадаем в гнев, полагая что кто-то нас пытается скинуть с воображаемого пьедестала.  
 
Цитата
AlexanderJ написал:
То что Рейд полагает это верным в динамике, является ошибкой.
Странно, Рейд - исследователь педантичный. Если не затруднит, ссылкой не поделитесь?
 
Цитата
AlexanderJ написал:
Вообще у Рейда обнаруживается немало нестыковок, поэтому к его выводам я стал относится с осторожностью. Это не отменяет ценности и полезности проделанной им работы. Все мы люди и можем ошибаться. Помогая друг другу искать ошибки и неточности мы приближаемся к истине. Если конечно не впадаем в гнев, полагая что кто-то нас пытается скинуть с воображаемого пьедестала.  
Просто кладезь полезной фактической информации. Что касается трактовок, так Рейд проверял чужие "постулаты". Поэтому некоторые данные релевантны, а некоторые, например, по углу инклинации - не очень.
Рейд не теоретик и никакого вклада в теорию техники не сделал. Но обзор - великолепен. Эксперимент - тоже. С этой точки зрения нестыковок у него нет. Жалко, что никто ему не сказал обработать свои данные на предмет вращений. Он элементарно мог это сделать. Но до вращений горнолыжная наука еще не додумалась.
Думаю, что такое подробное исследование больше никто не опубликует.
Нам вообще повезло, что этот материал в открытом доступе оказался. Теперь можно не картинки разглядывать и теории из пальца высасывать, а проверять теории на эксперименте. Если теория не бьется, хотя бы качественно, с экспериментом - в топку ее.
Можно попытаться расшифровывать некоторые тонкости техники современной норвежской школы. Именно современной. Эти ребята всего на 2 года старше Кристофферсена. Тренировались все у одних и тех же. Им было 18, ему 16. Один из этих 6 рейдовских парней (лучший - ЧМ юниоров в слаломе, если я правильно помню) имел ФИС 13, а худший ФИС 32.
 
Изменено: nick5t - 21.11.2021 16:58:44
 
Цитата
AlexanderJ написал:
Очевидно, в области апекса поворота сила реакции находится ниже центра масс, так как она поднимает лыжника из наклона.
Это очевидно только если тело лыжника можно рассматривать как приближенно твердое. То есть, если конфигурация тела не меняется. Например, изгиб тела(ангуляция), если он есть не меняется со временем.
Если изгиб тела меняется ускоренно, то сила реакции может быть направлена и выше ЦМ, и ниже ЦМ и точно на ЦМ. Все зависит от ускорения с которым меняется изгиб тела.
Вам, как физику должна быть понятна следующая модель:

Стержень - невесом. Точка А - шарнир. Диск имеет момент инерции и может вращаться вокруг О с произвольным угловым ускорением.
Если угловое ускорение диска будет достаточно большим, то точка А будет двигаться против часовой стрелки вокруг О. Сила реакции опоры будет направлена как указано на рисунке красной стрелкой.
Если угловое ускорение диска равно нулю, то сила реакции опоры направлена точно по АО.
 
А что, вот прямо нет лучше техники, кроме как заваливаться в поворот внутренним плечом и размахивать руками вроде мельницы? Думаю, все это уже пробовали, когда первый раз вставали на лыжи.  
 
Цитата
Jora написал:
А что, вот прямо нет лучше техники, кроме как заваливаться в поворот внутренним плечом и размахивать руками вроде мельницы? Думаю, все это уже пробовали, когда первый раз вставали на лыжи.  
Вы говорите об этом?
 
Цитата
Jora написал:
Цитата
AlexanderJ написал:
То что Рейд полагает это верным в динамике, является ошибкой.
Странно, Рейд - исследователь педантичный. Если не затруднит, ссылкой не поделитесь?
Это стр. 59-61 диссертации Рейда.
 
Цитата
nick5t написал:
Если угловое ускорение диска будет достаточно большим, то точка А будет двигаться против часовой стрелки вокруг О. Сила реакции опоры будет направлена как указано на рисунке красной стрелкой.
Направление силы реакции зависит от направления углового ускорения вокруг центра масс. В вашей модели угловое ускорение направлено по часовой стрелке и тормозит вращение, которое направлено против часовой. В этом случае реакция опоры направлена выше центра масс. Необходимым условием в вашем примере является наличие момента импульса против часовой.

В случае лыжника ситуация иная. Его угловая скорость периодически меняет знак, то есть проходит через ноль. Точку на трассе, где угловая скорость равна нулю, естественно принять за определение апекса поворота. В этой точке угловое ускорение лыжника всегда поднимает лыжника из поворота, потому что до этого лыжник вращался увеличивая наклон к склону. Поэтому сила реакции в апексах поворотов на трассе всегда направлена ниже центра масс.

Ситуация которую вы описали, возможна, но не при движении в слаломном коридоре.
Изменено: AlexanderJ - 22.11.2021 23:33:17
 
Цитата
AlexanderJ написал:
Цитата
nick5t написал:
Если угловое ускорение диска будет достаточно большим, то точка А будет двигаться против часовой стрелки вокруг О. Сила реакции опоры будет направлена как указано на рисунке красной стрелкой.
Направление силы реакции зависит от направления углового ускорения вокруг центра масс. В вашей модели угловое ускорение направлено по часовой стрелке и тормозит вращение, которое направлено против часовой. В этом случае реакция опоры направлена выше центра масс. Необходимым условием в вашем примере является наличие момента импульса против часовой.

В случае лыжника ситуация иная. Его угловая скорость периодически меняет знак, то есть проходит через ноль. Точку на трассе, где угловая скорость равна нулю, естественно принять за определение апекса поворота. В этой точке угловое ускорение лыжника всегда поднимает лыжника из поворота, потому что до этого лыжник вращался увеличивая наклон к склону. Поэтому сила реакции в апексах поворотов на трассе всегда направлена ниже центра масс.

Ситуация которую вы описали, возможна, но не при движении в слаломном коридоре.
Я извиняюсь, но вы сами говорили о себе как о физике.
Поэтому я и написал: "Вам, как физику должна быть понятна следующая модель:"
Эта тема - движение твердого тела - трудна для восприятия даже для студентов физических специальностей.
Ваша фраза - "Направление силы реакции зависит от направления углового ускорения вокруг центра масс." показательна.
В ней много неточностей. Угловое ускорение обычно связано с моментом силы, только зависимость обратная.
Если читать первоисточники.
Сила является причиной изменения количества движения тела(в инерциальной системе отсчета) и, соответственно, его ускорения и его определяет. 2 закон Ньютона выражает это математически. Производная количества движения системы материальных точек(импульса системы) равна сумме внешних сил, действующих на систему. Уравнение - векторное.
Момент силы является причиной изменения момента количества движения (относительно покоящегося начала в инерциальной системе отсчета)и, соответственно, углового ускорения (материальной точки) и его определяет. Математически это выражается уравнением моментов - следствием из 2 закона Ньютона. Производная момента импульса системы материальных точек равна сумме моментов внешних сил. Уравнение - векторное.
Угловую скорость и угловое ускорение определяют для точки или твердого тела. Для произвольной системы материальных точек нет никакой возможности определить угловое ускорение.
Это относится к модели, которую я привел для иллюстрации. В моей модели целых 2 угловых ускорения, которые определяют производную момента импульса системы по времени.(точка над буквой в физике обозначает дифференцирование по времени).
Дальше продолжать не буду.
Раз сухие уравнения трудны для восприятия и не прояснили вопрос, то можно посмотреть это видео.
https://www.youtube.com/watch?v=n_6p-1J551Y

Поучительное видео. На 1.35 кубик "вдруг" встает на ребро. ЦМ кубика в начальный момент движется ускоренно. Кубик не проскальзывает относительно поверхности. Поэтому, направление ускорения в начальный момент определяется однозначно. И можно однозначно говорить о направлении силы реакции опоры в данный момент.


Если же следовать вашей логике, то такая сила реакции опоры должна крутить кубик в обратном направлении.
Парадокс? "Не думаю..."
Причина "парадокса" - этот кубик не является "твердым телом". Он состоит из системы тел, которые могут двигаться друг относительно друга под действием ВНУТРЕННИХ сил и моментов. Возникает "эффект весла".
Как это работает в горных лыжах можно прочитать здесь https://www.ski.ru/az/blogs/post/kak-dostich-bolshikh-uglov-zakantovki-lyzh-dinamika-angulyacii-vrez...

Картинка из статьи, на которой показано, куда будет двигаться ЦМ модельного лыжника(красная штриховая стрелка), если лыжник начнет ускоренно сгибаться в ТБС(направление указано зелеными стрелками). И каким будет направление дополнительной реакции шарнира( красная сплошная стрелка). Эта дополнительная составляющая общей реакции опоры "направит" общую реакцию "выше" ЦМ лыжника в начале движения.
В статье в основном лирика. Формул - минимум. Но кроме лирики есть биомеханические данные для оценки релевантности выводов статьи и есть модель движения лыжника при динамической ангуляции.
Модель - составной двухзвенный стержень, который имеет "мышцы" и может управлять движением сгибания-разгибания. Или перевернутый составной маятник с "волей".
Эта задача до сих пор никем даже не рассматривалась.
Моравски в 1973 году рассмотрел модель "перевернутый маятник". Или - лыжник едет в столбовом заклоне. На его работу ссылаются все ведущие исследователи, например Жубер. Хотя сама по себе задача, которую изложил Моравски - уровень задачника общей физики втуза.
То есть вся теория техники горных лыж "стоит" на статье 50-летней давности, в которой рассмотрена элементарная задачка из курса общей физики.
Изменено: nick5t - 26.11.2021 12:27:33
 
Цитата
AlexanderJ написал:
Это стр. 59-61 диссертации Рейда.
А вы учитываете, что силы на картинках нарисованы в системе координат RSQ, ускоренно перемещающейся вместе с цм?
 
Цитата
nick5t написал:
Цитата
Jora написал:
Извините, Ник, но в ваших рассуждениях я вижу столько несуразностей, что детально дискутировать не вижу смысла. Отмечу только несколько моментов:
- в слаломе или гиганте поворот далек от равновесного
- в вашем равновесном повороте реакция опоры, действующая на лыжника должна проходить ниже цм, чтобы уравновесить момент силы тяжести
- если лыжник в повороте сделает описанное вами движение, то цм действительно начнет двигаться наружу поворота, но при этом возникнет вращательный момент тела лыжника внутрь поворота, тогда как мы хотели обратного
- описанного вами движения реальный лыжник вообще не делает.

Точку приложения силы реакции склона Рейд определить из своих исследований не мог и волевым усилием решил, что вектор силы реакции склона должен проходить через ЦМ лыжника.
Несуразности размножаются.
Кстати, для лыжника в положении с подобной ангуляцией, нарисованное положение ЦМ по оси симметрии тела тоже вызывает вопрос- не " волевым ли решением"  :)
Чисто логически ЦМ должен находиться в райцоне внешнего ТБС.
 
А чистая логика учитывает, что у лыжника в положении центр тяжести смещается не только вбок, и где этот центр окажется на проекции зависит также от точки зрения?
Изменено: Jora - 28.11.2021 02:47:19
 
Цитата
Alex3m написал:
Цитата
nick5t написал:
 
Цитата
Кстати, для лыжника в положении с подобной ангуляцией, нарисованное положение ЦМ по оси симметрии тела тоже вызывает вопрос- не " волевым ли решением"  
Чисто логически ЦМ должен находиться в райцоне внешнего ТБС.
Не волевым.
 
Цитата
Jora написал:
А чистая логика учитывает, что у лыжника в положении центр тяжести смещается не только вбок, и где этот центр окажется на проекции зависит также от точки зрения?
Положение цм лыжника относительно лабораторной системы отсчета в каждый момент времени было основной целью работы Рейда. Оно определялось по 23 точкам, отмеченным на костюмах, лыжах и палках испытуемых. Для вычисления цм использовалась 18 сегментная модель тела человека. МЕтодика была проверена ранее другими исследователями.Учитывалась масса всех элементов экипировки. На рисунках приведены положения цм вычисленные по этой методике. В работе все подробно описано.
 
Цитата
Jora написал:
Цитата
AlexanderJ написал:
Это стр. 59-61 диссертации Рейда.
А вы учитываете, что силы на картинках нарисованы в системе координат RSQ, ускоренно перемещающейся вместе с цм?
Силу реакции склона Рейд вычислял из 2 закона Ньютона. Он использовал численное дифференцирование радиус-вектора  ЦМ, который был измерен (вычислен) относительно лабораторной системы отсчета. Эта сила не зависит от системы отсчета. На рисунках приведены оси, покоящиеся относительно склона. Это "мгновенная" система отсчета. В ней измеряется угол между вектором силы реакции опоры и нормалью к поверхности склона в данной точке и в данный момент.
 
Цитата
nick5t написал:
Силу реакции склона Рейд вычислял из 2 закона Ньютона. Он использовал численное дифференцирование радиус-вектора  ЦМ, который был измерен (вычислен) относительно лабораторной системы отсчета. Эта сила не зависит от системы отсчета. На рисунках приведены оси, покоящиеся относительно склона. Это "мгновенная" система отсчета. В ней измеряется угол между вектором силы реакции опоры и нормалью к поверхности склона в данной точке и в данный момент.
Текст Рейда я понял таким образом, что движущиеся ускоренно векторы RS (так он их определяет на стр. xxi) в данном случае не система отсчета, а просто удобные для анализа векторы, по которым естественным образом раскладывать внешние силы, с целью анализа их влияния на лыжника. Например, с их помощью можно дать определение угла бокового наклона центра масс по формуле [3.9].
 
Цитата
nick5t написал:
Для произвольной системы материальных точек нет никакой возможности определить угловое ускорение.
Конечно, вы правы. В случае лыжника нужно говорить не об угловом ускорении, а о скорости изменения момента импульса и не об угловой скорости, а о моменте импульса. Желание сказать попроще и менее громоздко привело к ошибке.
Цитата
AlexanderJ написал:
В случае лыжника ситуация иная. Его угловая скорость периодически меняет знак, то есть проходит через ноль. Точку на трассе, где угловая скорость равна нулю, естественно принять за определение апекса поворота.
Мое определение апекса как точки, в которой угловой момент обращается в ноль некорректно. Будучи вектором, он может быть периодическим и в то же время вообще в ноль не обращаться. Корректнее будет определить апекс как точку, в которой обращается в ноль проекция момента импульса на скорость ЦМ.

Относительно двухзвенной модели отвечу попозже.
 
Цитата
AlexanderJ написал:
Цитата
nick5t написал:
Для произвольной системы материальных точек нет никакой возможности определить угловое ускорение.
Конечно, вы правы. В случае лыжника нужно говорить не об угловом ускорении, а о скорости изменения момента импульса и не об угловой скорости, а о моменте импульса. Желание сказать попроще и менее громоздко привело к ошибке.
Цитата
AlexanderJ написал:
В случае лыжника ситуация иная. Его угловая скорость периодически меняет знак, то есть проходит через ноль. Точку на трассе, где угловая скорость равна нулю, естественно принять за определение апекса поворота.
Мое определение апекса как точки, в которой угловой момент обращается в ноль некорректно. Будучи вектором, он может быть периодическим и в то же время вообще в ноль не обращаться. Корректнее будет определить апекс как точку, в которой обращается в ноль проекция момента импульса на скорость ЦМ.

Относительно двухзвенной модели отвечу попозже.
Я еще раз посмотрел вашу статью. В целом она мне понравилась, но, как говорит Виктор: "истина дороже".
В статье вы уж слишком сильно все упростили. Конечно у вас нет прямых ляпов как в забавной "научной" статье Леготина и Ривлина. Но у вас нет и достаточно подробной математики. Есть только "пальцевые" оценки. Но они очень грубые. Особенно это касается вашей оценки для радиуса траектории цм лыжника. И если вы анализировали вариант модели "inverted pendulum", то ваши выводы  неверны. Я говорю о ваших выводах об условиях резаного ведения.
Вообще задачка только кажется простой. В вашем уравнении (1) известна только сила тяжести. Ускорение цм и сила реакции склона неизвестны. И вычислить их не так просто, особенно в системе отсчета, связанной со склоном. Гораздо проще все выглядит в неинерциальной системе. Тем более, что Эйнштейн эти системы реабилитировал уже давно.
Если в вашей модели масса лыжника сосредоточена в его цм, а сам лыжник - это невесомый стержень(модель- перевернутый математический маятник), то сила реакции склона при любом угле закантовки и будет перпендикулярна плоскости лыжи. То есть критерий врезания в этой модели формально выполняется при любом угле закантовки. Поэтому в рамках этой модели невозможно ответить на вопрос о врезании лыжи.
Если же вы рассматриваете модель в которой учитывается распределение массы лыжника, например, в первом приближении, лыжник представлен как однородный жесткий стержень (это более реалистичная модель) то сила реакции склона при любых углах закантовки будет направлена "ниже" цм лыжника и для такой модели резаное ведение в принципе невозможно при любых углах закантовки.
Я получил этот результат несколько лет назад, но не стал тогда оформлять этот материал в виде статьи. Не смог придумать как это сделать с минимумом математики. Но этот материал есть в обсуждениях на скиру.
Таким образом, можно утверждать, что резаная дуга при отсутствии ангуляции теоретически невозможна даже в "равновесном" варианте. Хотя и при ангуляции как положении резаное ведение также невозможно в широком диапазоне углов закантовки.
Поэтому на первый план выходят эти самые "вращения", которыми вы пренебрегли. Не ангуляция как положение, а именно вращения одних частей тела лыжника относительно других. Именно "вращения" обеспечивают саму возможность резаного ведения лыж. Они же обеспечивают управление поворотом со стороны лыжника.
Что же касается того, что спортсмены начинают загружать лыжи при угле закантовки в 30 и больше градусов, то это чистое следствие динамики спортивного резаного поворота.
По данным Рейда в слаломном повороте лыжи почти полностью разгружены до угла закантовки 30-40 градусов. Это теоретически предсказывает уже самая простая модель - перевернутый математический маятник. Расчеты есть в моей статье 2014 года.
Изменено: nick5t - 20.12.2021 22:25:42
 
Цитата
nick5tЕсть только "пальцевые" оценки. Но они очень грубые. Особенно это касается вашей оценки для радиуса траектории цм лыжника.

Это мы уже выяснили, оценка радиуса неверная.

Цитата
nick5t написал:
ваши выводы  неверны. Я говорю о ваших выводах об условиях резаного ведения.

Какие именно выводы неверны?

Цитата
nick5t Ускорение цм и сила реакции склона неизвестны. И вычислить их не так просто.

Это вообще невозможно вычислить в общем случае, потому что они регулируются самим лыжником по своему разумению, исходя из стоящей перед ним задачи.


Прошу прощения за задержку с ответом, очень мало свободного времени.
 
Цитата
AlexanderJ написал:
Прошу прощения за задержку с ответом, очень мало свободного времени.
Во прикол. Если чел такой занятой, что может отвечать собеседнику не чаще, чем раз в месяц, зачем он вообще что-либо пишет в чат??
 
Обычно могу чаще.
В последнем сообщении Ника не было ни одного вопроса.
Вообще думаю, лучше обсуждать предмет, а не людей.
Изменено: AlexanderJ - 20.01.2022 22:02:54
 
С такой периодичностью в этом веке и в этом жанре невозможно обсуждать ни людей, ни предмет
Страницы: Пред. 1 2 3 4 След.
Читают тему (гостей: 1)