Учебный проект Искусство точного расчёта

Сид:Надо бы спортом заняться! Надо пробовать себя во всем. Не так ли? Может рекорд какой побьем. Скорей же, на встречу знаниям,     
приключениям и спортивным достижениям!

Этап II.«На коньках хоть на край света…»

Сид: Диего, спорим я быстрее тебя окажусь около вон той горы?
Диего: А вот и поспорим! На счет три. Раз, два, три!

Сид: Как так? Я так долго тренировался и все напрасно.
Диего: Не расстраивайся, твоя проблема не в том, что ты что - то делаешь не правильно. Кстати, где ты взял такие коньки?
Сид: нашел, а в чем дело?
Диего: В этом то и дело! Качество лезвия коньков не менее важно.

«Мелочи важны.»

Физика является незаменимым другом фигуристов. Каждому из нас приходилось видеть один из красивейших элементов фигурного катания – пируэт, но далеко не каждый догадывается о том, что этот элемент основан на точном расчете. В этом случае «работает» закон сохранения количества движения. Полный момент количества движения состоит из момента количества движения корпуса и момента количества движения вытянутых рук. При опускании рук их момент уменьшается до нуля, при этом увеличивается момент количества движения корпуса, в результате чего возрастает скорость вращения. Спортсменам этих видов спорта необходимо знать законы физики связанные с характером взаимодействия конька со льдом, чтобы достичь высоких результатов на олимпиаде. Они зависит от трех основных факторов: силы трения, положения вектора силы тяжести тела относительно опорного конька и сгибательно - разгибательных движений толчковой ноги.

Одна из ведущих голландских фирм «RAPS», выпустила опытную партию беговых коньков с регулируемым наклоном лезвия. Этой фирме вообще свойственно стремление к экспериментированию и поиску наиболее совершенных конструкторских решений. Среди них: «клапы», лезвия с дугообразным ребром скольжения и вот теперь – регулировка наклона. Не ожидает ли нас опять «голландский» сюрприз на Олимпиаде? При прочих равных условиях и возможностях, качество спортивного инвентаря определяет всё. Получим и мы такой инвентарь, но – чуть позже, как это случилось с «клапами». Сама возможность изменения угла наклона лезвия, позволяет свести к оптимальному минимуму коэффициент трения скольжения. А это - огромный резерв повышения скорости. Нисколько не умаляя достижения голландцев в этой области, следует упомянуть о том, что первые коньки с регулируемым наклоном лезвия изобретены у нас.

                                                     Нужно быстро разогнаться,
                                                     Темп всю трассу не снижать,
                                                     И при этом постараться
                                                     Равновесье удержать.

«На кончике лезвия.»

Существуют различные типы коньков:

1.Фигурные коньки.

Так называемые, «фигурные коньки» —— используются в фигурном катании. Отличительная особенность этих коньков — выпуклая форма лезвия и специальные зубцы на переднем конце, которые помогают фигуристам при выполнении сложных элементов.

2.Хоккейные коньки.

Хоккейные коньки — коньки для игры в хоккей с шайбой или в хоккей с мячом. Разделяются на коньки со съёмным лезвием, и литым лезвием. Съёмное лезвие предполагает возможность его замены или соответствующей настройки. Лезвия изготавливаются, как правило, из никелированной или хромированной стали. По длине они совпадают с ботинком. Также разделяются по степени защиты и манёвренности конька по предназначению для игроков или вратарей.

3.Прогулочные коньки.

Коньки, которые напоминают фигурные или хоккейные модели. Отличие таких коньков заключается в том, что они более комфортные. Мужские прогулочные коньки похожи на хоккейные, а женские — на фигурные модели. Используются для любительской игры или простого катания.

4.Конькобежные коньки.

Они представляют из себя низкий ботинок из многослойного углеволокна (карбон) или стекловолокна, отделанный тонкой кожей, к которому крепится съёмная система лезвий с шарниром в передней части и свободной подпружиненной задней частью. Отличаются от остальных видов коньков большей длиной лезвия, большим радиусом скругления лезвия, а самое главное тем, что это единственные коньки с подвижным лезвием. Своё официальное название «клап» коньки получили за характерный звук, который издаёт лезвие, когда после толчка спортсмена пружина возвращает его обратно к ботинку. Величина овала лезвия конька (радиус кривизны) составляет около 22 метров.

5.Коньки для шорт-трека.

Коньки для участия в соревнованиях по шорт-треку, спортивной дисциплине, родственной конькобежному спорту. В отличие от конькобежных коньков «клапов» эти коньки имеют неподвижное, жёстко зафиксированное более короткое лезвие, установленное на ботинок с некоторым смещением в сторону, для более быстрого прохождения поворотов на маленьком круге. Материал самого ботинка у шорт-трековых коньков зачастую идентичен «клапам», но форма сильно отличается и рассчитана на более агрессивное прохождение поворотов. В шорт-треке величина овала лезвия конька составляет около 11 метров, помимо этого у коньков для шорт-трека есть боковая кривизна.

Для изготовления лезвия коньков используют такие типы стали: легированная, нержавеющая, углеродистая и высокоуглеродистая.

Легированная сталь — сталь, в которую для придания прочностных и других характеристик добавляют различные элементы. Легирование позволяет увеличить коррозионную стойкость и повысить твердость. Основными легирующими элементами в сталях для лезвий являются хром (хромированная сталь) и никель, марганец (для повышения твердости).

Нержавеющая сталь — сталь с добавлением хрома, который значительно повышает стойкость стали к коррозии. Но стоит отметить, что добавление элементов, придающих сильные антикоррозионные свойства, снижает твердость лезвия.

Углеродистая сталь — это сталь с небольшим содержанием углерода. Вообще углерод всегда содержится в стали. Разница лишь в его количестве. Чем больше углерода, тем выше твердость лезвия.

Высокоуглеродистая сталь — сталь с высоким содержанием углерода. Повышенное содержание углерода в стали придает ей высокую степень твердости.

Сид: Я и не предполагал, что это так важно. Диего, а кто самые быстрые конькобежцы?
Диего:Насколько я знаю, это Джереми Вотерспун (Канада) установил новый рекорд среди конькобежцев на дистанции 500 м, пробежав ее за 34,76 
с в Канаде 20 февраля 1999 г. Среди женщин на дистанции 500 м рекорд (37,55 с) установлен Катрионой Ле Мей Доун (Канада) в Канаде 29 декабря 
1997 г. Ян Бос (Нидерланды) пробежал километровую дистанцию за 1 мин 8,55 с в Канаде 21 февраля 1999 г., поставив таким образом рекорд скорости 
среди мужчин. Среди женщин рекорд на километровой дистанции принадлежит Моник Гарбрехт (Германия), которая пробежала дистанцию за 1 мин 15,61 с 
в Канаде 21 февраля 1999 г.

«Хороший лед - залог успеха»

Мы все любим кататься. Секрет возникновения и популярности коньков кроется в их чудесной способности скользить по льду. А почему лед скользкий? Может быть потому, что он гладкий?

А возможно, секрет в другом - в образовании тоненькой пленке воды между ледяной поверхностью и лезвием конька? Пленка воды тоньше папиросной бумаги, но без нее не было бы скольжения . Но как же в морозный день могла появиться вода под лезвием конька? И почему лезвия коньков остро заточены? Ответ на эти "почему" дает современная теория скольжения . Согласно этой теории при движении конькобежца по льду возникают силы трения, причем, механическая энергия сил трения переходит во внутреннюю энергию льда. Именно за счет повышения внутренней энергии лед в точках соприкосновения с коньком расплавляется, образуется пленка воды, которая выполняет роль смазки и облегчает скольжение. Затачивают же лезвия коньков также с целью увеличения давления на лед.

В новом конькобежном сезоне 2010-2011 гг. компании консорциума, являющиеся профессионалами в области строительства инженерных систем спортивных сооружений для зимних видов спорта, осуществляют техническую поддержку лидеров конькобежной сборной России в вопросах достижения более высоких результатов с помощью совместного внедрения новых технологий скольжения, аэродинамики воздуха, подготовки и исследования качества и технологии приготовления льда. Обобщение опыта создания конькобежных стадионов показывает: оптимальное соотношение температуры ледовой поверхности и параметры воздушной среды определены независимо друг от друга разными инженерными группами мира как в результате проведения научных исследований, так и практических результатов эксплуатации спортивных сооружений. Однако процесс проектирования и инсталляции конькобежных арен обладает массой на первый взгляд незначительных деталей, которые в конечном итоге существенно влияют на качество льда и определяют будущее место стадиона в мировом рейтинге. Например, строительство многофункционального стадиона с конькобежной дорожкой и специализированного конькобежного стадиона — близкие, но вместе с тем разные задачи с точки зрения требований к ледовой поверхности, параметрам микроклимата, техническим характеристикам систем хладоснабжения, вентиляции и кондиционирования. Кроме того, вся система хладоснабжения, вентиляции и кондиционирования в многофункциональном стадионе должна иметь возможность изменять свои параметры с целью создания оптимального льда для каждого отдельно взятого вида спорта. Совместная задача, которая стоит сегодня как перед спортсменами, так и перед специализированными организациями, осуществляющими строительство конькобежных овалов, заключается в том, чтобы российские конькобежцы получили самый быстрый и качественный лед и смогли не только подготовиться к Олимпийским играм в Сочи, но и показать в 2014 году самые достойные результаты, а данный проект позволит им быстрее выйти на свой собственный лед уже подготовленными к качественно новому уровню выступлений на международной арене.

От авторов:

 Сид: Устал я! Конькобежный спорт явно не для меня. Надо что-нибудь поспокойнее...Знаю! Керлинг! Отличный вид  
спорта. Думаю подробно о нем мне расскажут Крэш и Эдди.

Олимпийские игры
Год	 Игры	Победы	Поражения
2002	 9	1	8
2006	 9	5	4
2010	 9	3	6
2014	 9	3	6

Всего	 36	12	24

Главная особенность керлинга в том, что во время броска команда может воздействовать на движение камня по льду, натирая лед перед ним.

1.Если камень движется достаточно быстро, необходимо повышать интенсивность движений, так как тогда удастся протереть каждый участок льда 
больше чем один раз, повысить его температуру и создать водяную пленку, по которой камень прокатится дальше.
2.Если же камень движется медленно, следует прикладывать больше давления, чтобы обрабатывать каждый участок поверхности не один раз, с тем же эффектом.

Сид: Крэш и Эдди! Я бы хотел узнать секреты такого зимнего вида спорта, как керлинг.
Крэш и Эдди: Что ж, так и быть, поможем. Но для начала, мы бы хотели знать, как ты думаешь, что в керлинге главное?
Сид: Хм, «без спешки и с зорким глазом». Возможно в этом весь секрет?
Крэш и Эдди: В этом тоже. Но это далеко не главное. Сейчас мы расскажем тебе все в мельчайших подробностях.

Здесь побеждает тот, кто был точнее,
И тот кто был в стратегии умнее,
Который всех быстрей сообразил
И в эндах центр дома поразил.

Итак, мы доказали, что физика-незаменимый помощник в борьбе за олимпийские медали в керлинге.

Сид: Ничего себе! Я и не знал. 
Крэш и Эдди: А ты думал! Некоторые еще и удивляются, почему у них не получаются такие "элементарные вещи".
Сид: Я искренне благодарен вам за помощь. Теперь я знаю все об этом уникальном виде спорте. Теперь надо все это проверить на практике.Тогда уж мне точно равных не будет!