Велосипедист должен преодолеть три силы сопротивления (рис. 15.36): силу сопротивления встречного потока воздуха; Рис. 15.36. Посадка велогонщика
Рис. 15.37. Мышцы, участвующие в процессе езды велосипедиста: А — дыхательная мускулатура, Б — мышцы, участвующие в перемещении педали вниз,В — мышцы, участвующие в перемещении педали вверх
— силу трения качения (см. рис. 6.5, табл. 6.2); — сталкивающую силу при подъеме на гору. Внешним силам сопротивления спортсмен противопоставляет силу своих мышц, правильную посадку и пр. На рис. 15.37, показаны мышцы, работающие в процессе нажимания на педали. Главное препятствие для преодоления дистанции — встречный поток воздуха. Чем выше скорость, тем больше сила сопротивления встречного потока воздуха. Сопротивление воздуха можно уменьшить несколькими способами. Сила сопротивления воздушного потока fb зависит от следующих факторов: А — величина поверхности сопротивления, которую можно изменить посадкой; Кc — коэффициент сопротивления, который зависит от обтекаемости фигуры велосипедиста и от величины поверхности одежды; — плотность воздуха, которая на равнине примерно постоянна, а в горных районах несколько ниже; V2 — квадрат скорости. Сопротивление воздуха растет, следовательно, не пропорционально скорости велосипедиста, а гораздо сильнее. При встречном ветре эта сила увеличивается, при попутном — уменьшается, что дает уменьшение или увеличение скорости. Для уменьшения силы сопротивления встречного потока воздуха необходимо сесть так, чтобы поверхность (А), которую вы занимаете, была относительно небольшой. В спринте — предпочтительно совершать (принимать) горизонтальную посадку. Для уменьшения сопротивления воздуха используют (применяют) специальные шлемы и обтекаемые костюмы (комбинезоны). На скорость перемещения велосипедиста влияет сила трения качения (трение шин о покрытие шоссе). Чем тяжелее велосипедист, тем больше трение качения, а также чем толще шины и меньше они накачаны — тем больше трение качения. Влияют на скорость велосипедиста также качество покрытия шоссе, размер колес. Сила трения качения Fmр зависит от следующих факторов: — Fн — нормальная сила соответствует весу спортсмена с велосипедом, если он направлен перпендикулярно к поверхности, по которой происходит перемещение; — r — радиус колес; — f — расстояние между теоретической точкой опоры шины и фактической точкой встречи шины с поверхностью, по которой происходит перемещение. Отсюда имеем формулу: Посадка велосипедиста во время шоссейной гонки должна быть максимально обтекаемой и в то же время не мешать работе внутренних органов (рис. 15.38). Посадка велосипедиста на подъеме может быть такой: 1) кисти рук на тормозных рычагах; 2) кисти в центре руля, обхватывают его снизу; 3) положение, при котором переносится центр тяжести тела. Во время подъема скорость небольшая, решающую роль приобретает сталкивающая сила, а сопротивлением встречного воздушного потока можно пренебречь.
Рис. 15.38. Посадка велосипедиста при шоссейных гонках
Для сталкивающей силы (F.) решающими являются следующие факторы: G — суммарный вес спортсмена с велосипедом; l — длина пути; h — высота подъема на 100 м пути
Чем больше вес спортсмена с велосипедом и крутизна подъема (например, при перепаде высот 6 м на 100 м подъема — 6%), тем больше сталкивающая сила. При выполнении поворота возникает центробежная сила, величина которой зависит от трех факторов: 1) чем больше скорость и вес спортсмена с машиной и чем меньше радиус закругления, тем больше центробежная сила; 2) для противодействия центробежной силе следует наклониться вместе с велосипедом в сторону закругления. На рис. 15.39 показаны центробежная сила и направление взаимодействия других сил, возникающих при прохождении виража; 3) в зависимости от формы виража и скорости необходимо наклониться так, чтобы угол между велосипедом и поверхностью трека составлял от 70° до 110°. В идеальном варианте он должен быть равен 90°. Но в некоторых ситуациях гонщик должен ехать по треку медленно, например, в спринте, парной групповой гонке и т. д. В этих случаях при слишком маленькой скорости можно упасть, так как колесо соскользнет вниз. При медленной езде или попытке полностью остановиться центробежные силы незначительны или даже равны нулю, а значит наклоняться на вираже нельзя.
Рис. 15.39. Силы, действующие на велосипедиста при прохождении виража:F— центробежная сила, FH — нормальная сила, R — результирующая, α — угол крутизны трека, Fc — сталкивающая сила, β — угол наклона
Преимущество езды сверху заключается в возможности использовать сталкивающую силу (Fc) для значительного увеличения скорости. Сталкивающая сила прямо пропорциональна высоте кривой (h) и весу велосипедиста с машиной (G).
Чем тяжелее спортсмен и чем выше располагается он на вираже, тем больше сталкивающая сила. Преимущество будет на стороне гонщика, если при выходе из финишного виража он окажется в верхней его части на одном уровне с соперником.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Велосипедный спорт» з дисципліни «Біомеханіка»
