При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

ветственно 76, 75 и 30°, у спортсменов II разряда — 55, 44 и 30°.

Сопоставляя технику бега конькобежцев II и III разрядов необходимо отметить, что в характеристиках движений испытуемых установлено только пять достоверных различий (22,7%). У спортсменов III разряда показатели времени I и II фаз на 16,0% больше, чем у спортсменов II разряда. Темп передвижения у них на 11,2%, а давление на пятку в фазе одноопорного отталкивания в начале и середине соответственно на 38 и 35,4% меньше, чем у спортсменов II разряда.

Анализируя динамограммы у спортсменов разных разрядов, можно отметить некоторые особенности в характере проявления усилий. Характер динамограмм у спортсменов I и II разрядов почти одинаков. У перворазрядников распределение усилий на носок в фазах отталкивания отличается плавным нарастанием силы, которая достигает максимального значения к концу II и началу III фазы. В фазе свободного скольжения давление на носок у спортсменов II разряда достоверно меньше. Отличие в распределении усилий на пятку заключается в большем давлении к середине II и к началу III фазы. У спортсменов II разряда наблюдается более позднее нарастание максимального усилия и неравномерное распределение усилия в I фазе, что связано с неумением полностью переносить вес тела на опору.

Динамограмма конькобежцев III разряда также имеет свои отличия по характеру распределения усилий. Спортсмены III разряда распределяют усилия на носок и пятку до середины II фазы равномерно. Затем, начиная с середины II фазы, давление на пятку, так и не увеличившись, снижается, а давление на носок к началу III фазы незначительно увеличивается (до 66 кг). Таким образом, спортсмены

III разряда нерационально выполняют ведущий элемент движения — отталкивание. Как правило, у них нет активного смещения туловища в сторону, оно заменено у них «шаганием вперед», как в ходьбе и в беге. Причина нерациональных движений кроется, на наш взгляд, в слабом уровне подготовленности отдельных групп мышц.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1. Техника движений при беге на коньках у спортсменов разной квалификации имеет существенные различия. Количество достоверных различий увеличивается у спортсменов, значительно отстоящих друг от друга по своей квалификации.

2. Техника спортсменов, близких по своему уровню подготовленности, отличается в меньшей степени. Так, спортсмены II и III разряда по техническому уровню отличаются незначительно. Различия составляют 22,1%. Спортсмены I и II разрядов имеют 41% достоверных различий, а I и III разрядов — 72%.

3. Наиболее существенные различия между спортсменами разных разрядов наблюдаются по следующим характеристикам скользящего шага: в величине давления на пятку и носок в фазах, во времени фаз скользящего шага, в длине пройденного пути за 1 фазу и скользящий шаг, в темпе передвижения и амплитуде разгибания в суставах. Выявленные особенности в структуре движении конькобежцев разного уровня подготовленности позволят сосредоточить внимание на устранении отдельных недостатков в технике, рационализации и оптимизации распределения усилий в скользящем шаге и разработке преемственной методики технического совершенствования на различных этапах становления технического мастерства конькобежцев.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БЕГОВОГО КОНЬКА СО ЛЬДОМ

Вопрос взаимодействия конька со льдом с объяснением физической природы явления «скользкости льда» рассматривается в ряде работ, например в работах известного советского ученого В. Д. Кузнецова (1947), английского физика Ф. П. Боудена (1968) и т. д.

Сам термин «скользкость льда» указывает на то, что в области контакта конек — лед очень небольшой коэффициент трения. Количественные значения коэффициентов трения (f 0,02 — 0,04) соответствуют условиям контакта твердых тел, разделенных жидкостью, или так называемому гидродинамическому тре-

нию. Таким образом, скользкость льда объясняется наличием тонкой пленки воды, образующейся на границе контакта конек — лед и выполняющей роль смазки.

Однако в имеющейся научно-технической и спортивной литературе, посвященной вопросу взаимодействия конька со льдом, отсутствует какая-либо теория, позволяющая проводить количественный анализ физических процессов, происходящих на границе контакта конек — лед.

Рассмотрим задачу об оплавлении тонкого Поверхностного слоя льда под коньком.

В процессе скольжения на границе контакта конек — лед на единице номинальной площади касания в единицу времени происходит тепловыделение с интенсивностью

,                (1)

где Р — вес спортсмена;

A_a = hl — номинальная площадь касания конька;

V — скорость скольжения;

n — ширина конька;

l — длина контактной зоны конька.

Из выражения (1) видно, что интенсивность тепловыделения в зоне контакта конек — лед при всех прочих равных условиях (одинаковый размер коньков и одинаковый коэффициент трения) зависит от веса спортсмена и скорости скольжения. Анализ показывает, что у лучших спринтеров конькобежного спорта интенсивность тепловыделения под беговым коньком достигает значений 0,8 — 1,2 МВт/м², при беге же на длинные дистанции она равна 0,6 — 0,8 МВт/м².

Выделившееся при трении тепло q распределяется в области контакта следующим образом: часть q₁ в виде удельного теплового потока направлена в конек, другая часть q₂ направлена в лед. Если тепловой поток q₁ поглощается материалом конька, то тепловой поток q₂ расходуется на образование температурного поля в поверхностном слое льда и на оплавление определенного объема льда, нагретого на поверхности контакта до температуры его плавления Т_ПЛ2. Нас будет интересовать вопрос об оплавлении льда под действием теплового потока q₂.

Время контактирования конька конькобежца с некоторой точкой льда под коньком определяется по формуле:

 t₁ = l / v

и равно 0,03 — 0,05 сек.

Поскольку это время мало, температурное поле в поверхностном слое льда можно принимать одномерным.

Принимая также, что q2=Const, имеем:

,  (2)

где v₀ — начальная температура льда;

₂ — коэффициент теплопроводности льда;

a₂ — температуропроводность льда;

z₂ — расстояние по нормали от поверхности льда;

t — время.

Под действием теплового потока q₂ происходит сначала нагревание поверхности льда на

границе контакта конек — лед до температуры плавления (Т_ПЛ2), а затем его оплавление.

Время начала оплавления (t_m) льда определяется из выражения (2) и равно

,        (3)

Время начала оплавления льда зависит от теплофизических характеристик льда (₂, а₂), разности между температурой плавления льда (Т_ПЛ2 ) и его начальной температурой (v₀) и от удельного теплового потока q₂, в свою очередь зависящего от скорости скольжения конька и веса спортсмена (при заданной геометрии конька и коэффициенте трения). Чем ниже начальная температура поверхности льда, чем меньше вес спортсмена и скорость скольжения конька, тем больше t_m .

Решение задачи об оплавлении льда под коньком показывает, что скорость оплавления льда под коньком определяется выражением:

, (4)

где r₂ — удельная теплота плавления льда;

₂ — плотность льда;

a₁ — теплопроводность лезвия конька.

Если v₀ = Т_ПЛ2 , то:

S₂ = q₂ / r₂₂ .                     (5)

Из формул (4) и (5) видно, что наличие на льду тонкой прослойки снега, имеющего малую плотность ₂, облегчает процессы оплавления под коньком.

В зависимости от значения t_m возможны 3 характерных случая контактного взаимодействия конька со льдом. Эти случаи соответствуют значениям: t_m = 0; 0 < t_m < t₁; t_m > t₁.

Рассмотрим подробнее каждый из этих случаев.

Случай 1 (t_m = 0)

Этот случай соответствует процессу скольжения конька по льду, когда начальная температура поверхности льда близка к его температуре плавления, т. е. V₀ Т_ПЛ2.

Физической моделью такого процесса скольжения является схема, изображенная на рис. 1.

В точке А в первые же мгновения контакта начинается процесс оплавления льда. В точке

В через некоторое время (t₁ = l / V) толщина расплавленной части достигает величины S¹₂. Поверхность контакта в этом случае разделена прослойкой воды по всей длине лезвия конька.

Случай 2 (0 < t_m < t₁)

Этот случай соответствует процессу скольжения конька по льду, когда начальная темпе-

ратура поверхности льда меньше температуры плавления (v₀ < Т_ПЛ2).

Оплавление льда под коньком начинает происходить в точке С, находящейся на некотором расстоянии (l₁ = Vtm) от передней точки А контакта (рис. 2).

В рассматриваемом случае на линии АС конька наблюдается контакт лезвия с твердым льдом, а на линии СВ конька поверхность контакта конек — лед разделена прослойкой воды.

Случай 3 (tm > l/v )

Этот случай соответствует процессу скольжения конька по льду при очень низкой температуре, когда оплавления льда под коньком не происходит.

Наибольшее значение температуры, при которой на границе контакта конек — лед оплавления наблюдаться не будет, можно определить из выражения:

.                    (6)

При скольжении конька по льду по мере оплавления льда в области контакта происходит погружение задней части лезвия конька в воду, так как несущей способностью обладает лишь пленка воды толщиной в десятые доли микрона.

Анализ полученных результатов показывает, что процессы оплавления льда под коньком, а следовательно, и значение сил сопротивления, возникающих на границе контакта конек — лед при скольжении, можно заранее прогнозировать. Иными словами, для каждого конкретного случая скольжения конька по льду можно создавать оптимальные (с точки зрения наименьшего сопротивления скольжению) условия оплавления льда под коньком. Конечным результатом будет достижение более высокой скорости скольжения на определенной дистанции и уменьшение времени забега.

Процессы оплавления льда под коньком зависят от:

1) интенсивности теплообразования (q);

2) распределения тепла на границе контакта конек — лед (в частности, от теплового потока q₂, направленного в лед);

Рис. 1

Рис. 2

3) начальной температуры льда (v₀) и его теплофизических характеристик (₂ , С₂, ₂);

4) состояния поверхности,льда;

5) длины контактной зоны конька (l).

Таким образом, исходными данными для выбора оптимального лезвия конька являются начальная температура и состояние поверхности льда, а также вес и средняя скорость скольжения спортсмена на определенной дистанции. Управляемые факторы: длина контактной зоны и ширина лезвия конька, марка материала лезвия конька с заданным комплексом теплофизических свойств, теплоизоляция боковых поверхностей лезвия.

Для построения соответствующих номограмм необходимо организовать широкие исследования зависимостей коэффициента трения от скорости, удельного давления, начальной температуры и состояния поверхности льда на установке, имитирующей близкие к реальным условия скольжения.

АНКЕТА-ОПРОСНИК ПО СОРЕВНОВАТЕЛЬНОЙ СИТУАЦИИ

В практике спорта очень важно учитывать различные параметры педагогического, психологического и организационного характера, влияющие на достижение результата в день

соревнований. Спортсменам необходимо объективизировать те соревновательные ситуации, в которых был достигнут высокий результат и в которых выступление признано как неудач-