С Новым годом
Много проб и ошибок все еще делается для достижения оптимального скольжения на гоночных лыжах. Инженер ETH теперь смог показать, что скольжение в основном зависит от образующихся водяных пленок и площади контакта. Первый шаг к оптимизации лыжных баз по физическим причинам.
Лыжный сервис до сих пор напоминает алхимию. Один из служащих не то чтобы берет требовательные доски в постель, но берет их в свою комнату, а его коллега клянется холодной ночью в снегу за досками. Кроме того, основания иногда аккуратно полируют, но при необходимости можно пройтись по ним стальной щеткой.
Эта ситуация не устраивает производителя, а также раздражает инженера. В конце концов, не может быть, чтобы лучшее понимание физических условий не могло улучшить скольжение лыж. То же самое сказала группа исследователей из Швейцарского федерального института исследований снега и лавин в Давосе, в которую также входит Лукас Бёрле, исследователь ETH в области материаловедения. Поэтому Bäurle проанализировала систему «база-смазка-снег» в рамках проекта KTI совместно с производителем лыж Stöckli и компанией по производству мазей Toko.
Испытания устройств вместо полевых испытаний
Для своих экспериментов исследователи SLF не позволяли трещинам на лыжах приближаться к тестовой трассе несколько раз с разными лыжами в полевых испытаниях - что в остальном является стандартным - но создали испытательную установку в холодной лаборатории на их институт. В этих условиях можно устранить разрушительные факторы людей, ветра и погоды и одновременно увеличить объем данных. Тестовое устройство, так называемый трибометр, состоит из поворотного круга с ледовой дорожкой, по которой скользит миниатюрная лыжа. Это позволяет точно определить трение между лыжами и льдом.
Данные измерений перетекли в модель зоны контакта между поверхностью лыжи и снегом. Анализ Бёрле показал, что решающим фактором при скольжении является водяная пленка, которая возникает из-за трения между лыжами и снегом.
Так что очень низкий коэффициент трения для лыж, составляющий минимум 0,03, неудивителен. Однако это сильно зависит от условий и выше, например, при холодном снегу. Численная модель предсказывает, что толщина водяной пленки увеличивается с повышением температуры снега и, следовательно, трение уменьшается.
Минимальный контакт со снегом
Тем не менее, водяная баня - не лучшая площадка для бега. Потому что Бёрле также смог продемонстрировать, что, помимо водной пленки, фактическая контактная поверхность оказывает влияние на скольжение. В случае с водой площадь контакта была бы практически стопроцентной - и это было бы недостатком: чем меньше площадь контакта, тем меньше будет трение и соответствующая потеря скорости.
Возможно, это также ответ на вопрос, почему женские лыжи показали лучшие результаты, чем мужские, в некоторых полевых испытаниях. Потому что последние были просто длиннее и имели больше контакта. Что касается полевых испытаний, то в целом было показано, что как лабораторные эксперименты, так и модель группы SLF очень хорошо соответствовали результатам полевых испытаний.
Может скоро на практике
Но что это означает на практике? В случае сухого мелкозернистого снега, по словам Бойрле, лыжная база также должна быть мелкозернистой. Это позволяет уменьшить площадь контакта. С другой стороны, для старого или мокрого снега с крупными зернами рекомендуется более крупнозернистая основа.
То, как должна выглядеть оптимальная структура лыжи или парафина, еще предстоит проверить. Но ясно одно: способность лыж к скольжению принципиально определяется физикой. В настоящее время выясняется степень влияния химического состава поверхности покрытия.
На вопрос, как быстро эти новые знания можно применить на практике, исследователь ETH ответил, что это может произойти в течение нескольких месяцев. Он предполагает, что Штёкли, возможно, уже готовит свои лыжи к Олимпиаде в Турине этой зимой. © ЭТН Лайф