la fisica e lo sci alpino

LA FISICA E LO SCI ALPINO
FRANCESCO FRANCESCHETTI
Facoltà di Scienze Motorie
Università degli Studi di Bologna
tel: +39 348 7412002
e-mail: [email protected]
La forza di gravità
“attira” ogni corpo verso il centro della Terra

Ogni corpo ha un PESO
La forza di GRAVITA’ è il motore nello sci alpino
Max pendenza, traiettoria rettilinea
Solo p2 fa muovere lo sciatore
Pendio ripido (α→90º): p2 = p
Max pendenza: equilibrio
Baricentro-centro di massa
CURVA: velocità longitudinale + trasversale
Una Forza centrifuga (Fcf ) spinge all’esterno lo sciatore
allo stesso tempo una Forza centripeta (Fcp)
spinge lo sciatore verso centro curva mediante il vincolo sci-neve
sbandamento
a
laterale
Conduzione
Mediante
vincolo
b
Al cambio spigoli (A):
1) rc =  (sci piatti)
2) baricentro allineato
con verticale sci
3) Fcf = 0
Al punto max traslazione baricentro (B):
1) rc minimo
2) MFcf massimo
Sbandamento
1) grande attrito (lamina+soletta)-neve
2) grande dispersione energia cinetica (di moto)
3) vincolo sci-neve imperfetto
Conduzione
1) poco attrito lamina-neve
2) bassa dispersione energia cinetica
3) vincolo lamina-neve efficace (presa spigolo)
Traiettoria curvilinea
Conduzione

presa di spigolo + deformazione sci

lamina intaglia un arco nella neve
Forza centripeta Fcp
Generata dal movimento trasversale del corpo
ovvero spostando il baricentro verso il
centro curva
richiede
il vincolo spigolo (lamina)-neve
Fcp è applicata nel vincolo
Fcp: vincolo gomma-asfalto = lamina-neve
Distribuzione carico

bontà aderenza
Una sola esatta distribuzione carico

Pressione ottimale rispetto a:
1)
2)
3)
4)
velocità ingresso
pendenza terreno
raggio curva
proprietà meccaniche sci

Corretta deformazione sci

Efficace vincolo spigolo-neve

Curva condotta
Lo sciatore sente la Fcf
Fcf è applicata nel baricentro
Fcf dipende da:
M sciatore
v2 sciatore
1/rc traiettoria (rettilineo: rc = )
2a metà curva: maggiore traslazione
baricentro (max  ¾ curva)
Elasticità attrezzo
Flessione sci → arco (ampio) spigolo-neve
N.B.: per v crescente → Φ cresce → Fcp cresce → reazione
vincolo diminuisce  Fcp & Fcf dominano l’equilibrio
Sciancratura
Sullo sci caricato, la
sciancratura determina:
1) rc arco spigolo-neve
2) deformazione elastica sci
Sciancratura → raggio max
curva senza sbandamento
Neve + azioni sciatore →
raggio min curva
Forze di attrito
1) Sci-neve
2) Sciatore-aria
}
rallentano lo sciatore
AERODINAMICA
F = K*r*S*V2
• K = coefficiente numerico, dipendente dalle caratteristiche
fisiche del corpo e del moto
• r = densità dell’aria, dipendente dalla temperatura, dalla quota
e dalla pressione atmosferica
• S = superficie equivalente del corpo (non necessariamente
coincidente con la sua superficie fisica)
• V = velocità
da questa legge si desume che le forze aerodinamiche
dipendono dal quadrato della velocità, per cui, raddoppiando
la velocità, la forza resistente aerodinamica generata
quadruplica.
L’ATTRITO RADENTE
Esso non è altro che la resistenza che si oppone
allo scivolamento di due corpi in contatto tra loro
attraverso le rispettive superfici.
Dipende:
• Dalla natura delle superfici di contatto (più o
meno scabrose)
• Dalla pressione, di direzione normale, esercitata
sulle superfici di contatto
• Dall’eventuale lubrificante interposto tra le
superfici di contatto
LA NATURA DELLE
SUPERFICI
Le superfici in contatto sono:
• Il manto nevoso:
• neve fresca, neve compatta, neve
ghiacciata
• La soletta dello sci:
• Legno, plastica
LA PRESSIONE
La pressione dipende dalla entità della forza
peso che agisce normalmente alla
superficie di contatto
L’entità della forza peso dipende a sua volta
dalla inclinazione del pendio e dalla
superficie dello sci
IL LUBRIFICANTE
Tra la superficie del manto nevoso e la
soletta dello sci si frappone un lubrificante:
la sciolina.
Le scioline hanno una struttura cristallina
che varia in funzione della temperatura
della neve e della temperatura prodotta
nello scivolamento, favorendo il prodursi di
un velo d’acqua che limita l’attrito.