单板滑行线路的物理原理和实现_生活中的物理-查字典物理网

如果就是比速度的话，无疑直放是最快的，因为直放就是利用重力来加速，只要克服摩擦阻力和空气阻力，剩下的重力分力虽然不算很大，但是只要作用在滑雪者身上的时间够长，总能得到最高的速度，当然，速度越快，摩擦阻力也会相应越大。因此，无论是双板还是单板，在创造最快的世界纪录时，都是靠直放得到的。但是无论是平时自由滑，还是竞技比赛，都是要转弯的。那么在这种情况下，要怎样控制速度（加速，减速，匀速都是对速度的控制），来达到所追求的弯道效果，就是滑行技术。

与我们平时所说的C弯，S弯，G弯所不同的是，通常我们滑行出来的轨迹都是螺旋线，又称螺线。自然界中螺旋线是广泛存在的，在各种曲线中，螺旋线起到了省材，节约能量消耗的作用。

雪板立刃后发生形变，投影是处在一个圆柱面内，而在柱面内，过柱面上两点间的各种曲线中螺旋线长度最短，这也是为何竞技比赛中的线路是螺旋线的原因之一，也就是我们提到的长逗号线路。不同的是自由滑通常的螺线半径变化是由外向内，这样有利于使用重力减速，而在比赛中采用螺线半径变化是由内向外，这样有利于利用重力维持速度。两种不同的对于螺线的使用方式，也是自由滑和竞技滑的区别。

常见的螺线：

等速螺线（阿基米德螺线），极坐标形式： ρ = aθ

渐开线

等角螺线（对数螺线）：等角螺线是大自然界最常见的螺线。比如老鹰就是以等角螺线的路线接近猎物的。

竞技滑：

在三种形式的螺线中，在竞技比赛时，由于旗门的位置是根据雪道坡度和项目的规定而制定的。雪板也是相对统一的，因而出现的线路通常也都是固定的。通常等角螺线是比较常见的线路，因为这种螺线是在加速过程中出现的。而等速螺线和渐开线则在自由滑中更容易出现，因为会利用重力对雪板施加更多的压力，但上述两种螺线也是匀速和减速条件下更容易出现的螺线。

在竞技比赛中，旗门之间的通过线路，从理论上来说是直线最短，但直线在坡面上的时候很难控制下落时的方向，以及之后绕旗门时的速度。并且单板回转的比赛里，有一条犯规取消比赛资格的规定非常明确：

没有在旗门的外侧进行转弯

turn not executed on the outside of a gate

这样也就从规则上排除了直线线路的选择。

因此如何合理的保持速度，稳定的通过旗门，缩短距离，并且能够利用重力进行加速。这是现代单板回转比赛的主要技术目标。为了实现这些目标，也就出现了提前释放和提前立刃，以及抽腿低姿释放压力换刃等一系列技术点。在入弯阶段雪板方向的变化更多，因此应该在入弯阶段就开始走刃，通过发力蹬伸踹弯雪板控制弯道半径。这能让选手在离开滚落线的时候处于加速状态，并在旗门之前就完成一个弯的70%。为了达到这个效果，在刚开始一个转弯的时候雪板就必须立刃。时机适当的Cross-through动作配合伸展及侧倾和反弓，使得在力量实际压在板边之前身体就已经倾向弯道内侧，而反弓使得雪板板边压力更加集中，稳定性更好，然后配合Push，绕过旗门后马上释放压力，在雪板通过滚落线之前就要做好提前释放的准备，不要让重力继续参与雪板走刃回山造成降速，而是要利用重力和雪板弹性释放来加速，进入所谓“飘”和“顺”的调整过程，这个调整过程要尽可能的短暂，或者空中完成，“飘”是线路上的速度保持，“顺”是方向上的调整，两种状态都要尽可能的短。此时路线就会呈长逗号状。从立刃到加压到释放的过程，转弯半径的变化和立刃角度，对雪板施压，雪板的形变有关，总体的弯道的半径变化，和选手在这个阶段的位移在垂直和平行滚落线上的分解，以及位移的加速过程，弯道轨迹变化更接近于等角螺线。

竞技滑，加速的过程体现在入弯立刃后蹬板施压，但这个过程要与提前释放结合。否则通过滚落线后仍然持续施压，效果就会适得其反。在这个期间，重力的分力方向始终沿坡面向下，和选手运动的大方向保持一致，是属于给雪板加速的动力，此时滑雪者的质量会帮助抵消部分阻力，滑雪者的质量越大，意味着所受到的重力就越大，相对于体重轻的滑雪者受到的阻力影响就越小，更容易达到一个更高的速度。但就蹬板而言，靠的是弯道半径的变化，引起的弯道速度的变化，而释放雪板的弹性形变，虽然依然和体重相关，但是运动员在选择雪板的时候，都要考虑体重的因素来选择雪板的硬度弹性。因此雪板回弹的影响，相对于阻力的影响可以忽略。雪板的回弹，会应用在调整的过程中，利用短暂的滞空，迅速摆动雪板到下一个入弯的点。特别是在hard turn的时候，都会利用这种技术通过。

自由滑：

自由滑与竞技滑的最大不同就在于，自由滑是控速，省力的滑法（因为对于自由滑来说，可能要滑上很长时间，合理的使用体能和力量也是自由滑高手的能力体现），与竞技滑的目的有本质的不同，首先它不像竞技滑去那样的通过push雪板改变弯道半径，其次它会充分利用重力去给雪板施压，然后通过对势能的改变来控制速度。

因此，在雪板通过滚落线以后，自由滑并不急于释放，而是继续顺着雪板的转弯，此时离心力和重力的分力方向一致，两个力同时作用于雪板，会造成弯道半径缩小，形成等速螺线或渐开线的线路。与竞技滑不同的是，竞技滑的小半径弧线是蹬板push出来的，然后迅速释放，因此是由小变大，重力分力变为给雪板加速的力。而自由滑是利用重力分力，顺着雪板压出来的，因此会发生穿过滚落线回山的情况，这时势能发生变化，雪板的弹力，重力的分力和雪板的运动大方向相反，因此是减速，或者是可控不加速的运动。当然此时也可以利用雪板的回弹换刃。我们通常看到的自由滑，都是滑手在利用雪板，顺着雪板走刃，不主动发力，速度基本是匀速，无论在任何陡坡下都是匀速进行滑降的。因此在总体的弯道的半径变化，和滑手在这个阶段的位移在垂直和平行滚落线上的分解，以及位移的匀速过程，弯道轨迹变化更接近于等速螺线。

竞技滑的速度和换刃频率要大于自由滑，自由滑的半径则更大，利用雪道更充分。竞技滑更容易产生身体的晃动和摆动，自由滑则有更长的时间来控制身体姿态。竞技滑更加难控制，是加速的过程，在不同的赛道阶段有不同的处理方式，其中要根据赛道的安排，出现加速，调整，再加速的过程。而自由滑则面对的是更多变的地形，但处理起来更加放松。无论是自由滑，还是竞技滑，都要学会利用雪板的弹性。遵循物理规律来控制弯道的形状，自主的控制速度。

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