LA FISICA E LO SCI ALPINO

FRANCESCO FRANCESCHETTI

Facoltà di Scienze MotorieUniversità degli Studi di Bologna

tel: +39 348 7412002e-mail: france.franceschetti@unibo.it

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

Solo p2 fa muovere lo sciatore

Pendio ripido (α→90º): p2 = p

Max pendenza, traiettoria rettilinea

Max pendenza: equilibrio

Baricentro-centro di massa

CURVA: velocità longitudinale + trasversale

a

b

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

laterale

Conduzione

Mediante vincolo

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

Conduzione1) 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 corpoovvero spostando il baricentro verso il

centro curvarichiede

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) velocità ingresso2) pendenza terreno3) raggio curva4) proprietà meccaniche sci

Corretta deformazione sci

Efficace vincolo spigolo-neve

Curva condotta

Lo sciatore sente la Fcf

Fcf dipende da:M sciatorev2 sciatore1/rc traiettoria (rettilineo: rc = )

Fcf è applicata nel baricentro

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 RADENTEEsso 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.