m2 m1

Teorie mechaniky obratu v základních prvcích

 

Za účelem správného pochopení mechaniky obratu v základních figurách (trojka, protitrojka atd.), je vhodné provést analýzu těchto pohybů na základě zákona o zachování momentu hybnosti. V tomto případě, se rozumí, že na tělo nepůsobí vnější síly, natočením kterékoliv části těla v jednom směru, vyvoláme natočení ostatních částí těla do směru opačného. Podobný vztah existuje mezi úhly otáčení částí těla: zase spojení s nízkým momentem setrvačnosti (např. rukou) ve velkém úhlu je úhel otáčení malá jednotka s vysokým momentem setrvačnosti (zbytek těla). Tento vzor je důležité vzít v úvahu u techniky obratu.

Pro zjednodušení zkoumaného pohybu budeme ignorovat externí síly. Budeme předpokládat, že moment síly odporu, který vzniká mezi bruslí stojné nohy a ledem, se rovná nule, tj. že síla odporu chybí. V praxi velmi dobří krasobruslaři po provedeném obratu zanechají v ledu stopu jemnou jako vlas. Celkem je zřejmě, že v takových případech jsou hodnoty momentu rotační síly a vazby brusle s ledem velmi nepatrné.

Na začátku obratu provedeme ramenním pletencem tzv. proti pohyb, tj, natočení rameního pletence a rukou vůči pánevní části těla. Zákon o zachování kinetické energie říká: natočíme-li ramenní pletenec a ruce doprava, současně je vyvoláno natočení pánevní části protisměrně(doleva). Důležitě je zmínit, že se při správném provedení obratu během zpětného pohybu provede vjezd do vrcholu prvku a výjezd z něj. V praxi se často setkáváme s mylným názorem, že zpětný pohyb odpovídá pouze výjezdu z vrcholu obratu. Takže, natočení vrchní části těla v jednom směru vyvolává natočení dolní části těla do opačného směru. Potom pohybový moment natočení vrchní části těla, má stejný kinetický moment i dolní část těla: Kn = Kv.

Jelikož směr natočení vrchní a dolní částí těla je opačné, získáváme: Kn - Kv = 0/NŠN -/VŠV = 0. To znamená, že natočení vrchní části těla vyvolá natočení dolní části takovým způsobem, že obecné natočení těla chybí a jeho součtová kinetická energie se rovná nule.

Pro získání přesnějšího obrazu mechaniky obratů, je třeba uvážit vliv momentu síly odporu, který vzniká mezi bruslí a ledem. Je zřejmé, že momenty síly odporu směřují naproti zatočení brusle, tj. naproti natočení dolní části těla. V důsledku síly odporu bude oslabeno otáčení dolní části, přesněji - zmenší se kinetický moment dolní části těla. Při velké síle odporu, vzniká mezi bruslí a oporou, například při stání gumovém koberečku, a natočíme-li vrchní části těla, zjistíme, že není vyvoláno natočení dolní části s bruslí.

Podmínečně označíme ztráty kinetické energie v důsledku silové vazby brusle s ledem přes KP. Vzhledem k tomu, že síla odporu směřuje proti natočení dolní části těla s bruslí, lze napsat: Ka - / СЕ - ^Сп = 0.

Získaný poměr je vzorec obratu. Umožňuje tak analyzovat možné deformace obrazce v důsledku zbytkové rotace dolní a horní částí těla.

Příklad 1.

Kinetická energie dolní části těla má větší velikost, než kinetická energie horní části těla a kinetická energie ztrát Kn > Kv + Kp -

Prakticky to znamená, že v důsledku natočení, dolní část převažuje nad opačným natočením vrchní části. V takovém případě po obratu tělo nabývá celkově natočení do směru, v němž otáčíme stojnou nohu v obratu. Výskyt remanentní rotace těla v tomto směru vyvolává příznačnou « překroucenou » kresbu obratu (viz obr.Formy zkreslení obratů: a — přetočený)

Příklad 2.

Kn - < Kv + Kp - Kinetická energie dolní části má menší velikost, než kinetická energie horní části a kinetická energie ztrát.

V tomto případě bruslař pociťuje, že v důsledku zpětného pohybu, tj. otáčení ramenního pletence a rukou, stržení celého těla v obratu. To je důsledkem « zastavení » otáčení, které skončí tzv. nedotočením obratu (viz obr.Formy zkreslení obratů: b — nedotočený)

Zkreslení tvaru obratu úzce souvisí s okamžitým posunem osy rotace. V případě Kn ~ >Kv + Kp tj. otáčení těla stranou rotace dolní části těla, okamžité posouvá osu otáčení za hranici kruhu a vyvolává narušení rovnováhy a odpovídající zkreslení stopy (jak ukazuje obr. zkreslení obratů: a — přetočený)

V případě K < Kv + Kp okamžitá osa je uvnitř kruhu a vyvolává narušení rovnováhy v tutéž stranu a vyhovující zkreslení obrazu (viz obr.Formy zkreslení obratů: b — nedotočený)

A tak, existence rotace těla po obratu vyvolává posuv osy rotace, a v důsledku toho - narušení rovnováhy a zkreslení obrazce mimo požadvky dané směrnicemi ISU.

Jelikož při uskutečnění obratu činí části těla krasobruslaře rotační pohyb, představují zvláštnost v geometrii jednotlivých figur. Při provádění obratu částí brusle se ve styku s ledem, přesně opakuje obrys obrazce.

Jednou z kinematických vlastností pohybu je tzv. poloida. Poloidou nazýváme geometrická místa bodů momentálních středů rychlostí těla, tj. bodů, přes které prochází momentální osy rotace. Na obr. Těžiště pohybu brusle, jsou uvedeny poloidy pohybu brusle při trojkové, protitrojkovém, zvratovém, protizvratovém a kličkovém obratu.

obrat0
Formy zkreslení obratů: a — přetočený; b — nedotočený

Co je to poloida - křivka, po které se pohybuje imaginární tělo, a zdánlivé body, které v několika stupních odráží tvar a geometrickou složitost trajektorie pohybu těla. A právě proto lze udělat předpoklad tvaru poloidy v každém obratu - v trojkách, protitrojkách, zvratu, protizvratu. Z obr.Těžiště pohybu brusle, je zřejmě, že ve trojce má poloida tvar plynule zavřené křivky, umístěné uvnitř kružnice. Není nikde přerušená. To znamená, že brusle při skluzu nemění směr otáčení. U zvratu osa otáčení brusle postupně prochází body 1, 2, 3, v bodě 3 vyjíždí, potom prochází bodem 4 - střed druhého kruhu. V tomto případě je posun osy rotace brusle nejsložitější. Zvláštní složitost má změna směru otáčení brusle na konci výjezdu z obratu. Změna směru natočení brusle v tomto bodu je v praxi doprovázená narušením stopy. Nejvíce rozšířenou chybou je pozdní změna směru skluzu s charakteristickým eSkovým tvarem stopy.

Analogický tvar poloidu v protizvratu. Rozdíl je pouze v tom, že změna směru otočení brusle vzniká před obratem. Křivka poloida je v tomto bodě otevřená, a právě v tomto místě obrazce se nejčastěji setkáváme s deformací stopy. Zpravidla je to vjezd do tvaru eSka k obratu.

obrat1
Těžiště pohybu brusle: a) trojka, b) protitrojka, c) zvrat, d) protizvra

Jelikož v protizvratu je nejsložitější úsek (změna směru skluzu) umístěn do zvratu, ale ne za, jak je tomu u zvratu, proto jej krasobruslaři projíždí skoro ve statické pozici. Ve výsledku se protizvrat provádí lehčeji, než zvrat, kde změna směru skluzu vzniká po obratu, na pozadí složitého pohybu jehož přesnost skluzu je obtížná.

Nejsložitější poloid je v obratu protitrojky. Zde má poloid dvě nespojitosti - před a po obratu. Obzvlášť těžká je změna směru skluzu brusle po obratu, kde, stejně jako ve zvratu, je přesnost skluzu komplikující doznívající pohyb. Je třeba respektovat, že uvedený poloid odpovídá pohybu brusle, ne těla. A právě proto nelze stavět rovnítko mezi obratem brusle a natočením těla.

Takže můžeme vyvodit následující závěry.