m2 m1
 

Teorie jednooprového skluzu a skluzu v oblouku

 

Při studiu techniky krasobruslení je více než dobré pochopit kinematickou strukturu pohybu krasobruslaře. Nejdůležitějším pohybem je jednooporový skluz, který tvoří základ úspěšného zvládnutí dalších prvků v poviném a volném programu. Jednooporový skluz je důležitý ve skocích, kterým začíná a končí skok. Při rozjezdu jsou krasobruslaři střídavě ve skluzu na jedné, nebo druhé noze. Příprava od odrazu do plynulého skluzu trvá jednu - dvě sekundy. Odraz, dopad a výjezd z libovolného skoku je proveden taktéž, jako jednooporový skluz. Uskutečňování jednotlivých fází prvku je spojeno se změnami poloh těla.

poloha1
Jednooporový skluz s dotykem zoubků brusle

Legenda:

α - úhel ohnutí koleního kloubu stojné nohy,

β - úhel mezi tělem a bedrem stojné nohy,

γ - úhel ohnutí holeního kloubu stojné nohy,

φ - úhel náklonu těla k povrchu ledu,

ψ - úhel hrany brusle k povrchu ledu

Při jednooporovém skluzu se stojná noha ohýbá a napřimuje ostatní části těla (volná noha, ruce a hlava) je ve většině případů zafixována ve vztahu k tělu. Proto tělo krasobruslaře lze posuzovat přibližně jako mechanický systém, skládající se ze čtyř částí: tři části stojné nohy (chodidlo, holeň, bedro) a čtvrtou část tvoří tělo a jeho ostatní části.

Rozbor jednooporového skluzu po přímce. Obrázek s jednooporovým skluzem s oporou zoubků brusle, ukazuje odrazovou polohu těla ve skluzu na jedné brusli. Hlavní roli v pohybu zde hraje část s největší hmotou - tělo. Abychom si objasnili spojení mezi podélnou osou těla a úhlovými hodnotami v kloubu stojné nohy je potřeba rozebrat kinematické spojení bodů (ABCDE). Části:

  • AB — Chodidlo
  • BC — Holeň
  • CD — Bedro
  • DE — Podélná osa
  • АЕ — Přímka na povrchu ledu

Je známo, že jedna z částí pohybu ovlivňuje jinou část pohybu. Pohyb chodidla v nazuté tvrdé botě s bruslí, velmi omezuje pohyb a proto není s ním počítáno. Úhlové hodnoty α, β, γ, ψ a φ jsou důležité

(známe úhlové proměnné částí těla, lze definovat rychlosti a zrychlení bodů libovolné části systému) Měření těchto úhlů umožňuje stanovit, že pro libovolný moment a libovolnou pozici části těla existuje určitá závislost mezi hodnotami úhlů:

α - β - γ + ψ + φ = 0.

Získaný poměr vyjadřuje spojení mezi hodnotami úhlu ohnutí v kloubu stojné nohy, sklonu těla k ploše ledu a ploše brusle k ledu. Úhly se mění při ohnutí a napřímení stojné nohy. Diferenciace v závislosti na čase, je poměr mezi úhly, získáme tak vztah mezi mírou změny těchto úhlů:

ωα - ωβ - ωγ + ωψ + ωφ = 0.
kde:
ωα, ωβ, ωγ, ωψ, ωφ, - jsou úhly, odpovídající rychlosti změn.

Dalším diferencováním je možno získat poměr pro odpovídající úhlové zrychlení, které umožní přejít k analýze dynamické struktury zkoumaného systému.

Horní obrázek jednooporového skluzu s dotykem zoubků brusle Tento způsob skluzu má své místo v konečné fázi odrazu a ve výchozím okamžíku dopadu, kdy hrana brusle svírá určitý úhel (φ) s plochou.

Nicméně větší část rozjezdu, odrazu a dopadu se provádí bez dotyku zoubků s ledem, kde je hrana brusle ve skluzu po střední části brusle (náledující obrázek)

poloha2
Jednooporový skluz bez dotyku zoubků brusle

V tomto případě úhel mezi hranou brusle a ledem pokládáme za nulový, v důsledku poměru mezi úhlovými hodnotami:

α - β - γ + φ = 0.
Definovat poměr lze i takto:
α - β = γ - φ

Jinými slovy, rozdíl mezi hodnotami úhlů v kolením a kyčelním kloubu se rovná rozdílu hodnot uhlu v holením kloubu a úhlu sklonu podélné osy těla k povrchu ledu.

Přiměřeně zjednodušený poměr pro uhlové rychlosti:
ωα — ωβ = ωγ — ωφ

Toto vztah umožňuje, analyzovat charakter pohybu ovládající tu část těla s největší hmotou, podle změny úhlů v kloubu stojné nohy.

Výzkumy skoků u elitních krasobruslařů umožnily stanovit, že na konci odrazu, za letu a v momentě dopadu je pohyb podélné osy těla blízko k postupnému pohybu. To umožňuje učinit předpoklad, že přechod od složitého pohybu k postupnému, co nejvíc jednoduchého, činí pohyb daleko hospodárnějším. Obzvlášť se osvědčila účelnost postupného pohybu podélné osy těla za letu. Klasický pohyb vyžaduje zvýšení mechanické energie pro dokončení skoku.

Neustálé změny hodnot a směru zrychlení, na proprioceptivní a vestibulární receptory značně komplikují vedení pohybu. Pozorování ukazují, že při znatelném pohybu osy rotace těla za letu krasobruslař nesmí viditelně provést vlastní pohyb, jinak skok obvykle končí předčasně rozbalením paží.

To znamená, že hodnota rychlosti změny úhlu se rovná nule. Poměr mezi změnami posuzovaných úhlů umožňuje zjistit podmínku postupného pohybu těla v odrazu a dopadu. Pokud se trup pohybuje postupně vpřed, tak úhel náklonu podélně osy těla se nemění. (ωφ = 0). V takovém případě případě vzorec pro úměru mezi změnou úhlu nabývá následující podobu:

ωα — ωβ = ωτ — ωψ.

Získaný poměr vyjadřuje podmínka postupného pohybu podélné osy těla. Měřením změn úhlů v kolením a kyčelním kloubu se zjistilo, že tyto změny jsou přibližně stejné jako změny uhlů v holením kloubu a úhlu hrany brusle k povrchu ledu. Z toho usuzujeme, že postupný pohyb podélně osy těla ovlivňuje současné napřímení nebo ohnutí holeního, koleního a kyčelního kloubu stojné nohy. Koordinace se projevuje v rovnosti hodnot a protiklady ze směru odpovídajících úhlových rychlostí.

 


Teorie skluzu v oblouku

Skluz krasobruslaře v oblouku v jednooprovém pozici je základním způsobem pohybu a je charakterizován takovou hodnotami, jako je rychlost, akcelerace, rádius oblouku skluzu, setrvačná síla, síla tlaku bruslí na led, a třecí síla. Proto abychom mohli definovat, jejich vzájemnou vazbu, podívejme se na tento obrázek.

skluz1
Jednooporový skluz v oblouku

Tělo krasobruslaře, klouže v oblouku o rádiu (ρ), v daný moment má rychlost (V), působí: síla hmotností (Р), třecí síla (F), odstředivá síla, protisměrná, tangenta setrvačné síly (Jτ), paralelně k ose   (Ох) a směrová opačného zpomalení; normální (odstředivá síla) setrvačné síla (Jn), paralelní osa (Оу); tlak stojné nohy (N), rovnající se tlaku krasobruslaře na led a směrová z podélně osy vzhůru.

V uvažovaném okamžiku je tělo krasobruslaře v bodě souřadnic ZOY, podélná osa je nakloněna o úhel (α) od svislice: . (l) - vzdálenost od středu těla do bodu opory brusle (O).

Sestavíme rovnici rovnováhy sil a momentů a její úpravou získáme šest rovnic, jejichž analýzou bude možno učinit řadu důležitých praktických závěrů.

Důležitou charakteristikou sluzu je náklon podélné osy těla vůči povrchu. Náklon zároveň definuje hranu sluzu - jedna ze základních podmínek vysoké kvality provedení celého komplexu prvků krasobruslení.

skluz2
kde ρ — je radius oblouku

Do vzorce není zahrnuta hmotnost těla.

první závěr: úhel náklonu podélně osy těla krasobruslaře závisí od hodnoty rádisu oblouku a rychlosti skluzu. Ze vzorce (1) lze udělat

druhý závěr: úhel náklonu podélně osy se zvětšuje úměrně se čtvercem rychlosti skluzu a zmenšuje se zvětšujícím se rádiusem oblouku skluzu.

Je známo, že při malém úhlu náklonu může stojná noha zanechat na ledě - normální stopu, což je hrubá chyba.

Vzorec (1)váže mezi sebou čtyři hodnoty. Každou z nich lze vyjádřit pomocí zbývajících hodnot. Zájímavá je formulace vzorce pro rychlost skluzu (2) a rádius oblouku skluzu (3).

skluz3

Při studiu techniky skluzu neuškodí pochopit vzájemné působení brusle na led. Velikost tlaku brusle stojné nohy na led objasňuje tento vzorec:

skluz4

Protože cos uhel je vždy menší viz. vzorec (4)dostaneme třetí závěr:

Při skluzu po oblouku ve stavu dynamické rovnováhy je tlak brusle na led vždy větší, než hmotností krasobruslaře a rovná se hmotnosti krasobruslaře při skluzu po přímce. Pro detailní rozbor závislosti hodnoty tlaku brusli na led využijeme následující vztah:

skluz5

Jak vidíme, tlak brusle na led závisí od hmoty těla krasobruslaře, čtverce rychlosti, rádiusu oblouku skluzu a sinusu úhlu náklonu podélně osy těla krasobruslaře. Tlak brusle narůstá se zvětšující se hmotnosti těla krasobruslaře a rychlostí jeho skluzu a klesá se zvětšujícím se rádiusem oblouku a úhlem náklonu podélné osy těla.

Náročnost provádění povinných figur, zejména osmičky, spočívá v zachování takové rychlosti skluzu, která zajišťuje jízdu v hraně brusle a tim i kvalitu provedení celého obrazce v jeho průběhu. Probereme důvody, zpomalení skluzu za podmínky, že krasobruslař neohýbá a nenapřimuje stojnou nohu. Kromě síly odporu vzduchu, který je brzdící silou při skluzu, je zde třecí síla. Souvislost hodnoty zpomalování s koeficientem třením brusle o led vyjadřuje tento vzorec:

skluz6

Je jasné, že při jednooporovém skluzu je zpomalení přímo úměrně tlaku na led a koeficientu tření a obráceně úměrné hmotnosti těla. V řadě případů je vhodné využít jiný vzorec (6).

Po úpravě
skluz6a

 

získáme:
skluz7

Protože se v praxi veličina COS mění nepatrně, a gravitační zrychlení G je konstantní, toto zpomalování závisí hlavně na činiteli tření brusle stojné nohy o led.

Součinitel tření skluzu je odvislý od mnoha faktorů: od kvality ledu, jeho teplotě a složení vody, od materiálu, ze kterého vyrobena čepel brusle, a broušení. Čím nižší teplota ledu, tím větší je koeficient tření. Led, vyrobený z tvrdé vody, má větší odpor tření, než led z měkké vody. Při nízké teplotě je led tvrdý a při vyšší zase měkký. V prvním případě skluz komplikuje tvrdost ledu, a ve druhém - se zase brusle zarývá hluboko do měkkého ledu.

Na dobrém ledu je koeficient tření minimální, a tedy i zpomalování při skluzu menší. Koeficient tření je v rozmezí 0,01 - 0,03.

Měření ukazují, že při provedení kruhu vpřed - ven se střední hodnoty rychlosti na každou čtvrtinu kružnice rovnají: V1 = 2,2 m/s, V2=l,87 m/s, V3=1,55 m/s, V4= 1,34 m/s.

Jak vidíme, charakter snížení rychlosti odpovídá zpomalujícímu se pohybu. Jinými slovy, u špičkových krasobruslařů je zpomalení v jednoduchém skluzu v oblouku prakticky stále.

U složitějších figur (osmy s protitrojkou, osmy s dvojtrojkou a hlavně osmy vzad s trojkou) je charakter klesání hodnoty rychlosti skluzu nelineární. V první polovině obrazce je zpomalení skluzu nepatrné, nicméně ve druhé polovině se začíná projevovat následující závislost: zpomalení skluzu vyvolává zmenšení úhlu sklonu brusle k ledu a zapříčiňuje přechod skluzu po ploše brusle. čímž se zvětšuje dosedací plocha a třecí síla. V důsledku toho, je ve složitých figurách skluz bruslaře nerovnoměrně zpomalen a rychlost nelineárně klesá. Čím méně je technicky zdatný sportovec, tím je výraznější nelinearita, a větší je zpomalení na konci figury.

U krasobruslaře vysokých kvalit, je kvalitní hranový skluz, nedochází ke škrábání ledu v obratech, a rychlost nabytá v rozjezdu od začátku obrazce ke konci výrazně ubývá.

 


Pomohl Vám tento článek? Ohodnoťte jej prosím.


Podobná témata

Teorie členění plochy
Základní polohy těla
Teorie figur
Teorie odrazu
Teorie skluzu
Teorie mechaniky obratu
Teorie rotace
Teorie skoku ve smyslu trojky
Teorie skoku ve smyslu protizvratu
Teorie skoku - odraz, - let, - dopad
Teorie piruet
Teorie spirály smrti
Teorie zvedaček