Сила трения лыжи-снег

http://kuzmin-skitech.ru/pgs/scien_princ_ru.html
п 10

Плохо, что у Леонида Никлаевича в книге мало реальных измеренных значений коэффициентов трения в явном виде.

В цитате Анатолия, я напомнил ему про физику. Формулы физики он помнит сам

следует, что нет.

если бы так было, то сани делали без полозьев, а шины гоночных автомобилей напоминали велосипедные.

N - реакция опоры. Это сила, которая может быть по величине равна весу, а может быть и не равна ему. Речь идёт о сосредоточенной нагрузке или о распределённой. Тут и сидит площадь.

Вот коэфф. трения действительно не зависит от площади поверхности.

с которой тело давит на опору. Реакция опоры равна весу. Иначе тело взлетит или утонет.
Если Вы считаете, что сила трения зависит от площади контакта, тогда просто нужна другая формула.

Есть лыжи разной ширины (длины). Сила трения тоже будет разной или одинаковой?

Для определённой твёрдости лыжной трассы нужна своя ширина лыж. Попробуйте на гоночных лыжах по сугробам и на охотничьих.  Ширина всё-таки влияет.
Пусть в формуле это не сидит в явном виде, но такая зависимость есть.

Или шины возьмём. У узких шин трение-качанию будет минимальным, но для удержания в поворотах и на разгонах нужна ширина. Отсюда передние шины делают уже задних.

Вывод: если говорить о силе трения, независящей от площади контакта, то только с твёрдыми телами.

что для описанных Вами случаев эта формула не подходит. Она не учитывает деформацию поверхностей.
Эта формула годится для решения задач из учебника физики.

Талантливый человек во всем талантлив, но лишь немногие гении были гениальны во всем, что бы они ни делали, и, пожалуй, за всю историю человечества только один человек - Леонардо да Винчи заслуживает звания абсолютно универсального гения. Как художник, скульптор и инженер он превосходил своих современников. Как ученый он обогнал свою эпоху на века. Среди бесчисленных научных достижений и первая формулировка законов трения. Леонардо (1519) утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе прижатия), направлена против направления движения и не зависит от площади контакта. Модель Леонардо была переоткрыта через 180 лет

ДаВинчи геем был, кстати. Да и на лыжах, со слов современников, хреновенько ездил, особливо классикой.

И, кстати, говоря о трении и лыжах. Не следует упрощать изучение трения лыжи о снег формулой, приведенной в первом посте. Формулы такого рода исключительно для СУХОГО трения. Говоря о трении снега обо что бы то ни было, речи о сухом трении вести просто нельзя. Там - вода, силы поверхностного натяжения и т.д.

То есть если я правильно понял, применив это к лыжам, на скорость скольжение лыж с горки эпюра, жесткость, длина лыж не влияют?

трение пропахивания, то получается что более мягкая эпюра поедет быстрее не все так просто в общем. Речь скорее об идеальных условиях трения и не совокупности всех факторов...

тема тщательного изучения механизма скольжения лыж в настоящее время не актуальна. Лыжи ведут себя непредсказуемо, их нужно просто подбирать.

И второе. Как правило, в современных лыжах тот сильней, кто быстрей шевелит ногами. В среднюю погоду и тепло это не так заметно. Заметным становится в сильный мороз. Если бы бог дал мне рожки, как бодливой корове, я отбор спортсменов в сборную проводил бы в сильный мороз. Если спортсмен шевелит ногами, быстрей разгоняет лыжи, ему и смазка по большому счету пофиг какая. На высокой скорости и темпе скольжение лыж совсем другое.

Мой вариант, когда можно обойтись без мороза - выдать дрова. И все будет понятно. Так же как при тяжелых снежных условиях на соревнованиях сразу видно, кто послабее в ногах.

смотрят на результаты кроссов, там разница в функционалке заметнее.  

из лезвия для канцелярских ножей. Предпочитаете их вместо толстых пластин?

Александр Вертышев сделал первым. Идеальная во всех отношениях:тяжелая-не дает вибрации, не может повредить лыжи, легко приспосабливается для нанесения различных структур, проста в изготовлении и создании заусенца и т.д.
Использую в основном для подциклевания при смене погодного парафина, а также и для снятия шш.

реакцию на краях лыж, связанное с погружением лыж в опору, т.е. в снег. Иногда это определяющий фактор. Возьмем крайний случай- Вы встали на очень короткие лыжи или в рыхлый снег. Сопротивление движению существенно возрастет, при этом закон "сила трения не зависит от площади контакта" не отменяется.

рыхлого снега и встанем в лыжню на короткие мягкие лыжи и хорошенько продавим колодку - все-таки в чем сопротивление?

Согласен - излишнее давление будет давать сопротивление - затупил ))
В этом варианте как раз более длинные лыжи более предпочтительны, так как вес распределяется более равномерно...

у прыгунов с трамплинов лыжи - дрова? Согласно вашей логике, было бы более верным разгоняться на жестких рессорах...

Не просто дрова, а длинные и широкие дрова, вес распределяется равномерно. И получается площадь контакта все же важна - даже если рассматривать вариант рессор - чрезмерное давление на концы лыж тоже замедляет скольжение.
Короче длинные лыжи с бОльшей площадью контакта на спуске будут иметь преимущество, чтд.

у них лыжи вместо крыльев.

Или серьезно?)

лыжи создают под прыгуном избыточное давление, а следовательно, замедляют падение.  

Лыжи хлопушки, ростовкой 170-180, вес- под 100 кг. Ему без разницы, сколько бежать, какой снег, какая эпюра  и, по всей видимости - смазка. Не лыжник, а стрела.

существует только в идеальных линейных математических системах.
В реальности свойства контактирующих тел зависят от силы соприкосновения:

Касательные напряжения (усилия, отнесенные на единицу площади контакта), которые способна держать резина покрышки, конечны. Поэтому, для повышения "держака" в экстремальных условиях вождения на сухом асфальте имеет смысл использовать покрышки с большей площадью контакта (больше диаметр или ширина покрышки)

Что касается скольжения по снегу (льду), тут все на порядок сложнее, так как трение не сухое, и на сопротивление напрямую влияет фазовое превращение "снег (лед) - вода", а также гидродинамическое трение по пленке воды.
Тут за 5 минут можно напридумывать такое количество факторов, что на 50 лет научных исследований хватит.
Например: Известно, что у лыжи 2 горба контактного давления. Предположим, от трения снега под первым горбом образуется водяная пленка. Что происходит, когда первый горб вместе с лыжей продвигается дальше и наш "контрольный участок" снега остается между горбами?
Может, пленка воды обратно успевает замерзнуть? Или просто впитывается в снег? Или успевает "дождаться" второго горба в жидком агрегатном состоянии??? Нипонятна!

P.S. Может, для уменьшения количества неизвестных, вообще иметь один горб давления в лыже??? Эдакая "лыжа наоборот"...

рассуждать об отдельных факторах, влияющих на скольжение, часто бессмысленно. А вот придумать систему измерения трения лыжи, а еще лучше ее общую эффективность под конкретным спортсменом - это более реальная задача. Можно использовать микро-тензодатчик, вмонтированный в крепление и отслеживать давление на лыжу в вертикальном и продольном направлении. Таким образом можно попробовать сравнить эффективность двух разных лыж на разных ногах. Но монтаж такого крепления весьма непрост с инженерной точки зрения.

Более простой способ - это выбрать контрольный круг 500-1500 метров и использовать пульсометр с GPS. Можно откатывать на этом кругу разные лыжи, стараясь ехать в одном темпе, а потом анализировать графики пульса и скорости. При аеробном режиме пульс по идее более менее пропорционален мощности, а значит можно понять какие лыжи работали эффективнее.

Все эксперименты по прогнозированию теряют свою актуальность по причине того, что все лыжи без исключения, всех моделей, каждая пара имеют разный непредсказуемый теплоотвод.Кроме того огромное влияние оказывает и созданная на конкретной паре база под погодную смазку. Мне удалось на одной паре сделать такую базу на мороз, и я ее не трогаю два года.

это бред. Теплопроводность материалов лыжи легко измерять, равно как теплопроводность между слоями в конструкции лыжи.
Более того, теплопроводность композитов весьма низкая, сравнима с теплопроводностью воздуха.

Конечно, имеет место эффект изменения качества скольжения, когда лыжи выносят из теплого помещения и сразу бегут.

Но все-таки, в первом (и весьма точном) приближении, температура лыжи находится где-то посредине между температурой воздуха и температурой лыжи...

очепятка...

с применением тензодатчиков (вернее, для композитов - экстензометрами) - вообще не проблема. Только измерять они будут не давления, а локальные (в месте наклейки) направленные  деформации.
Датчики усилий в продольном и поперечном направлении, встроенные, например, в платформу под креплением - тоже не ахти какая инженерная задача. Все датчики давно производятся серийно, равно как и регистрирующие системы.

Ну а ноги лыжника - тестера лучше заменить роботизированной системой. Стабильность будет на порядок выше.

В итоге, вопрос не в том, как это сделать.
Вопрос в другом - почему фирмы-производители этого не делают.
И ответ лежит на поверхности - надо продать как можно больше пар лыж. Чтобы спортсмены их  "тестировали", "выбирали" удачные и т.д. По той же причине нет смысла повышать стабильность параметров лыж, потому что если все лыжи будут одинаковы, то тогда все они будут одинаково "плохие".
Думаю, человечество давно уже обладает знаниями и материалами, позволяющими  сделать лыжи с изменяемой эпюрой (например, с помощью струнных натяжителей, как в гитаре). Только внедрять их никто не спешит, пипл пока дырочки в мысках лыж хавает

Не говори глупости с измерениями, "погоду" померяешь. Никто не знает оптимальное для данных погодных условий тепло, которое нужно рассеивать.А температура на поверхности лыжи стабилизируется через пару минут в районе +3 гр. С.
Композит проводит тепло плохо, но толстый его слой или тонкий рассеивают по-разному.

Лыжи "промеряются" простым способом. Делается базовая подготовка, результатом которой является удаление воздуха с микроструктуры сп, плохо отводящего тепло (лучше в вакуумном термобоксе), создание  износо и влагостойкой поверхности. Дальше на откатку в свежий снег. Катят-оставляй, не катят-продавай.  

Ой, что-то я про это сомневаюсь... Есть достоверные данные?

Робот-лыжник - это дорого А вот крепления с датчиком мощности, как на велосипеде - это возможность любому желающему сравнить две по разному подготовленные лыжи на разных ногах в риал-тайме. Заодно можно сравнивать работу разных ног при разных техниках и на разных рельефах. ИМХО желающих купить такое будет масса. Понятно, что здесь все гораздо сложнее, чем с велосипедом, т.к. помимо вертикального давления на лыжу нужно мерять силы в других направлениях и желательно выделять силу трения.

Это все уже сделал. Кто был на "Лыжном салоне" этой осенью, могли все увидеть и потрогать руками. И даже купить. Называется программно-аппаратный комплекс"Скилаб" или откатчик "Скилаб". Тут даже в одной из тем было обсуждение этого откатчика. http://www.skisport.ru/forum/view.php?subj=339756#340806
Там ниже есть обсуждение.

Для массового пользователя это должны быть часы, на которых во время езды показывается мощность, пульс, частота движений, скорость, уклон и сила трения плюс производные величины для анализа техники и эффективности.

После чего массовому пользователю можно уже и не кататься. Некогда, все время уйдет на обработку и осмысление верениц чисел и графиков после одной тренировки ))) Знаете, был в свое время такой научный эксперимент - анализ электрических импульсов в ганглиях мухи при воздействии разных раздражителей. Все было замечательно, ученые получили четкую корреляцию между кривыми и настроением мухи. Но потом муха не выдержала и откинулась. Когда взяли другую, третью муху, все результаты пошли в топку, никакой общности импульсов у разных мух )) Так что часики эти будут показывать что угодно, температуру хвоста крокодила в 5й день новой луны в Намибии, при отсутствии достоверной модели процессов.  

много чего. Вы попробуйте сделайте.
Я, например, придумал и сделал. Откатчик "Скилаб" показывает скорость скольжения, силы трения, деформации трассы под лыжами, эпюру при скольжении, частотные характеристики, скорости деформации лыжной трассы, реологические свойства снежной трассы. И для анализа техники есть прибор. Дерзайте, сделайте лучше.

Но велики ли продажи? Я просто высказал свое предположение, что для массовых продаж нужны удобство и простота использования и доступные интерпретация и сравнение результатов. Из описания вашего комплекса непонятно можно ли померить и сравнить работу силы трения для разных пар лыж на одной конкретной дистанции.  

насколько сложно делаются замеры на трассе, сколько нужно времени и людей, какие делаются манипуляции. Или то, что касается измерений силы трения на трассе - это обычное измерение скорости скатки с горки? Где об этом можно почитать?

Но 99% людей вряд ли поймут мой ответ.(как? из интереса? за собственные деньги?) Для меня это хобби. С 1985 года. Со всеми последствиями. Хотя последние несколько месяцев это становится постоянной работой. И появляется коммерческая составляющая. Поэтому только сейчас начинаю делать описания и инструкции к приборам. Пытаюсь обеспечить простоту и удобство в пользовании. И на сегодня есть признание не только у наших ведущих спортсменов, но и, например, у иностранных технических специалистов по беговым лыжам. (Хвастаюсь опять:)
Подробное описание для широкой публики скоро будет. Пока не успеваю.

Вы это наверняка и сами понимаете, но я все же подчеркну, что для массового пользователя имеет смысл сделать интерфейсный вариант как можно проще, сведя весь анализ графиков к выдаче условного коэффициента эффективности данной лыжи при данных условиях (рельеф, снег, лыжник). Пусть это и будет несколько некорректно, но зато понятно любому лыжнику без высшего физмат-образования.