Зависит ли выкат от веса спортсмена?

Я и живот к лету наел специально.

Физику в школе изучали? Чем тяжелее,тем дальше,главное разогнать.

А вот физики на этом сайте считают по другому. Пишут, что от веса лыжника скорость спуска и - это я уже домыслил сам - протяженность выката, не зависят. Якобы скорость падения тел с разным весом одинакова.

то есть вакууме и при вертикальном падении, где отсутствует сопротивление газов (ибо вакуум) и трение

диаметр колёс. Крутящий момент больше, чем больше диаметр и "легкий" л/р уедет дальше на л/р с колёсами большего диаметра

Откуда крутящий момент?  Может быть имелся в виду момент инерции?

наименование параметра	си	диаметр 80мм	диаметр 125мм
внешн радиус	м	0.08	0.125
внутр радиус	м	0.05	0.095
масса колеса	кг	0.06	0.182
длина окружн	м	0.5	0.79
скорость перемещ л/р	км/ч	40	40
угловая скор. вращ. колес	об/сек	22	14
момент инерции массы колеса	кг*м2	0.0003	0.0022
кинетич энергия вращения колёс	Дж	25.8	53.2
кинетич энергия перемещения масс колес	Дж	37	67
суммарная кинетическая энергия (вращения+перемещения)	Дж	62.8	120.6

так то падения, вы же движитесь не строго вертикально вниз, сила трения присутствуете. А сила трения, в свою очередь, от веса тела (спортсмена) зависит.

Вес 98 кг - накатываю всех, что на роллерах, что на лыжах, при равных колесах/скольжении, разумеется. Поэтому летом на крутые спуски не лезу.

зависит.

И не знаете физику. В лр нет разницы, аэродинамика куда важнее. В лыжах вес может повлиять на работу эпюры.

А на каком съезде КПСС у нас ЭМ ЖЕ отменили? Не в смысле туалета, а в смысле произведения. Массы на ускорение свободного падения.

Это СИЛА, а не скорость, понятное дело, что тяжелый спортсмен при одинаковой скорости наделает больше разрушений при столкновении со стеной.

инерция - инерция больше. Остановить 18-уиллер намного сложнее чем ладу калину (если у нее конечно тормоза не сломаются в этот самый момент)

Во сколько раз аэродинамика важнее чем "нет разницы"
Разница есть. Сбросьте со второго этажа пустой пакет и пакет с водой. Разница будет очень заметна.

Смотрел телек, там наша лыжница (по снегу) говорила, что тяжелые лыжницы имеют преимущество на спуске, лучше выкат. Там она расписывала ситуацию, года она боролась с сильной, но тяжелой лыжницей,  так наша её уделала на горке, потому что зназа, если не обгонит, та её "закатает" в лыжню на спуске.
Разумеется, это все при равном скольжении.

А разве закон F=ma уже отменили? Или я слишком давно в школе учился?

ma = mg * k1 - F трения качения - F сопротивления воздуха = mg * k1 - mg * k2 * k трения качения - F сопротивления воздуха.

m - масса покоя, a - ускорение, g - ускорение свободного падения

Сила сопротивления воздуха не зависит от массы (m), а зависит от площади соприкосновения и скорости движения, соответственно, более тяжелый спортсмен при прочих равных будет ехать быстрее. В вакууме бы спортсмены съехали с одинаковой скоростью, поскольку трение качения пропорционально массе.

Если спортсмен толстый и тучный, у него сопротивление к воздуху будет больше, уже не говоря о правильной стойке.

Сейчас полностью разобрался. Вот вам ликбез.

1. В вакууме все съедут с одинаковой скоростью, при этом энергия/сила более тяжелого спортсмена будет выше.

2. Далее имеем сопротивление воздуха. Представим есть 2 одинаковых по комплекции спортсмена в одной стойке, допустим у одного вес 10 кг, у другого 200 кг. Так вот, тот у кого 10 кг, будет съезжать медленней, тк его энергии/силы не хватит на сопротивление воздуха, особенно при встречном ветре, а тот кто 200 кг будет обладать большей энергией, и встречный ветер будет тормозить его медленней.

3. Далее представим есть 2 спортсмена - один 70 кг, техничный и поджарый в правильной одежде, другой 100 кг с пузом и неумением стоять в стойке и допустим в костюме Абибас. Так вот я гарантирую, что в этом случай первый спортсмен съедет быстрее. Те, кто считают, что они мол такие тяжелые и всех накатывают, не участвовали в норм соревах.

Все.

скажу, что спортсмен-лыжероллист одинакового спортивного уровня со мной, но имеющий массу на 5-10 кг больше, на спуске выкатывается дальше меня.
Еще один эксперимент: если я сьеду со спуска сначала без пояса-утяжелителя 8 кг, а затем с утяжелителем, во втором случае я уезжаю дальше.
Как-то так.

Мы с тобой как-то в Головино на Свенор 1 катались.  На спуске из Новопетровского, если не толкаясь, я тебя постоянно догонял - обгонял. Я как раз кг на 12-14 тяжелее.

что и в низкой стойке мы поедем более-менее в одинаковой посадке, а не как попало.

Тогда преимущество на выкате будет. Но я ответил уже, что при одинаковой площади сопротивления воздуху, вес будет иметь значение.

Для лыжника в плохую погоду (снег-тормозун) будет скорее всего наоборот.
А вот для лыжероллеров, даже медленных, трение, зависящее от веса спортсмена, настолько мало отнимает от потенциальной энергии mgh спорсмена массой m, что толстый всегда укатится дальше.
Разве что взять очень медленные лыжероллеры... Но и то, там же трение обеспечено густой смазкой и почти не зависит от веса спортсмена (как в лыжах).
Так что реалии физике не противоречат.  

100 килограммовый спортсмен без пуза, с умением стоять в стойке и в костюме Adidas , то что гарантирует Ваш пункт 3?))

ma = F, это же,, кажется, для равноускоренного движения. А Вы же сами пишете, что сила сопротивления зависит от скорости, т.е. меняется, значит, естественно, и результирующая сила меняется. Так что "ma = mg * k1 - F" - похоже неверно.
     Если влияние внешней среды учитывать, то тогда еще выталкивающая сила присутствует. Она, наверное, влияет на силу трения.

Он всегда верен при малых скоростях. Это уравнение движения. Равноускоренным оно будет, если а = const. Я привел уравнение для плоскости, вдоль которой двигается спортсмен. Конечно, по-хорошему, надо расписать ещё для перпендикулярной оси, чтобы измерить вес спортсмена, то есть силу нормального давления на асфальт, которой сила трения пропорциональна. Тут Вы правы. Но эта компонента будет одинакова у обоих спортсменов, так что на вывод никак не влияет. И то, что сила сопротивления зависит от скорости, нам никак не мешает, поскольку нам принципиально, пропорциональна ли она массе, а она ей не пропорциональна, то есть более тяжелый получает преимущество.

Многие упрекаю топикстартера в плохом знании физики. При этом даются забавные комментарии.  "Чем тяжелее, тем дальше.." и тд.
А все на самом деле просто. И все это учили в школе.
На вершине горы тело (лыжника) массой m имеет потенциальную энергию mgh (g - ускорение свободного падения, h - высота горы). Когда лыжник скатился к подножью горы, потенциальная энергия превратилась в кинетическую mv^2/2. Если потери на трение не учитывать, то из равенства mgh = mv^2/2  следует  v = корень квадратный из (2gh).  Т.е. при прочих равных условиях лыжники будут иметь внизу одинаковую скорость.  А дальше спор решается силами трения. С одной стороны чем тяжелее лыжник, тем больше сила трения между л/р и трассой (он наберет меньшую скорость), с другой стороны тяжелый лыжник, имея большую массу и даже немного меньшую скорость, будет иметь большую кинетическую энергию. И, затрачивая ее на преодоление силы трения, может укатиться дальше. Какой же точный ответ?
А его нет. Все зависит от соотношения масса/сила трения, высота горы и тд. Т.е. точный ответ будет, если будут заданы все параметры: сила трения, сопротивления воздуха, высота горы и тд.
Если трения нет, то точный ответ - одинаково.  Но оно есть..

Вы отлично рассказали закон сохранения энергии, но он не заканчивается в нижней точке траектории. Энергия из кинетической в итоге превращается в тепловую и спортсмен останавливается только тогда. А кинетической у тяжелого спортсмена будет больше, поскольку потенциальной у него было больше.
Но есть еще импульс тела (количество движения) p=mv а вот он при одинаковой скорости прямо пропорционален массе. И соответственно выкат будет больше у тяжелого спортсмена, поскольку сила трения качения при увеличении нагрузки меняется намного меньше.
И дабы положить конец спорам можно проверить эмпирически - скатите с наклонной плоскости два стальных шарика разного размера - результат говорить не буду.

Однако закон сохранения энергии (ЗСЭ) не заканчивается ни в нижней точке траектории, ни вообще никогда.  Хотя рассуждение верное. Кинетическая переходит в тепло - это тоже ЗСЭ.
Импульс выгодно использовать в задачах соударения тел, а здесь, если Вы хотите учитывать трение, он только все запутает. Например в той же задаче с шариками. При таком малом вкладе трения достаточно ЗСЭ.

Масса пропорциональна объему, то есть кубу размеров (росту, ширине).

Сила сопротивления пропорциональна площади сечения, то есть квадрату размера (росту, ширине).  

Таким образом при прочих равных условиях масса (сила тяжести) растет быстрее площади (силы сопротивления), то есть чем тяжелее тем больше преимущества при встречном потоке воздуха. Не обязательно при качении с горки, даже просто при встречном ветре.

Для сложной фигуры так просто не будет. Вспоминаем хотя бы способ торможения, когда лыжник встает из низкой стойки и "раскрывается". Масса та же, а скорость можно изменить чуть ли в два раза.
Тут главное, что при малом вкладе сил трения (лыжероллеры не лыжи, катят гораздо лучше, а воздух не вода, до 20 км/ч "ветер" почти не чувствуем) спортсмены разного веса набирают примерно одинаковую скорость внизу. А тогда толстый, имея большую массу, имеет соответственно большую кинетическую энергию. Далее толстый и тонкий тратят ее примерно одинаково, а значит толстому ее хватит на большее время и он укатится дальше. Проще уже не бывает.  

Любое тело можно представить как совокупность шаров, квадратов и прочих простых фигур..

А при чем тут способ торможения? Я же писал "при прочих равных условиях". В стойке "большой-тяжелый" быстрее разгонится, чем "маленький-легкий". При раскрытии затормозят оба, но "большой-тяжелый" будет тормозить медленнее, так как соотношение вес/площадь тела у него выше.. Если же затормозить надо до конкретной точки (например до поворота), то большому-тяжелому придется раскрываться раньше...    

Совокупность шаров не ведет себя как шар. Тут принцип суперпозиции не работает.

Главное, чтобы топикстартер получил ответ на вопрос. Тяжелый именно на роллерах укатится дальше. И чем более скоростные роллеры, тем дальше.

На практике же пример, который привёл А.Щ.., подтверждался много-много раз как на гонках, так и на тренировках.

Не люблю вступать в споры, однако замечу, что сильно ошибаются те, кто утверждает, что расчёт параметров движения катящегося с горы на лыжах или роллерах спортсмена - лёгкая школьная задачка. То же касается многих других околофизических рассуждений, которые в изобилии можно встретить на этом форуме. Предлагаю всем авторам таких рассуждений не заниматься теоретизированием, не выдерживающим никакой критики, а просто полагаться на практические наблюдения опытных спортсменов. И побольше тренироваться. Выше Алексей Щепёткин дал чёткий ответ на поставленный топикстартером вопрос - не вижу оснований ему не верить.

Если же кто-то всё-таки хочет углубиться в теорию, могу дать некоторую информацию к размышлению.

Если говорить о школьном курсе физики, то там рассматривается один единственный вид трения - сухое трение. Типичная школьная задачка - брусок, скользящий "на сухую" по наклонной плоскости. При таком трении его (трения) сила прямо пропорциональна силе реакции опоры, которая в свою очередь зависит от угла наклона плоскости и пропорциональна массе бруска. Если нас не интересует зависимость параметров движения бруска от угла наклона плоскости, а только от его массы, то в школьном варианте всё становится предельно просто. Сила, которая тянет брусок вперёд (это проекция силы тяжести на направление движения) пропорциональна массе бруска, сила сухого трения тоже пропорциональная массе бруска, и во втором законе Ньютона коэффициент при ускорении - опять масса бруска. Таким образом, масса сокращается и получается простой вывод - ускорение бруска постоянно и НЕ ЗАВИСИТ ОТ ЕГО МАССЫ. Скорость при этом неограниченно нарастает по линейному закону, но её величина в конкретный момент времени тоже НЕ ЗАВИСИТ ОТ МАССЫ БРУСКА.

Проблема тут только в одном - сухое трение в природе практически не встречается. Это крайне упрощённая модель, которая хороша лишь для школы, так как позволяет формулировать простые задачки, которые под силу решить школьникам.

Если же говорить о роллерах, то тут мы имеем как минимум три силы трения принципиально разного характера: 1) сила трения качения (от слова катиться) - сила, которая возникает в месте контакта колёс с асфальтом и направлена против движения, 2) аэродинамическое сопротивление (сопротивление воздуха) и 3) сила трения в подшипниках (которая в свою очередь является комбинацией множества сил трения разных элементов подшипников, не буду даже пытаться фантазировать на эту тему). Все эти силы не имеют ничего общего с сухим трением. Поэтому школьная модель здесь принципиально неприменима.

Возьмём, скажем, аэродинамическое сопротивление. В самом простом варианте (который изучается уже на 1-ом курсе университета, но тоже далеко не идеально описывает реальность) эта сила зависит от геометрической формы спортсмена и пропорциональна скорости движения. Если для простоты не рассматривать эффекты, связанные с различием геометрических форм разных спортсменов, то пропорциональность аэродинамического сопротивления скорости движения приводит к тому, что скорость спортсмена уже не нарастает безгранично (как в варианте с сухим трением), а со временем "выходит на константу". В принципе, это легко наблюдать на практике - многие знают, что на спуске сначала происходит резкий набор скорости, а начиная с какого-то момента скорость фиксируется и перестаёт расти. При этом величина такой установившейся скорости зависит от массы спортсмена - чем больше масса, тем выше установившаяся скорость. Прийти к таким выводам, не умея решать дифференциальные уравнения, невозможно, поэтому такая модель трения и не изучается в школе - слишком это для школьников сложно. Как видно, результаты, о которых я написал в этом абзаце, уже гораздо лучше согласуются с практикой, чем школьный вариант.

Однако, выше я учёл только одну силу - аэродинамическое сопротивление, да и то в рамках самой простой модели, да ещё и без учёта зависимости аэродинамического сопротивления от геометрической формы спортсмена (а в этой зависимости учесть следует не только площадь поперечного сечения спортсмена или площадь его поверхности, как некоторые тут наивно полагают). А ещё ведь нужно не забыть как минимум силу трения качения и силу трения в подшипниках. Думаю, что детальное теоретическое изучение всех этих эффектов, результаты которого будут качественно и количественно подтверждены на практике, могут оказаться достойны публикации в настоящем научном журнале или даже стать предметом кандидатской диссертации.

Пока, правда, никому в мире в этом преуспеть не удалось. Если бы можно было надёжно рассчитывать на бумаге или на компьютере те же самые аэродинамические эффекты, упомянутые мной выше, не было бы необходимости строить дорогостоящие аэродинамические трубы и проводить в них дорогостоящие натурные эксперименты с моделями. Но если кто-то готов предложить надёжную теорию всего этого - дерзайте! Но только поражать (как в хорошем, так и в плохом смысле этого слова) своими экзерсисами лучше не читателей лыжного форума, которые вряд ли смогут ответить вам по существу, даже если не согласны с вашими выводами, а профессиональных физиков и инженеров, которым будет, что вам сказать. И делать это лучше на специализированных площадках: в профильных научных журналах и на профильных научных конференциях.

Поэтому и написал, что решить задачу точно (и по школьному просто) можно только в отсутствие трения по крайней мере на спуске. Т.е. в случае лишенном всякой практической ценности.
А учесть трение на простых моделях (аэродинамическое, например, пропорционально V и тп) в принципе можно, составив простые диффуры, но нафига?
С другой стороны, как Вы правильно заметили, если спуск настолько велик, что достигается предельная скорость, то без диффуров уже никак. И это все равно будет приближение, которое годится для шарообразных лыжников на скоростных л/р.
Поэтому присоединяюсь к разумному решению: спросить у мастеров. Они видели сотни спортсменов в сотнях ситуаций и наверняка дадут (уже дали) практический ответ.
И больше ничего не надо. Ну мб совсем немного понимания об игре параметров (для самих физиков ).

"не было бы необходимости строить дорогостоящие аэродинамические трубы и проводить в них дорогостоящие натурные эксперименты с моделями".
Перед натурными экспериментами сейчас  всегда проводят расчеты.  И для изготовления натурных моделей  используют несколько лучших расчетных вариантов. Компьютерные программы очень продвинутые. Учитывают все известные на сегодняшний день теоретические и эмпирические  знания. Результаты расчетов получаются очень близкими к реальным. Когда-то сильно увлекался этими расчетами для понимания тайн скольжения лыж  Вот некоторые результаты моих попыток.
http://www.vector-ski.ru/ru/_ski_simulation.htm     http://www.vector-ski.ru/ru/_ski_simulation2.htm

И, как Вы пишете в ссылках, подтверждается экспериментом. Очень любопытно.
Давно хотелось провести эксперимент с вибрацией лыжи. Т.е. укрепить на лыже какой-либо эксцентрик с моторчиком и просто измерить зависимость трения лыжи от частоты колебаний. Одако останавливали всегда две вещи: 1) сложность методики (куда помещать этот вибратор, сколько их дб, подбор амплитуд, фаз и выливается все это в сложную верификацию множества параметров с непонятным наперед результатом - навскидку малоперспективно (или это уже старость ); 2) лыжная федерация запрещает всяческие доп. источники энергии на лыжах и рядом, кромек самого лыжника, поэтому будет ли такой эксперимент иметь практическое продолжение?  А так.. Известно, что вибрация способна уменьшить сухое трение (это из простого) и известно, что высокочастотные выбрации (УЗ) способны ускорять диффузию в жидкостях и тв.телах. А это, наоборот, может увеличить трение (взаимопроникновение  материалов).  

Но в истории развития науки и техники есть множество примеров когда "наивные" иррациональные непрофессионалы делали большие шаги. Навскидку из старой истории - мартеновский способ выплавки стали придумал врач.  Профессиональный апломб и высокомерие не всегда приводят к выдающимся результатам.

Сам вешу 55 кг, летом замечал, что на ролях очень сильно на выкатах проигрывал моим коллегам с весом 70-90 кг. Проигрывал на выкате длинного спуска метров по 30-60!! Думал может это только ролей касается. Для чистоты эксперимента решили откатать зимой на лыжах. Катили с одной горки поочереди на разных лыжах все подряд. Результат неутешительный: вес действительно сильно влияет на выкат. С длинного спуска проигрываю метров 30 на выкате. Т.е. я надевал их лыжи, они мои и результат не менялся — я всегда сильно проигрывал на выкате. Все были в гоночных комбезах, ехали в одинаковой стойке, поэтому сопротивление ветра было эквивалентно. Так что вывод такой: влияет масса и очень сильно.

МВТУ и других технических вузов!

Во первых, опыты Галилея с падающими шарами упоминаются ЕМНИП  в учебнике физики за 6-й класс.

Во вторых, по теме: Здесь несколько составляющих сил, сопротивляющихся свободному скатыванию спортсмена с горы: 1. сила  трения в подшипниках,  2. сила сопротивления воздуха. 3 сила сопротивления качению за счет деформации материала колес,

Как известно опытным л/р сила трения в подшипниках пренебрежимо мала (если за ними ухаживать, конечно ), по сравнению с 3, пренебрегаем ею в данном случае.
Сила сопротивления воздуха тем ниже, чем выше масса (ну или вес) спортсмена (спасибо Галилею за опыты). С последним фактором самое интересное  - для достаточно мягких колес он будет тем выше, чем тяжелее спортсмен. А если скорость невелика, то этот фактор может превалировать над силой сопротивления воздуха.

Таким образом я утверждаю, что, чисто теоретически, на мягких колесах (на резине или на надувных), при тестовой скатке с небольшого уклона легкий спортсмен может выкатится дальше.

А так да, для серьезных уклонов, когда скорости высоки, сила сопротивления воздуха дает основной вклад и тяжелый спортсмен всегда обгоняет легкого.

Я в Обнинске со своими 87 никого не накатывал, а даже наоборот. Наверное спуски не такие крутые.

при скорости  тел спортсменов = 0 на них действует сила F=mg*sin угла наклона
Ускорение спортсмена с меньшей массой будет больше начальном отрезке.
Далее спортсмен с бОльшей массой наберет бОльшую скорость.
Теоретически посчитать зависимость от всех факторов, на мой взгляд, практически невозможно.
Трение в подшипниках качения расходует 2-5% 'энергии. Гоночные колеса ~15%.
Сопротивление воздуха на скорости 40 км/ч очень велико. Не каждый спуск позволит разогнаться выше 50 км/ч.

Я слышал, что парашютист при еще неоткрытом парашюте быстро набирает скорость 200, затем сопротивление воздуха стабилизирует скорость и не дает разогнаться быстрее. Хотя в "идеальных" условиях при отсутствии воздуха скорость могла бы быть бешеной.

Если на начальном пути, то скорость мала и, возможно , силой сопротивления окр среды можно пренебречь, тогда ma = mg*sin - Fтр., как справедливо писалось выше, => m можно сократить (в формуле расчета силы трения качения масса тоже присутствует в качестве множителя) и найти ускорение, если известна начальная скорость. Так что на малой скорости преимущество очень небольшое, съедется близко к одинаково. А вот с набором скорости... Конечно , тяжелую тушу "сдуть" труднее чем нас с Бьёрндаленом, но ищем варианты, группируемся... А кому легко? Зато если ветер в спину - преимущество.

описался относительно начальной скорости.

Этот нюанс я заметил еще в юности, когда проверяли свои л/роллеры со спуска. Если сидя или стоя ты подтягиваешь вверх носки ботинок, разгружая переднее колесо, а пятку загружаешь, то л/роллеры едут дальше.

Опытные тренеры советуют загружать пятку на спусках. Эффект они объясняют работой эпюры лыж.  А чем это объяснить для прямых платформ лыжероллеров - не представляю...

И задницу максимально назад, скатываешься очень неплохо поза гопника)

четырехглавые не отвалятся:)

Возможно, за счет смещения назад центра тяжести.

а если вектор веса переместить назад за площадь опоры - просто полетите.

На заре развития скоростных роллеров в РФ (20-15 лет назад) крайне популярны были эксперименты с их "ускорением". Наряду со снятием ВСЕХ пыльников (включая внешние) на спринтах и коротких гонках, хождение имели также попытки сдвинуть крепы "на заднее колесо". По понятным причинам, занимались ими гонцы с небольшим размером ноги (при 46-м размере возможности сдвига на платформе 530 мм ограничены). В том числе - "ветераны" (тогда не все еще были таковыми ): Чужанов (светлая память!), Гуляев, ну, и я тоже - с их подачи.

На спуске в Воронеже сдвиг крепов на 1,5 см назад приводил к выигрышу 15-20 метров. Но при этом а) задние колеса летели за пару гонок, б) на поворотах управлять такими роллерами было сложно, в) на спринтах - ваще никак.

В итоге все потом отказались от этого варианта (просто садятся назад на спуске - и все), но метод (именно для спусков с выкатами) был проверенный и эффективный.

и размер ноги тоже влияет на скорость?люди с одинаковым весом ,но например у одного 41 размер у другого 46,получается с 46 будет быстрее на спуске?

с 41-м размером. Если сдвинет крепления назад, есс-но. Если оба поставят по центру - выкатятся одинаково.

вес=0. (с физикой знаком:D)
Предлагаю всем желающим рассмотреть физический смысл фразы:"Полетите" , в данном случае имеет одновременно  2 значения.
Следствием одного из них будет травма самого жизненно важного органа.

Полет с приземлением на копчик.
Сейчас как раз наблюдаю как детки катаются на ролиовых коньках. Каждые 5 минут кто-то шлнпается на попу. Эх, молодость... В нашем возрасте одного раза хватило бы надолго.

В условиях вакуума и без учета сил трения и аэродинамического сопротивления скорость не зависит от массы и определяется по формуле V=a*t.
Например через 5 секунд после начала движения скорость будет 5а,  где а-ускорение.
В реальных условиях не знаю, самому интересно.

Конечно зависит, еще и смотря какой спуск