Home Ambasciatori della Festa di Scienza e Filosofia Lo sci, questione di fisica!

Lo sci, questione di fisica!

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Lo sci alpino è uno sport invernale che consiste nello scendere a valle lungo un pendio montano,più o meno ripido,scivolando sulla neve grazie ad un paio di sci agganciati a degli scarponi; non dovrebbe stupirci il fatto che la vittoria di un sciatore piuttosto che un altro dipende esclusivamente da questioni di fisica,allora ci si può domandare in che modo un atleta riesca ad arrivare al traguardo prima di un altro;per rispondere a questo quesito è necessario analizzare l’azione complessa compiuta dallo sciatore che è determinata da più fattori.
L’azione dipende innanzitutto dal gesto motorio ovvero dall’insieme delle azioni biomeccaniche dipendenti dall’equilibrio tra le caratteristiche atletiche e psicologiche dello sciatore,dipende poi dalle caratteristiche meccaniche e geometriche dell’attrezzo utilizzato,infatti lo sportivo deve agire su di esso per sfruttarne le proprietà costruttive e per percorrere la traiettoria voluta,a seconda dello sfruttamento di tali proprietà si otterranno risultati diversi,infatti le caratteristiche dell’ambiente(morfologia del terreno,visibilità e condizioni dello strato di neve) sono indipendenti dallo sciatore,dall’attrezzatura e dalla tecnica.
Questi tre livelli(uomo,attrezzo e ambiente) sono strettamente legati fra di loro e questo ci fa comprendere anche perché le varie tecniche possano essere più o meno vantaggiose a seconda delle condizioni.
La tecnica dello sci è un insieme di azioni motorie che permettono di sfruttare al meglio le caratteristiche dell’ambiente e quelle dell’attrezzo.
La fisica ci consente un’analisi dettagliata del complesso insieme dei gesti motori il cui risultato è quella particolare sciata e fornisce indicazioni sulle diverse forze in gioco, sulle loro interazioni e sul loro peso relativo in quella sciata. Nello sci alpino il moto è determinato solamente dalla forza di gravità,lo sciatore con i movimenti del suo corpo genera delle forze che, sommandosi alla gravità e agli attriti, producono le azioni di controllo per realizzare la traiettoria voluta. Se ci si concentra sullo sciatore che sta scendendo lungo un pendio, seguendo la massima pendenza,il suo percorso, chiamato traiettoria, è rettilineo. Il carburante che lo fa scendere è una parte della forza peso (p) che è una grandezza vettoriale, che lo accelera nel verso della massima pendenza, lungo cui egli sta scendendo; la forza peso ha due effetti: in parte mantiene lo sciatore aderente al terreno ed è bilanciata dalla reazione vincolare della neve; questo è esattamente quel che avviene per lo sciatore fermo in piedi sulla neve. Il secondo effetto è di accelerare lo sciatore verso la base del pendio . Quindi solo una parte della forza peso serve a far muovere lo sciatore. Tanto più il pendio è ripido e tanto più lo sciatore viene accelerato nella sua discesa.
Le quantità vettoriali si combinano fra loro, per somma o sottrazione, con un metodo detto regola del parallelogramma, il risultato di tale composizione si chiama risultante.
Il punto in cui è applicata la forza peso,ovvero il punto dove lo sciatore percepisce gli effetti della forza è detto baricentro,durante una sciata avvengono i vari spostamenti del corpo nel piano sagittale,in quello frontale e nel trasversale che portano a spostamenti significativi del baricentro e quindi per l’atleta è fondamentale la localizzazione di quest’ultimo.
Quando lo sciatore scende lungo la massima pendenza, in linea retta, dapprima la sua velocità aumenta, sotto l’azione della forza peso poi, una volta raggiunto il piano, la sua velocità diminuisce fino a quando si ferma. In questo caso continua a agire su di lui la forza peso p, che lo mantiene aderente al terreno, ma non lo accelera. La forza contraria al verso del moto che lo rallenta progressivamente è data dagli attriti che esistono tra gli sci e la neve e lo sciatore e l’aria in cui si muove; la superficie di contatto sci-neve da un lato permette lo scivolamento, dall’altro origina forze di attrito e durante la discesa rettilinea lungo la massima pendenza le forze di attrito sono presenti e riducono l’efficacia di p nell’accelerare lo sciatore.
Fondamentale nello sci alpino è l’equilibrio,che in fisica viene definito come una condizione che dipende dal bilanciamento reciproco sia delle forze,sia dei momenti che agiscono su di esso.
L’equilibrio è importante nello sci alpino per le conseguenze che da esso derivano infatti se la risultante delle forze cade in un punto esterno alla superficie di appoggio(cioè il parallelogramma i cui lati sono gli scii e i segmenti paralleli che uniscono fra loro le spatole e le code) lo sciatore cade, se cade entro la superficie di appoggio l’atleta non cade ,ma se non si è realizzato il bilanciamento di forze e momenti,si sbilancia infine se la risultante cade entro la base d’appoggio e istante per istante sono bilanciati sia le forze che i momenti lungo la traiettoria percorsa si ha l’equilibrio fisico.
Si riesce a comprendere quindi che la fisica svolge un ruolo fondamentale nello sci alpino e che quindi riuscendo ad unire tecnica e fisica si ha una maggiore probabilità di vincere.