Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Zapisz jako PDF Udostępnij materiał

Warto przeczytać

Sytuację narciarza poruszającego się na stoku możemy opisać traktując zbocze góry jako równię pochyłą. Siły działające w takim przypadku na narciarza znajdującego się na równi o kącie nachylenia przedstawiliśmy na Rys. 1.

RM7Xs6w9v7xMs
Rys. 1. Siły działające na narciarza zjeżdżającego na stoku.

Na zjeżdżającego ze zbocza góry narciarza działają trzy podstawowe siły:

  • siła ciężkości Fg pochodząca od oddziaływania grawitacyjnego narciarza z Ziemią,

  • siła reakcjiSiła reakcji podłożasiła reakcji równi Fr będąca reakcją na nacisk N narciarza na powierzchnię równi,

  • siła tarcia T.

Siła ciężkości (i jej składowe) przyłożone są do środka masyŚrodek masyśrodka masy narciarza, siła nacisku przyłożona jest do podłoża, a siła reakcji – do nart. Siła tarcia działa na granicy powierzchni między nartami a zboczem.

Siła nacisku narciarza na podłoże N pochodzi od prostopadłej składowej siły ciężkości działającej na narciarza. Jej wartość wynosi

N=Fg=mgcosα.

Narciarz zjeżdża ze stoku pod wpływem sił działających w kierunku równoległym do stoku. Są to równoległa składowa siły ciężkości (zwana też siłą zsuwającą Fs) oraz siła tarcia T.

Wartość siły zsuwającej jest równa

Fs=Fg=mgsinα.

Wartość siły tarcia T jest równa wartości siły nacisku narciarza na podłoże pomnożonej przez bezwymiarowy współczynnik tarcia

T=fN=fmgcosα.

Zgodnie z drugą zasadą dynamiki Newtona możemy zatem zapisać

ma=FsT=mgsinαfmgcosα,
a=gsinαfgcosα.

W rzeczywistości na narciarza działać będą dodatkowe siły – może być to na przykład siła pochodząca od wiatru. W zależności od jego kierunku, narciarz będzie dodatkowo popychany w dół stoku lub hamowany. Inną, zawsze występującą siłą, jest siła oporu powietrza.

Słowniczek

Siła reakcji podłoża
Siła reakcji podłoża

(ang.: ground reaction force) siła, z jaką podłoże działa na spoczywające na nim ciało.

Środek masy
Środek masy

(ang.: centre of mass) punkt w obiekcie, który często z dobrym przybliżeniem zachowuje się tak, jak gdyby była w nim skupiona masa całego obiektu. Jego położenie jest średnią ważoną odległości od początku przyjętego układu odniesienia wszystkich składowych elementów ciała, przy czym jako wagi przyjmuje się masy tych elementów.