Исследователи из Института гидродинамики имени М. А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук создали экспериментальную установку, предназначенную для анализа процесса скольжения лыж по снегу. Данная разработка в будущем может быть применена для изучения процессов, связанных с образованием лавин. Помимо этого, ученые провели сравнительный анализ биомеханики движений лыжников-гонщиков, выявив ключевые различия между техникой катания мужчин и женщин.
«У мужчин уравнение описывает быстро-медленные движения (чем-то это похоже на кардиоцикл с резкими выбросами), а у женщин колебания гармонические, то есть движения более плавные. Есть предположение, что это связано с особенностями женской физиологии», — рассказал заведующий лабораторией механики неупорядоченных сред Даниил Паршин.
Научные исследования привели к созданию механизма, который позволяет определять параметры движения спортсменов и использовать более эффективную математическую модель (по сравнению с известными из литературы). Эта модель хорошо описывает движение лыжников. Полученные данные станут основой для создания полнофункциональной системы, способной решать задачи по минимизации энергозатрат при прохождении лыжных трасс. В будущем такие результаты могут быть применены для разработки скользящих поверхностей в арктическом транспорте, например, лыж-направляющих, волокуш и других устройств.
Уникальность новосибирской установки заключается в отсутствии мировых аналогов. Большинство современных трибологических установок карусельного типа компактны — их размеры ограничены: диаметр вращающегося диска обычно не превышает полметра, а длина поверхности "лыжи" составляет всего десятки сантиметров. Это ограничение не позволяет воспроизвести целый ряд важных процессов, связанных со скольжением, таких как разрушение структуры снега, плавление его кристаллов, вытеснение воды через канавки макроструктуры скользящей поверхности и последующее замерзание водяной пленки. Кроме того, существуют линейные трибологические установки, однако они требуют больших площадей, часто используют искусственный снег и не всегда подходят для исследования различных объектов, пишет издание «Наука в Сибири».
«Помимо лыж, на нашей установке мы планируем изучать механизмы образования снежных лавин. Здесь возникает обратная задача: у вас есть горная порода, которая имеет свою макро- и микроструктуру, и на ней лежит огромный слой снега под каким-то уклоном. Светит солнце, дует ветер, меняется температура или геофизическая обстановка, и в какой-то момент начинается процесс срыва лавины. Очевидно, что в зоне контакта снега с породой или другой частью пласта произошли явления, которые этому способствовали, их изучение — тоже задача трибологии. Вместе с коллегами из Магадана и с Кавказа мы написали заявку на грант по этой лавинной тематике и сейчас ждем решения по нему», — говорит Даниил Паршин.
Читайте также: Сибирь – колыбель человечества: что узнали новосибирские ученые о наших древних предках