Inżynieria bezpieczniejszego skoku w śniegu

Parki terenowe, w których narciarze i snowboardziści mogą wykonywać triki, stają się coraz bardziej popularne, odkąd po raz pierwszy pojawiły się na stokach Kalifornii w latach 90. XX wieku.

Ich zwiększona popularność ma swoją drugą stronę – wzrost liczby kontuzji związanych z trikami i skokami. Urazy kręgosłupa są szczególnym problemem i są bardziej prawdopodobne, gdy narciarze lub snowboardziści lądują na szyi lub głowie lub gdy uderzenie w ziemię jest na tyle duże, że może uszkodzić kręgosłup.

Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest noszenie odzieży ochronnej i nauczenie skoczków bezpieczniejszej techniki. Ale innym, prawdopodobnie lepszym podejściem, jest uczynienie parków terenowych bezpieczniejszymi z założenia.

Jednak niewiele ośrodków narciarskich przyjęło ideę inżynierii parków terenowych w sposób, który minimalizuje ryzyko kontuzji. Wynika to częściowo z obaw związanych z odpowiedzialnością, ale także z praktycznych pytań: czy naprawdę można zaprojektować skoki tak, aby były bezpieczniejsze?

Dziś otrzymujemy odpowiedź dzięki pracy Nicoli Petrone na Uniwersytecie w Padwie we Włoszech i kilku kumplom. Ci faceci zaprojektowali skok, który wywiera taki sam wpływ na podłoże dla skoczka, niezależnie od tego, jak daleko skacze. Nie ma wątpliwości, że jeźdźcy czasami popełniają błędy, które narażają ich na ryzyko; niemniej jednak podejście inżynieryjne może pozwolić na budowę skoków, które zmniejszają prawdopodobieństwo, że błąd spowoduje katastrofalne skutki, mówią.

Inżynierowie porównują skoki, używając ich równoważnej wysokości upadku, czyli odległości, na jaką skoczek musiałby spaść pionowo na poziomą powierzchnię, aby doświadczyć takiego samego uderzenia w ziemię. Ogólnie rzecz biorąc, nogi skoczka mogą amortyzować uderzenia z wysokości do 1,5 metra. Jednak w miejscach, gdzie narciarze lub snowboardziści doznali poważnych urazów kręgosłupa, inżynierowie zmierzyli równoważną wysokość upadku do 10 metrów.

Oczywiście łatwo jest zaprojektować lądowisko o krzywiźnie powierzchni, która zapewnia stałą równoważną wysokość upadku, niezależnie od tego, jak daleko się skoczy. Ogólnie rzecz biorąc, równoważną wysokość upadku można zmniejszyć, ustawiając powierzchnię śniegu prawie równolegle do wektora prędkości skoczka podczas lądowania, powiedzmy Petrone i spółka.

Ale budowa i kompleksowe testowanie takiej skoczni nigdy nie zostało zrobione, i tu właśnie wkraczają Petrone i kumple. Ci faceci zaprojektowali równoważny skok z wysokości upadku i zbudowali go w ośrodku narciarskim San Vito w San Vito di Cadore we Włoszech.

Oprócz specjalnego kształtu zbocza zeskoku, zespół zadbał również o to, aby strefa startu była płaska, aby ograniczyć rotację ciała podczas skoku. Pomaga to zapobiegać nieprawidłowemu lądowaniu skoczków po tak zwanym złapaniu tylnej krawędzi, które powoduje ich obracanie się w powietrzu.

Spowodowało to kąt startu wynoszący około 10 stopni i lądowisko o długości około 14 metrów z równoważną wysokością upadku 0,5 metra na całej długości. Na końcu pochylni do lądowania powierzchnia znajdowała się około 30 stopni w stosunku do poziomu.

Budowa była prosta. Zespół użył ratraka śnieżnego, aby spychać śnieg do wymaganego kształtu, wyznaczonego przez wbite w śnieg kijki. Personel ośrodka zbudował podstawowy kształt lądowania podczas skoku w około 12 przejazdach za pomocą ratraka śnieżnego Prinoth. Cała skocznia została zbudowana w około trzy godziny i składała się z około 100 metrów sześciennych śniegu nad powierzchnią macierzystą, mówią Petrone i spółka.

Następnie naukowcy przymocowali akcelerometry do desek i ciał różnych narciarzy i snowboardzistów, poprosili ich o spróbowanie skoku z coraz większymi odległościami rozbiegu. Każdy skok rejestrowali kamerą z szybkością 50 klatek na sekundę.

W ciągu następnych dwóch dni zarejestrowali dane z ponad 20 skoków, zwiększając rozbieg z 10 do 40 metrów.

Wyniki są jasne. Dane pokazują, że skoczkowie doświadczają równoważnej wysokości upadku około 0,5 metra, ale istnieje niewielka różnica w długości pochylni ze względu na niedoskonałości konstrukcji.

Zespół twierdzi, że równoważna wysokość upadku określona akcelerometrem i teoretyczna równoważna wysokość upadku oczekiwana na podstawie zmierzonego profilu skoku zgadzają się całkiem dobrze w całym zakresie przebytych odległości.

To pokazuje, że podejście jest wykonalne. Skok skonstruowany i zmierzony w tej pracy jasno pokazuje, że wpływ na lądowanie można kontrolować poprzez zaprojektowanie kształtu powierzchni lądowania, mówią Petrone i spółka.

To podejście można łatwo połączyć z innymi zdroworozsądkowymi podejściami, takimi jak ograniczanie długości rozbiegu i tak dalej. Więc naprawdę nie ma usprawiedliwienia dla parków terenowych, aby oferować skocznie z nadmiernie równoważnymi wysokościami upadku, teraz, gdy Petrone i spółka wykazali, że te cechy są proste do zaprojektowania i zbudowania.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1611.04448 : Projektowanie, budowa, pomiary i testowanie skoku w terenie ze stałym ekwiwalentem wysokości upadku

ukryć