스키의 과학적 원리

소개글

스키의 과학적 원리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 스키란?

Ⅱ. 스키의 과학　　
　1. 스키의 역학　　
　　1) 가속성
　　2) 안정성
　　3) 회전성
　　4) 도약성
　2. 스키의 물리학

Ⅲ. 스키의 기초기술

Ⅳ. 스키경기의 종류
　1. 알파인
　2. 노르딕
　3. 프리스타일

Ⅴ. 참고문헌

본문내용

놓은 스키는 높은 언덕이 제공하는 위치 에너지를 지닌 상태에서 스키어의 몸무게를 지탱하며 미끄러지게 된다. 스키의 미끄러짐은 스키어의 몸무게에 의해 눌려진 설면 최상부층이 순간적으로 녹기 때문에 일어난다. 단열팽창에 관한 물리적 실험에서 타이어에 바람을 넣으면 그 압력에 의하여 열이 발생한다, 소위 단열팽창 효과이다. 이와 마찬가지로 설면의 표피에 작용된 압축열은 스키와 설면 사이에 물을 만들어 윤활제의 역항을 하는 것이다.
속도만을 얻기 위한 것이라면 스킹시의 회전은 매우 비경제적인 움직임이다. 그러나 언덕에서 내리 달리면 아무런 다른 조처를 앉는다면 스키어는 계속적으로 늘어나는 가속도를 감당할 길이 없게 된다. 그러므로 이 가속을 가감할 필요가 있으며 이를 위한 가장 좋은 방법은 당연히 일정거리를 직진한 것보다 길게 늘일 수 있는 반축지법적인 회전을 하는 것이라 하겠다. 그러므로 스피드 스키처럼 무조건 속도만 높이면 우승하는 경기가 아닌 다음에는 어찌하면 보다 회전을 용이하게 할 수 있는가의 여부가 스키의 기술을 판가름하는 관건이 된다.
1) 가속성
(1) 역학적 모델과 스피드
스키에서 사면을 활주하는 운동은 역학적으로는 중력장에서 하는 하강운동의 일종이다. 스키가 하강운동인 이상 속도는 가장 중요한 성질의 하나이며, 각각의 인자가 속도에 미치는 영향을 아는 것은 경기성적 향상뿐만 아니라, 기본기술습득을 위해서도 도움이 된다.
직활강에서의 속도변화는 영향을 미치는 모든 인자에 관한 실제값의 범위를 알 수 있기 때문에 수량적 해석이 가능하다. 경사도 α가 일정한 길이의 사면을 직활강할 경우를 생각해 보자 설면은 딱딱하고 평평하며, 눈의 저항은 수직항력과 마찰저항만을 생각한다. 일방운동 마찰계수 μ는 속도에 의하지 않고 일정하다고 가정한다. 스키와 스키어 사이에 움직이는 힘이 그림 2-1에 나타나 있다.
계를 가속시키는 힘은 중력의 사면과 평행한 성분으로 다음과 같다
이것을 방해하는 것을 마찰저항과 공기저항으로 나타내면 다음과 같다.
디것들을 이용해서 계의 임의의 시각 t에 관한 사면과 평행한 방향의 운동방정식은 다음과 같다.
실제로는 공기역학적인 장역도 존재하지만, 이방향의 속도에 대한 영향은 작기 때문에 무시하고 있다. ①에 적당한 계수를 넣어 이것을 풀면 빠르기의 변화가 분명해진다.
만약 공기저항이 없다고 하면 (Ｆd =0) V는 언제까지나 계속 증가 하지만, 실제로는 Fd에 의해 빠르기의 증가율은 점차로 작아져 결국에는 일정한 값 Vt에 이르게 된다.
(2) 풍속의 영향
앞에서 나타낸 것처럼 공기저항 Fd는 다음과 같다.
여기에서 Cd는 유체중에서 물체의 형태에 의해 정해지는 계수로 유선형일수록 작은 값이지만, 스키어와 같이 복잡한 형상을 띤 물체는 이론적으로 계산하는 것은 어렵고 풍속실험에 의해 직접 구하는 것이 편리하다. 풍속의 영향을 알아보기 위해 터널 속에 일정한 빠르기의 공기흐름을 만드는 물체에 움직이는 공기저항을 측정기로 측정하는 풍속실험을 하는데 ②식에서 ρV2을 정해 Fd를 측정 계산하고 Cd, Sd를 합하여 구하는 것이다.
실제 공기저항은 어느 정도일까. 그림 2-2에 일례가 나타나 있다.
스키어가 빠르기를 추구하는 가운데 공기역학적으로 유리한 자세는 몸을 작게 하는, 즉 마치 1개의 덩어리로 된 계란형 자세임이 실증 되었다.
2) 안정성
모든 스키어에게 중요한 일은 구르지 않고 활주하는 것이다. 경기자는 좋은 기록을 내기 위해서, 일반 스키어는 즐겁고 익숙해지기 위해서, 그리고 무엇보다도 상처를 입지 않기 위해서 활주해야 한다. 상급자는 초심자에 비해 안정적으로 스키를 탈 수 있으며, 구르는 경우도 적다.
경사면상의 스키어가 안정을 추구할 때 전후좌우상하 3차원에 걸쳐 모든 것을 분석하는 것은 곤란하다. 그러나, 여기에서는 직활강중과 고르지 못한 땅에서 안정을 조사해 보자. 이러한 고르지 못한 지면을 2차원에서 보면 그림 2-4와 같이 3개의 타입이 있다.
a는 일정 경사도의 경사면상에 작은 커브가 있는 것으로, 스키어가 자주 스키장에서 경험하는 것이라고 생각해도 좋다. b는 소위 계단형인데, 높이가 낮은 저속에서는 큰 문제가 없으나 활강경기와 같이 고속으로 통과할 경우에는 문제가 생긴다. c는 경사도의 연속적 변화에 의한 사면 변화이며, 스케일이 크다. a,b,c 를 각각 다음에 분석한다.
(1) 커브의 처리
경사도 15도의 사면상에 길이 4m, 높이 0.4m의 미끄러운 커브를 인공적으로 만들어 스키어의 동작을 본석해 보자
이 경우, 각도를 나타내는 4개의 곡선에 주목한다. 각 관절각도는 그림 2-5와 같이 에르고미터로 측정하여 선으로 기록하였다. 상습자의 형태가 비슷한 4개의 굵은 선은 그 시기 또한 거의 같다. 특히, 커브의 정점 직전에 동시에 굴곡해, 그 후 같은 시기에 펼쳐지고 있다. 이것은 커브를 통과할 때 자세를 낮추어 커브를 흡수하는 동작을 타이밍에 맞게, 그리고 조화 있게 행한 것을 의미한다.
한편, 초심자는 이런 경향을 보이지 않는다. 그림 2-6의 a가 나타내는 것처럼 초심자의 자세는 허리가 낮고 뒤로 기운 자세이다. 중심이 앞으로 기운 각도가 상급자보다 크지만, 이것은 중심이 뒤쪽에 있는 것을 나타내고 있다. 대퇴관절각도가 상급자보다 작지만, 이것은 상체의 덮개를 의미하고, 허리가 뒤로 기운 것을 보충하는 동작이라 할 수 있다. 무릎관절각도가 일정한 것은 소위 무릎이 뻣뻣한 활주를 뜻한다. 각도 변화에서 보는 한계에서 상급자는 회전에 맞춘 굴신운동을 하고 있지만, 초심자는 회전이 되는 대로 움직이고 있는 것이다. 이러한 동작의 결과, 회전이 스키에 어떠한 힘을 미치는 것일까, 그것을 나태낸 것이 족압의 그래프이다. 이것은 스키와 스키부cm 사이에 넣은 족압판에 의해 측정된다. 여기에서도 상급자와 초심자의 사이에 큰 차이를 볼 수 있다. 즉, 상급자는 커브의 정점을 향해 발꿈치에서 발끝으로 점차 하중을 옮기고, 정점을 지난 곳에서 발꿈치에 큰 스파이크상의 하중이 보여진 다음에 전후 균등한 하중이 된다. 이것은 커브를 통과한 후에 경사도변화에 대해서 점차 앞으로 기울어갈 때 정점을 지난 곳에서 스키의 톱이 공중에

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