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 $\alpha$ przedstawiliśmy na Rys. 1.

RM7Xs6w9v7xMs

Rys. 1. Rysunek przedstawia schematycznie narciarza na stoku góry pokazanej w postaci szarego trójkąta, stok jest nachylony pod kątem opisanym małą literą alfa. Na narciarza sunącego po stoku działa pionowo w dół siła ciężkości przedstawiona w postaci pomarańczowego wektora opisanego wielką pomarańczową literą F z indeksem dolnym g. Siłę tę rozłożono na rysunku na dwie składowe: działającą równolegle do stoku, przedstawioną w postaci niebieskiego wektora opisanego wielką niebieską literą F z indeksem dolnym g i znaczkiem równoległości oraz działającą prostopadle do stoku, przedstawioną w postaci czerwonego wektora opisanego wielką czerwoną literą F z indeksem dolnym g i znaczkiem prostopadłości. Narciarz prostopadle do powierzchni stoku działała na stok siłą nacisku przedstawioną w postaci fioletowego wektora opisanego wielką fioletową literą N. Siła nacisku ma ten sam zwrot, kierunek i wartość co prostopadła do stoku składowa siły grawitacji. W wyniku tego zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona stok działa na narciarza siłą reakcji przedstawioną w postaci zielonego wektora opisanego wielką zieloną literą F z indeksem dolnym r. Siła reakcji ma ten sam kierunek i wartość co siła nacisku, ale przeciwny do niej zwrot. W wyniku działania składowej siły grawitacji ułożonej wzdłuż stoku narciarz zjeżdża z tego stoku. W zjeździe przeszkadza mu działająca również wzdłuż stoku, ale posiadająca przeciwny zwrot siła tarcia przedstawiona w postaci żółtego wektora opisanego wielką żółtą literą T.

Na zjeżdżającego ze zbocza góry narciarza działają trzy podstawowe siły:

• siła ciężkości $\overrightarrow{F_g}$ pochodząca od oddziaływania grawitacyjnego narciarza z Ziemią,

• siła reakcjiSiła reakcji podłożasiła reakcji równi $\overrightarrow{F_r}$ będąca reakcją na nacisk $\overrightarrow{N}$ narciarza na powierzchnię równi,

• siła tarcia $\overrightarrow{T}$.

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 $\overrightarrow{N}$ pochodzi od prostopadłej składowej siły ciężkości działającej na narciarza. Jej wartość wynosi

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

Wartość siły zsuwającej jest równa

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

Zgodnie z drugą zasadą dynamiki Newtona możemy zatem zapisać

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