MEKANIK: Den kritiske drejningsvinkel

En skiløber kan først få kontrol over det nye sving når han har omkantet, og styrer skiene på de nye kanter. Er han stadig på de gamle kanter, kan det nye sving godt være startet, men han vil så rutsche ind mod den nye faldlinie. Det punkt i svinget hvor omkantningen sker er således meget afgørende for om skiløberen har kontrol over svinget eller ej. Punktet benævnes som 'den kritiske drejningsvinkel', og er afhængig af fart, hældning og svingradius.

Når en skiløber bevæger sig gennem et sving på en bakke, så skifter hans ski konstant retning. De starter fx med at pege lige ned i faldlinien, og bliver så drejet mere og mere væk fra faldlinien, indtil svinget afsluttes. Når det nye sving påbegyndes så skifter skiene retning til den anden side.

Man kan sige at skiene hele tiden ændrer 'drejningsvinkel'. Denne drejningsvinkel er et mål for hvor meget skiene er drejet væk fra at stå på tværs af bakken. I faldlinien vil drejningsvinklen således være 90 grader. Startes et sving fra en position hvor skiene peger præcis på tværs af bakken, så starter de fra drejningsvinklen 0 grader, og køres svinget helt færdigt så skiene i slutningen af svinget igen peger helt på tværs af bakken har de gennemløbet en drejningsvinkel fra 0 til 180 grader.

Det er rent faktisk meget sjældent, hvis overhovedet, at vi ser sving der opnår drejningsvinkler på hele 180 grader. Bl.a. John Howe's 'The New Skiing Mechanics' præsenterer undersøgelser der viser at et sving på ski typisk køres fra en drejningsvinkel fra 30 til 150 grader, eller fra 45 grader til 135 grader (i stedet for fra 0 til 180 grader). Dermed påvises at det fuldt cirkulære sving på hele 180 grader er et ideal der næppe nogensinde nås. Vi kører alle kun dele af dette ideelle sving. Hvor meget vi når at køre af den ideelle cirkulære svingbue, afhænger af fart, hældning og radius.


Figur 1: Ideelt cirkulært sving med en drejningsvinkel der går fra 0 til 180 grader (til venstre), og et mere realistisk ikke-cirkulært sving med en drejningsvinkel der strækker sig fra 30 til 150 grader gennem svinget.

Lad os forestille os en skiløber stå stille på tværs af en stejl bakke. For ikke at rutsche sidelæns ned af bakken må han have skiene kantet i en eller anden given kantvinkel. Hvis han fra denne position, bevæger tyngdepunktet ned ad bakken og dermed gradvist mindsker kantvinklen, så vil skiene miste grebet i underlaget og gradvist vil han rutsche hurtigere og hurtigere sideværts ned ad bakken. Noget tilsvarende gælder i ethvert punkt i svinget - der er en minimum kantvinkel der kræves for at skiløberen kan stå fast på underlaget. Hvis kantvinklen er mindre end dette minimum vil skien miste grebet og forårsage rutsch.


Figur 2: front view af skiløber der står stille på tværs af en bakke

Når en skiløber opløser det gamle sving ved at bevæge tyngdepunktet ned ad bakken, mindsker han sin lænevinkel. Hvis han har kantet underben og overkrop i forhold til hinanden, og dermed er bananformet i det gamle sving, så vil han starte med at mindske sin lænevinkel når han vil til at afslutte svinget. Men han bevarer sin kantvinkel, næsten helt til slutningen af svinget. Derved nærmer tyngdepunktet sig det nye sving, mens kantgrebet bevares.


Figur 3: front view af skiløber der har tydelig bananform i svingafslutningen

Når det gamle sving pludselig slippes, ved at opløse kantningen fra underbenen, og dermed opløse bananformen, så ryger tyngdepunktet hurtigt ind i det nye sving, og han kan med det samme etablere kantvinkel i det nye sving. Det er typisk det vi ser på højt niveau, med høj fart: tydelig opbygning af bananform fra faldlinien til afslutningen af svinget, hurtig opløsning af bananformen og tidlig indadføring af tyngdepunktet i det nye sving.


Figur 4: front view af skiløber der kører med høj fart, og efter en hurtig opløsning af sin bananform i det gamle sving, har kastet sit tyngdepunkt ind i det nye sving og har etableret en stor kantvinkel næsten med det samme.

Hvis han derimod er på et lavere niveau, og ikke kører så stærkt er situationen en lidt anden. Han vil således ikke have sit tyngdepunkt langt inde i det gamle sving, men derimod stå meget lige over sine ski. Han har ikke den helt store bananform, og platform vinklen er dermed tæt på 90 grader. Hvis han fx kører store sving på stejlt terræn, og er ved at afslutte det gamle sving, så sker dette langsomt. Han rejser sig op fra det gamle sving, og bevæger tyngdepunktet i det nye svings retning. Men da han ikke er voldsomt bananformet, så følger kantvinklen hans bevægelser og han mindsker således langsomt sin kantvinkel.

På et tidspunkt har han nået en lænevinkel og en kantvinkel der svarer til dem der kræves for netop at have kantgreb og stå stille på tværs af bakken. Herefter fortsætter han med at mindske sin lænevinkel og sin kantvinkel, hvilket betyder at hans tyngdepunkt er ved at vælte ind i det nye sving, og hans kantvinkel er for lille til at holde greb i underlaget. Han vil altså begynde at rutsche sideværts ned ad bakken, mod den nye faldlinie. Tyngdepunktet er igang med et fald mod det nye svings centrum så på et tidspunkt inden faldlinien (senest i faldlinien) vil han opnå en position hvor han står vinkelret på underlaget, med en kantvinkel på 0 grader.


Figur 5: front view af skiløber der ikke længere har greb i underlaget, men som stadig er på de gamle kanter. Derfor har han ikke omkantet endnu, men det nye sving er startet og han drifter mod den nye faldlinie og mod en sen omkantning.

Dvs i dette tilfælde sker omkantningen længe efter at det gamle sving er afsluttet og det nye påbegyndt. Forskellen er bare at den første del af svinget foregår som rutsch på de gamle kanter. Han 'drifter' så at sige mod den nye faldlinie fordi han ikke har fart og bananform til at kaste tyngdepunktet tidligt ind i det nye sving og etablere kantvinkel på de nye kanter med det samme. Dét sted i det nye sving hvor omkantningen sker, er 'den kritiske drejningsvinkel'. Denne drejningsvinkel er kritisk fordi, før den er nået er skiløberen på de gamle kanter, og rutscher. Han har altså ikke bid i underlaget og kan derved ikke kontrollere sin hastighed og retning særlig godt. Først når den kritiske drejningsvinkel er nået og omkantningen sket, kan han igen få greb i underlaget, og kontrol over spor og hastighed.

Jo lavere hastighed, jo stejlere terræn, jo større svingradius og jo mindre opbygning af bananform - jo senere i svinget og dermed jo tættere på faldlinien sker omkantningen. Netop denne problemstilling med den sene omkantning er noget der ses ofte når mellemstadieskiløberen skal avancere til et højere teknisk niveau og et stejlere terræn.


Figur 6: den kritiske drejningsvinkel