Почему маленьким фигуристкам проще даются сложные прыжки? Дело в инерции и импульсе

Готовьте ваши знания по физике.

В фигурном катании перестали удивляться, что юные, только формирующиеся девушки выполняют четверные прыжки, а их более зрелые и взрослые соперницы, не в состоянии запастись такими элементами, живут без гарантий на призовое место даже при идеальном прокате.

Но почему 15-летним Александра Трусовой и Анна Щербаковой проще совершить четыре оборота в воздухе, чем 23-летней Елизавете Туктамышевой? Почему первые готовы включать сразу несколько квадов в программу, а вторая весь сезон готовит свой четверной и всё равно опасается показывать его на соревнованиях?

Почему в интернете много видео, как юниорки Этери Тутберидзе показывают один сложный прыжок за другим, а Алина Загитова и Евгения Медведева могут похвастаться только попытками на лонже? Помимо очевидных объяснений (возраст, техническая база, риск травм), есть и чисто физиологическое. Оно завязано вокруг понятий импульса и инерции.

Старший научный сотрудник Поволжской академии спорта и туризма Фанис Мавлиев попытался объяснить сложную взаимосвязь простым языком. Далее – его слова.

Сначала разберёмся, от чего зависит вращение во время прыжка:

– техники исполнения, которую можно улучшать посредством тренировок;

– морфологических особенностей спортсмена, которые не подлежат изменению и учитываются на этапе спортивного отбора.

Эффективность вращений (другими словами, их количество), в свою очередь, зависит от:

– высоты прыжка. Чем выше, тем больше возможностей совершить много вращений. Высота, в свою очередь, зависит от взрывной силы ног, соотнесённой с весом спортсмена. Чем больше эта сила и чем меньше вес – тем больше высота. Вопрос развития взрывной силы ног – тема для отдельного исследования, которую здесь мы затрагивать не будем.

– скорости вращения до начала прыжка. Она зависит от технической и физической подготовленности спортсмена.

– повышения скорости вращения в фазе полёта. Нам нужен этот фактор, который определяется как раз морфологическими особенностями.

Фигурист, выполняя вращения во время прыжка, всегда управляет моментом инерции тела. В отличие от момента импульса, который постоянен, инерцию можно менять.

Пример управления моментом инерции – сведение и отведение рук фигуристов в процессе вращения.

• Руки разведены – инерция увеличена и скорость вращения уменьшена.

• Руки прижаты – инерция уменьшена и скорость вращения увеличена.

Ещё раз. Перед прыжком атлет набирает максимально возможную для себя скорость (а вместе с ней момент импульса) в условиях большего момента инерции. 

В процессе отталкивания и полёта максимально снижает момент инерции, что в итоге даёт повышение скорости вращения.

Разница между начальным и конечным моментами инерции определяет скорость вращения. В конечном счёте инерция при сведённых руках и ногах (и при прочих равных) наименьшая у людей с небольшими значениями ширины плеч и таза. Руки у них составляют более высокий процент от общей массы тела, чем у людей с большими значениями, соответственно, создают большую разницу.

Итого: при условии, что высота у прыжка у фигуристов примерно одинакова, потенциальное количество оборотов будет больше у спортсмена менее развитого в морфологическом плане.

В завершение хотел бы прояснить один момент. Можно найти много научных работ, касающихся кинематических и динамических характеристик в фигурном катании, но исследований касательно изменений моментов инерции, обусловленных морфологической зрелостью спортсмена, я не встречал. Поэтому наш вывод требует научного подтверждения, чтобы перейти из гипотезы в факт.

Фанис Мавлиев