Fisica del esqui

La física del esquí se refiere al análisis de las fuerzas que actúan sobre una persona mientras esquía.

El movimiento de un esquiador está determinado por los principios físicos de conservación de la energía y las fuerzas de fricción que actúan sobre el cuerpo. Por ejemplo, en el esquí alpino, a medida que la fuerza de gravedad acelera al esquiador cuesta abajo, su energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética, la energía del movimiento. En el caso ideal, toda la energía potencial se convertiría en energía cinética; en realidad, parte de la energía se pierde en calor debido a la fricción.

Un tipo de fricción que actúa sobre el esquiador es la fricción cinética entre los esquís y la nieve. La fuerza de fricción actúa en dirección opuesta a la dirección del movimiento, lo que da como resultado una velocidad más baja y, por tanto, menos energía cinética. La fricción cinética se puede reducir aplicando cera en la parte inferior de los esquís, lo que reduce el coeficiente de fricción. Se fabrican diferentes tipos de cera para diferentes rangos de temperatura porque la calidad de la nieve cambia según las condiciones climáticas actuales y el historial térmico de la nieve. La forma y el material de construcción de un esquí también pueden afectar en gran medida las fuerzas que actúan sobre un esquiador. Los esquís diseñados para su uso en polvo son muy diferentes de los esquís diseñados para su uso en senderos acondicionados. Estas diferencias de diseño se pueden atribuir a las diferencias en la calidad de la nieve.

A continuación se muestra un ejemplo de cómo la calidad de la nieve puede ser diferente. En una zona donde las temperaturas oscilan alrededor de 0°C (temperatura helada del agua), es posible que llueva y nieve. La nieve mojada o el suelo mojado pueden congelarse y formar una capa de hielo resbaladiza. En una zona que experimenta constantemente temperaturas inferiores a 0°C, las nevadas provocan una acumulación de nieve en el suelo. Cuando está fresca, esta nieve es esponjosa y parecida al polvo. Este tipo de nieve tiene mucho espacio para el aire. Con el tiempo, esta nieve se volverá más compacta y las capas inferiores de nieve se volverán más densas que la capa superior. Los esquiadores pueden utilizar este tipo de información para mejorar su experiencia de esquí eligiendo los esquís adecuados, la cera o eligiendo quedarse en casa. Los equipos de búsqueda y rescate y los usuarios de zonas rurales confían en nuestro conocimiento de la nieve para sortear los peligros presentes al aire libre.

El segundo tipo de fuerza de fricción que actúa sobre un esquiador es el arrastre. Esto normalmente se denomina "resistencia del aire". La fuerza de arrastre es proporcional al área de la sección transversal de un cuerpo (por ejemplo, el esquiador) y al cuadrado de su velocidad y densidad en relación con el fluido en el que viaja el cuerpo (por ejemplo, el aire). Para ir más rápido, un esquiador puede intentar reducir el área de la sección transversal de su cuerpo. Los esquiadores alpinos pueden adoptar posiciones más aerodinámicas, como agacharse. Los corredores de esquí alpino usan trajes de carrera ajustados. El área general de la física que aborda estas fuerzas se conoce como dinámica de fluidos.