Kraft är ett fundamentalt begrepp inom mekaniken och betecknas F. Enheten för kraft är Newton (N) och beskriver storleken på kraften. Krafter har en viss storlek, en viss riktning och beskrivs med hjälp av pilar. Pilens början visar kraftens angreppspunkt, pilens riktning anger kraftens riktning och pilens längd anger kraftens storlek i Newton (N).
Krafter påverkar alltid skidåkaren; när åkaren står stilla, glider i backen, rör sig framåt på plan mark eller när liften drar åkaren uppför backen. Hur mycket och på vilket sätt krafterna förflyttar eller roterar åkaren beror på storleken på kraften samt var på kroppen kraften angriper. Allt detta i enlighet med Newtons lagar.
Krafter – komposanter och resultanter
När flera krafter verkar i samma angreppspunkt kan dessa sammanfattas till en resultant, vilket är en kraft som ersätter de ursprungliga krafterna. När två eller fler krafter verkar på samma objekt längs en rät linje kan dessa adderas för att erhålla en resultant, se bild nedan.
När två eller flera krafter verkar på åkaren är resultantens storlek och riktning summan av de individuella krafterna.
När krafterna som verkar på objektet inte går längs en rät linje blir beräkningen av resultantens storlek och riktning lite mer komplex.
Ett kraftparallellogram som beskriver två komposanter samt en resultant till dessa. För att beräkna storleken och riktningen på resultanten krävs mer arbete än i fallet om komposanterna hade verkat längs en rät linje.
Ovan är således F1 och F2 komposanter och dessa två kan ersättas med en resultant F.
På bilden nedan beskrivs ett annat scenario där utgångspunkten är den resulterande kraften G. För att förstå ytterligare hur G verkar kan kraften delas upp i komposanterna G1 och G2. Denna uppdelning visualiserar hur stor del av kraften som drar åkaren nedför backen och hur stor del av kraften som drar åkaren mot underlaget.
Bild till vänster: Gravitationskraftens påverkan på en skidåkare. Bild till höger: Gravitationskraften uppdelat i komposanter.
Oavsett om krafter sammanförs till en resultant eller om en resultant delas upp i sina komposanter, är syftet att på ett enklare sätt beskriva och visualisera hur krafterna påverkar åkaren.
Bilden nedan visar ytterligare ett exempel på hur en kraft kan delas upp i komposanter för att ge en förståelse för resultatet.
Bild till vänster : Åkaren stakar sig framåt och applicerar en kraft snett ned mot underlaget. Underlaget svarar med en lika stor kraft, men i motsatt riktning, enligt Newtons tredje lag. Bild till höger: Den sneda kraften delas upp i komposanter för att visualisera hur stor del av kraften som accelererar åkaren framåt respektive uppåt.
Reflektion:
- Hur påverkas storleken på komposanterna beroende på hur staven sätts i?
Belastning
När en kraft påverkar ett föremål, till exempel en skidåkare, benämns detta belastning. Ju större kraft åkaren utsätts för desto större kommer belastningen att vara.
Åkaren kan styra hur stor belastningen blir genom att minska eller öka hastigheten samt förändra hur skidorna interagerar med underlaget.
Åkaren kan även styra hur belastningen upplevs i kroppen genom att inta olika kroppspositioner. Belastningen kan vara den samma men upplevas olika beroende på om åkaren står högt eller lågt, långt fram eller långt bak eller på en eller två skidor.
Reflektion:
- På vilket sätt har teknik och styrka inverkan på hur åkaren kommer att hantera belastning?
- Resonera kring teknik kontra styrka och dess inverkan på åkarens förmåga att hantera belastning.
Tryck
Ett vanligt förekommande begrepp inom skidåkning är tryck vilket skiljer sig en aning från begreppet belastning.
Belastning beskriver kraften som appliceras på ett föremål, med begreppet tryck adderas en dimension till, då tryck beskriver kraften på en specifik yta. Med det menas att om en yta på 1 kvadratmeter belastas med 1 kg är det dubbelt så stort tryck som om en 2 kvadratmeter stor yta belastas med 1 kg.
Det är därför det fungerar bättre att använda snöskor när vandring sker i djupsnö istället för vanliga skor. När kraften sprids ut över en större yta kommer trycket minska vilket leder till att man inte sjunker igenom snön lika djupt.
Reflektion:
- Hur kan tryck användas för att förklara hur vi kan stå på skidorna på hårt underlag för att skidorna inte ska släppa skäret?
- Hur kan tryck användas för att förklara hur en åkare kan göra en snävare skärande sväng?
