В свинца лазания с использованием динамической веревки , то коэффициент падения ( е ) представляет собой отношение высоты ( ч ) альпинист падает , прежде чем веревки альпиниста начинает растягиваться и длиной веревки ( L ) , доступная для поглощения энергии падения.
Сила удара [ править ]
Сила удара определяется как максимальное натяжение веревки при падении альпиниста. Используя обычную веревочную модель незатухающего гармонического осциллятора (HO), сила удара F max в канате определяется как:
где mg - вес альпиниста, h - высота падения, k - жесткость пружины веревки. Используя модуль упругости E = k L / q, который является константой материала, сила удара зависит только от фактора падения f , то есть от отношения h / L , поперечного сечения каната q и веса альпиниста. Чем больше доступно веревки, тем мягче становится веревка, что компенсирует более высокую энергию падения. Максимальное усилие на альпиниста - F max, уменьшенное на вес альпиниста мг.. Вышеупомянутая формула может быть легко получена из закона сохранения энергии в момент максимального напряжения соотв. максимальное удлинение каната x макс :
Используя модель HO для получения силы удара реальных альпинистских веревок как функции высоты падения h и веса альпиниста mg , необходимо знать экспериментальное значение E данной веревки. Однако производители канатов указывают только силу удара каната F 0 и его статическое и динамическое удлинение, которые измеряются при стандартных условиях падения UIAA : высота падения h 0 2 × 2,3 м при доступной длине каната L 0 = 2,6 м приводит к коэффициент падения f 0 = h 0 / L 0 = 1,77 и скорость падения v 0 = (2gh 0 ) 1/2 = 9,5 м / с в конце падения на расстояние h 0 . Масса m 0, используемая при падении, составляет 80 кг. Использование этих значений для исключения неизвестной величины E приводит к выражению силы удара как функции произвольной высоты падения h , произвольных коэффициентов падения f и произвольной силы тяжести g в виде:
Обратите внимание, что сохранение g 0 из вывода « Eq » на основе теста UIAA в приведенную выше формулу F max гарантирует, что преобразование будет продолжать действовать для различных полей силы тяжести, например, на уклоне менее 90 градусов по горизонтали. Однако эта простая модель веревки с незатухающим гармоническим осциллятором неправильно описывает весь процесс падения реальных веревок. Точные измерения поведения альпинистской веревки во время всего падения можно объяснить, если к незатухающему гармоническому осциллятору добавить нелинейный член вплоть до максимальной силы удара, а затем, вблизи максимальной силы в веревке, внутреннее трение в добавлена веревка, обеспечивающая быстрое расслабление веревки в исходное положение.[1]
Когда веревка застегивается на несколько карабинов между альпинистом и страхователем , возникает дополнительный тип трения, так называемое сухое трение между веревкой и, в частности, последним закрепленным карабином. Сухое трение приводит к тому, что эффективная длина каната меньше доступной длины L и, таким образом, увеличивает силу удара. [2] Сухое трение также отвечает за сопротивление каната, которое альпинист должен преодолеть, чтобы двигаться вперед. Это может быть выражено эффективной массой веревки, которую должен тянуть альпинист, которая всегда больше массы самой веревки. Он экспоненциально зависит от суммы углов изменения направления, сделанного альпинистом. [2]
Свинец восхождение [ править ]
Фактор падения, равный двум, - это максимум, который возможен при подъеме с опорой на свинец , поскольку длина остановленного падения не может превышать удвоенную длину веревки. Обычно падение с коэффициентом 2 может произойти только тогда, когда ведущий альпинист, не разместивший защиту, падает мимо страхователя (расстояние между ними в два раза больше длины веревки) или якоря, если альпинист поднимается по маршруту в одиночку, используя себя. -страховка. Как только альпинист закрепляет веревку в защите над страховкой, расстояние потенциального падения в зависимости от длины веревки уменьшается, а коэффициент падения падает ниже 2.
Падение с высоты 20 футов оказывает большую силу альпинисту и альпинистскому снаряжению, если оно происходит с веревкой на расстоянии 10 футов (т. Е. Альпинист не поставил защиту и падает с 10 футов над страхователем до 10 футов ниже - падение с коэффициентом 2), чем если это происходит на высоте 100 футов над страхователем (коэффициент падения 0,2), и в этом случае натяжение веревки более эффективно смягчает падение.
Факторы падения выше двух [ править ]
При падениях, происходящих на виа феррата , факторы падения могут быть намного выше. Это возможно, потому что длина веревки между привязью и карабином короткая и фиксированная, а расстояние, на которое может упасть альпинист, зависит от зазоров между точками крепления страховочного троса. [3]
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Leuthäusser, Ulrich (17 июня 2016). «Физика альпинистской веревки при большой динамической нагрузке» . Журнал СПОРТИВНОЙ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ . DOI : 10.1177 / 1754337116651184 . Проверено 29 июня 2016 .
- ^ a b Leuthäusser, Ulrich (2011): «Физика альпинистских веревок: силы удара, факторы падения и сопротивление веревки» (PDF) . Проверено 15 января 2011 .
- ↑ Дэвис, Кэри (16 июля 2017 г.). «Попасть на виа феррата: передача» . www.thebmc.co.uk . Проверено 16 февраля 2019 .
Внешние ссылки [ править ]
- Голдстоун, Ричард (27 декабря 2006 г.). «Стандартное уравнение силы удара» . Проверено 17 апреля 2009 .
- Буш, Уэйн. «Физика скалолазания - понимание факторов падения» . Проверено 14 июня 2008 .
- "Ударная сила падения при скалолазании" . Содержит полный вывод уравнения в Примечаниях . vCalc. 2014-04-11 . Проверено 11 апреля 2014 .
