Создано для победы: наука за лыж и снега на зимних Олимпийских играх
Для зимних Олимпийских играх 2002, немецкий Георг Хакл Porsche привлек для разработки быстрее и крепче санках сани под названием Porsche
1. Он взял домой серебро и вошел в историю как первый спортсмен, летом или зимой, чтобы медаль в том же отдельные события в течение последних пяти играх.
США speedskater Фицрандольф Кейси выиграл золотую медаль на 0,03 секунды, носить костюм аэродинамических разработанные Nike. Аналогичные к поверхности мячи для гольфа и подходит для конкурентоспособной пловцов, текстурированной поверхностью speedsuit сократил сопротивления воздуха на вспенивание воздух, передаваться по его телу. 2002 Олимпийские игры великолепный дисплей атлетизма, интернационального единства и инженерных инноваций. Спортсмены посмотрел на инженерных вытеснять конкуренции, особенно в спорте на выносливость, скорость и точность.
Спортсмены также основывались на инженерных поверхностей. Компьютеризированной системы охлаждения на $ 30 млн Олимпийский овал создал "быстрый лед". Система застыла на каток труднее больше скоростному бегу на коньках рас, давая фигуристов еще скольжение, или мягче на 500 метров спринт, позволяя спринтеров для захвата льда и принять углов 40 миль в час на 50 градусов.
Материалы и конструкция кардинально изменили спорта, принимая спортсменов на новый уровень конкуренции. В эксклюзивном интервью AIChExtra, Роберт Григорий, глава факультета прикладной физиологии и директор Центра по правам Движения исследований в Georgia Tech, говорит, инженеры играют жизненно важную роль в спорте. "[Инженеры] взглянуть на взаимодействие с человеком и окружающей средой, и должны знать, что ожидать в этом виде спорта", сказал он. "Это очень большое поле. Вы можете Пусть ваш разум искать и думать о всех материалов, которые были", продолжал Григорий.
Эти нововведения также открывает двери для более спортсменов. "Мы можем разработать материалы, чтобы paraathlete может работать быстрее и прыгать выше, чем вы или я", продолжал Григорий. "Это больше, чем просто материал, о том, как материал взаимодействует с человеком и в ответ на задачи, будь то высокие прыжки или катание на лыжах".
Инновации, однако, поднимает планку производительности физического спортсмена. "Все происходит быстрее. Лыжи становятся все быстрее, воски сделать вас двигаться быстрее", трехкратный олимпийский лыжник Северной Лора Маккейб рассказал AIChExtra. "Вам нужно больше энергии, кататься на лыжах. Лыжники сильнее, чем они были даже 10 лет назад.
Физика играет центральную роль в лыжи, коньки, сноуборд и где трение на лыжах, лезвия или совет тает снег или лед, создают слой воды 1 мкм (одна миллионная часть метра), на котором спортсмен скользит. Тепла созданные спортсмен обороты: 100-фунтовый низ гонщик будет 60 миль в час порождает то же тепло, как будто она три 100-ваттных ламп в каждой лыжи.
В холодных температурах, однако, трение не может лыжный теплый снег, чтобы его точка плавления - именно поэтому лыжникам и сноубордистам, полагаться на воск для скольжения. Жесткий воск, используемый в холодных температурах, устойчивы проколов кристаллов льда. Воск используется также в более высоких температурах, чтобы отталкивать воду, которая создает всасывающий с лыжах.
"Если удар воска, вы теряете расы, особенно в холодные дни с высокой абразивной снега и дни с высокой влажностью воздуха", Дэн Мейер, основатель и директор R
"Восковая эпиляция помогает горнолыжников стержень", продолжает Мейер. "Если лыжи не воском правильно, вы не можете разворота. Сноуборды имеют огромную площадь поверхности, и они нуждаются в воск, чтобы помочь двигаться борту, набирать обороты."
Майер, который является. химик, инженер, разработанный FastWax, линия лыжных воска, который прост в своем подходе к тому, что может быть сложным процессом. "Восковая эпиляция всегда казалось слишком сложным," сказал Мейер. "Я подошел в качестве инженерных проблем. Я проанализировал и классифицировать существующие воски для плавления и твердостью. Я исследовал, что работал хорошо, а затем провел несколько лет в разработке нового продукта." "Как и в технике, тем сложнее вам сделать это, более склонны вы должны делать ошибок. Мы продолжаем нашу систему просто и понятно. Мы также делаем много воском клиник на горнолыжных магазинах объяснить химии, что воск делает это даже рекреационных лыжников поймут важность надлежащего воском ".
Роль химических инженеров на лыжах развития воска нет ничего нового. Swix воск, один из самых больших компаний в мире воска, была основана в 1942 году Борье Gabrielsson, президент фармацевтической компании АО Astra в Швеции. команды Swix о химиков и спортсменов исследовал захвата и скольжения, разработаны стандартные воск, изготовленный из синтетических восков, каучуков и смол.
Воск компаний и спортсменов обратить пристальное внимание на снегу структуры, состояния и влажности. В 1972 Олимпийские игры, лыжный компании воск TOKO послал делегацию в Саппоро, Япония для анализа кристаллов снега один год до открытия Олимпиады. В течение следующего года компания разработала пользовательский линии восков подходит для снега в Японии.
Жесткий скольжения воск используется в более холодных температур для создания гладких, влагонепроницаемые поверхности от фирмы, острые ледяные кристаллы. Она состоит из парафина и микрокристаллической содержание карбоцепной из 28-50 атомов. Более цепи производства труднее воска. Мягкий воск, используемый в более высоких температурах, отталкивает воду и создает неровной поверхности, что уменьшает всасывание между водой и на лыжах. Мягкий воск состоит из парафина и на основе нефти воск, и возможности более короткими углеродными цепями 12-20 атомов углерода.
В 1987 году фторсодержащих мономеров были введены в Swix воск рынке. Итальянская компания Rimar (впоследствии объединены в ENICHEM) был синтезирован в фторированные н-алканов с температурой плавления 100 ° С. н-алканов общей химической схожести с парафины, и было определено в качестве возможных воск на лыжах.
Фтористые воски используются как overlayer воска на базе слоев парафина. Фторсодержащих воск являются очень мощными, отталкивающие воду и грязь из лыж, как ртуть Кроме того, они очень дорогие, 20 граммов стоимостью $ 100. Хотя стоимость высока, конкурентоспособной лыжников полагаться на фторсодержащих воски. "Это феноменальный, насколько хорошо они работают в отражении грязи и снега," сказал Мейер.
При всем сосредоточиться на снег условия, нет ничего удивительного в том, что процесс оснежения также погруженный в инженерных инноваций. Градостроителей в Олимпийских играх 2002 года и Олимпийских центры работали с Йоркским Сноу, официальный snowmaker в 2002 году Олимпийских игр в разработке некоторых систем искусственного оснежения, в том числе крупнейших компьютеризированной системы оснежения в Северной Америке.
Более 550 автоматизированных орудий снег сжатым воздухом перерывы были установлены на SnowBasin, конечно Олимпийских альпийский. Метеостанции были установлены по всей альпийской курс, который собирает информацию о температуре, влажности и ветра. Система ответил к смене погоды, и создали больше снега по мере необходимости.
Процесс искусственного оснежения, как катание на лыжах, представляет собой сочетание физики и техники. Оснежения на основе теплообмена. Тепло удалить из воды и выбрасываются в окружающую среду. Для воды заморозить в лед, он должен сначала остыть до температуры ее зарождения. Чистая вода может быть охлаждена в лабораторных условиях до минус 40 C / F, прежде чем заморозить (гомогенной нуклеации).
Снег кристаллы наиболее часто образуются, когда водяной пар замерзает на частицы пыли, бактерий и других материалов (гетерогенной нуклеации). Частиц представляет собой поверхность, на которой молекулы воды могут конденсироваться. Поскольку вода конденсируется и замерзает, структура снежинки формируется. Как капли воды охлаждает, она выпускает тепло в размере 1 калории на грамм воды. Как вода замерзает в лед, капли воды выделяется тепло в размере 80 калорий на грамм воды. Это быстрое выделение энергии поднимает температуру до 32 градусов F, где вода будет замерзать.
Питьевого водоснабжения должны остыть до примерно 9 градусов по Фаренгейту в своем распоряжении зарождается. Перемещение потоков и прудовой воды содержат кремнезема и partides, на котором вода может конденсироваться и зарождаются, как правило, при температуре около 18 градусов восточной долготы Это создает проблемы для снега объектов, которые должны прохладной водой, чтобы его температура зародышей для того, чтобы снег.
Лыжная номера выкачивают воду из природных источников на вершину лыжного склона. Вода выгоды тепла, а он проходит до трубы от трения. К тому времени, воды достигает вершины пика 5000 ногой, вода может быть как теплым, 35-40 градусов. Вода подается из снежных пушек, и только 6 до 7 секунд зарождаются, как он падает на землю.
"Тепло вашего врага," Рич-Браун, директор-Йорке Сноу сказал [ChF.xtra "Тепло в воде, тепла земли, тепла в трубе. Вся работа против вас в снег процесса. Чем больше вы можете сделать, чтобы уменьшить разницу в температуре, или дельта T, тем успешнее вы будете. "
Искусственный снег на основе гетерогенной нуклеации. Вводя материал nucleator, один может способствовать замораживания при более высокой температуре. Высокая температура нуклеаторы включают сухой лед и soliver йодида. нуклеаторы Низкая температура включают кальций, магний, пыли и ила.
Snomax, производства Йорк снег, на основе природного белка и зарождается на 27 градусов F, что позволяет упростить снега на более высоких температурах. Snomax является Ice зарождающихся белка (ИЯФ) получены из естественных syringae Pseudomium бактерии, штамм 31-A. После брожения, бактерии гранулированного, лиофилизированные снизить содержание воды, и облучали, чтобы убить бактерии. Белка, произведенного на бактерии Snomax.
Вводя в Snomax водоснабжения, лыжные сооружения способны производить большое количество высококачественного снега при высоких температурах. Снегогенераторов может контролировать содержание воды в снег, создавая идеальные условия для зимних спортсменов.
"Snomax вынимает случайности в этот процесс и повышает температуру нуклеации", сказал Браун. "Если вы можете увеличить зарождения, вы производите больше снега, и улучшить свои конкурентные преимущества". Спортсмены опираться на науку и технику перерыва в рамках существующих физических границ с новыми материалами и дизайном. Инженерные можно найти в каждом аспекте современного спорта, включая подготовку кадров, питание, оборудование материала и дизайна, объекты строительства, а поверхность. Хотя ни Айше членов привезли домой золото в этом году, спортсменов и болельщиков в 2002 году Олимпийских игр в долгу благодарности инженерам, которые сделали вклад в Олимпийских зимних игр.
