Малюнок 1. Очікування хвилі
Сидячи на дошці, ви дивитеся удалину перед собою, чекаючи появи хорошої хвилі на горизонті. Ваші очі, мозок і тіло навчилися визначати правильний момент, так що ви легко можете зловити хвилю і покататися на ній.
Пора. Ви починаєте посилено гребти, відчуваєте прискорення в міру того, як насувається маса води збільшує вашу швидкість. Ви схоплюєтеся на дошку, утримуючи рівновагу, і смакуєте силу хвилі, виконуючи кілька поворотів. Коли приходить час зупинитися, ви відступаєте назад, натискаючи на корму дошки і втоплений її під воду.
Невпевнено проробляючи все це в першу або звичним рухом встрибуючи на дошку, напевно, в тисячний раз, ви навряд чи прораховуєте з наукових формулами і законами все, що з вами відбувається. І, тим не менше, багато законів фізики супроводжує вас весь час, поки ви ковзати по хвилях. Давайте розглянемо, де і як зустрічаються фізика і серфінг. Почнемо, як і всі серфери, з очікування хвиль в перерві між сетами, потім розглянемо прискорення в момент лову хвилі і, нарешті, поведінка дошки на поворотах.
Очікування слушного моменту для старту
Малюнок 2. гребущіх серфер
Лежачи на дошці на спокійній воді в перервах між сетами, ви піддаєтеся дії двох досить простих, але дуже важливих фізичних сил - сили тяжіння (гравітації) і сили плавучості.
гравітація
Гравітація притягує до землі кожен атом дошки і тіла, діючи так, як якщо б вона була єдиною силою, яка впливає на центр маси людини. У більшості людей центр маси збігається з центром тіла, якщо встати прямо. Розглядаючи фізику процесу, ми будемо ігнорувати масу дошки. Хоча дошка, звичайно, не невагома, фізики вдаються до цієї невеликої виверту, щоб швидше дістатися до суті питання.
плавучість
Плавучість - це висхідна сила, що виникає, коли нерухома вода тисне на дошку знизу (так звана гідростатична сила). Вода впливає на всю поверхню дошки, при цьому сила плавучості діє так, як якщо б вона була єдиною силою, яка впливає на центр плавучості дошки, який, в свою чергу, відповідає центру маси виштовхується дошкою води. Кажуть, що коли Архімед відкрив математику плавучості, він прийшов в таке збудження, що з криком "Еврика" вибіг на вулицю голим.
результуюча сила
Завдяки панові Ньютону ми знаємо, що сума всіх сил, що діють на що знаходиться в стані спокою тіло, дорівнює нулю. Сума сил, що діють на тіло, називається результуючої силою. Відсутність прискорення також означає нульове значення результуючої сили. Відзначимо цей важливий факт, перш ніж йти далі. Зверніть увагу, що при переміщенні з постійною швидкістю прискорення теж дорівнюватиме нулю.
У стані спокою сили тяжіння і плавучості рівні і спрямовані в протилежні сторони. Результуюча сила, що впливає на серфера і дошку, дорівнює нулю (діаграма 1).
Діаграма 1. Гравітація і плавучість в стані спокою
рівновага
Уміння зберігати рівновагу дуже важливо для серфера. Якщо спадна сила тяжіння і висхідна сила плавучості діють уздовж однієї прямої, то їх сума дорівнює нулю і фізичне тіло (в нашому випадку - серфер на дошці) зберігає стійкість (діаграма 1).
Малюнок 3. Зміщення центру маси серфера
Змістити до корми, і спадна сила ваги зміститься назад по відношенню до висхідної силі плавучості.
Крок назад від центру маси дошки - і її ніс буде задиратися вгору до тих пір, поки сили тяжіння і плавучості НЕ зрівняються. Серфер на малюнку 3 сильно змістився вправо, через що корми дошки пішла під воду, і сталася зупинка.
Якщо дві протилежно спрямовані сили діють не вздовж однієї прямої, то дошка починає відчувати дію крутить сили, так званий крутний момент. Коли серфер зміщується назад, крутний момент повертає дошку так, щоб її ніс почав підніматися над водою, а корми, навпаки, йти під воду. Це змінює положення води, витісненої дошкою, а також дію сили плавучості. Дошка повертається до тих пір, поки гравітація і плавучість знову не опиняться на одній прямій. Таким чином, переміщаючи свою вагу відносно центру маси дошки, можна опустити або підняти її ніс, а також опустити і підняти лівий або правий борт.
Діаграми фізичних сил
Зсув серфера до корми призводить до того, що гравітація і плавучість, діючи одночасно, створюють крутний момент (діаграма 2).