baan lzp en S-curve

Baan lichaamszwaartepunt
(Raadpleeg voor de uitwerking van sommige details de paragraaf Zijwaarts vooruit.)

In de paragraaf Afzet (rechte eind) hebben we gezien dat voor elke afzet de afzetkracht loodrecht staat op de afzetschaats en naar ‘binnen’ gericht is: voor de rechterafzet naar links en voor de linkerafzet naar rechts ten opzichte van de afzetschaats.
Omdat de afzetrichting afwijkt van de voorwaartse richting heeft de afzetkracht een voorwaartse component en een zijwaartse- of centripetale component.
De voorwaartse component compenseert de lucht- en wrijvingsweerstand van de schaatser.
De zijwaartse kracht duwt het lichaam naar de andere kant van de baan. Aan het einde van de afzet vangt de schaatser die duw op met de inzet van de andere schaats in de richting, die het spiegelbeeld is van de vorige afzetrichting.
Het lichaamszwaartepunt volgt bij elke afzet dus een naar binnen gekromde baan. Hoe groter de zijwaartse  kracht, hoe sterker de kromming van de baan: aan het begin van de afzet, als de schaatser nog aan de buitenkant van de schaats staat, is de afzetkracht gering en zal de baan nauwelijks naar binnen gekromd zijn; naar het einde van de afzet toe, naarmate de afzetkracht toeneemt, wordt de baan sterker naar binnen gekromd met eventueel een extra kromming aan het einde van de afzet als de afzetschaats wordt ‘ingedraaid’.
Door de steeds wisselende richting van de centripetaal kracht is de baan van het lichaamszwaartepunt een zigzag-lijn rond de voorwaartse richting.

Figuur 1. Schematische weergave van de baan van het lichaamszwaartepunt.

De doorgetrokken zwarte pijl in figuur 1. stelt het traject voor van de afzetschaats (ook wel aangeduid als de actieve schaats), de gestippelde rode pijl van  de bijhaalschaats, de gestippelde groene pijl van de inzetschaats (de inactieve schaats) en de gestippelde blauwe lijn de baan van het lichaamszwaartepunt.

De kanteling van het lichaam om de afzetschaats is een continu proces zodat het moment dat de schaats loodrecht op het ijs staat een puntmoment is. De baan van het lichaamszwaartepunt snijdt de baan van de afzetschaats dan ook in precies één punt (schaats loodrecht ijs).

De grootte van de hoek tussen de richting van de zijwaartse afzet en de voorwaartse richting bepaalt hoe de afzetkracht wordt verdeeld over de voorwaartse kracht en de zijwaartse- of centripetaal kracht: een toename van de hoekgrootte leidt in principe tot een verschuiving ten gunste van de voorwaartse kracht en dus van de snelheid en ten nadele van de centripetaal kracht. Met elke verandering van de centripetaal kracht verandert de kromming van de baan van het lichaamszwaartepunt.

S-curve
Tijdens de inzet heeft de inzetschaats (lichtvoetig) contact met het ijs en laat deels een spoor na op het ijs. Afhankelijk van hoe de inzet wordt uitgevoerd verandert de richting van de inzetschaats van parallel aan de afzetschaats tot schuin voorwaarts in de richting van de volgende afzet.
Omdat de inzet voorafgaat aan de afzet kunnen we het spoor van de inzetschaats (of wat daar voor doorgaat) koppelen aan het spoor van de afzetschaats.
Bekijken we de baan van de schaats vanaf het begin van de inzet tot het einde van de afzet, dan constateren we dat het spoor de vorm heeft van een langgerekte S, de zogenaamde S-curve.

28.001

Figuur 2. S-curve.

Dit ‘beredeneerde’ spoor van de schaats op het ijs komt overeen met het werkelijke spoor, zoals dat met behulp van sensoren is geregistreerd op het ijs van Thialf door een onderzoeksteam onder leiding van mevrouw E.van der Kruk.


S-curve in beeld.

Een veel gehoord argument bij de S-curve is dat de buitenwaarts gerichte kromming van de curve het gevolg is van het op de buitenkant rijden van de schaats. In die redenering zou de positie van het lichaamszwaartepunt de richting bepalen waarin de glijschaats uitwijkt. Dat zou kloppen als de zwaartekracht de enig werkende kracht is.  Maar tijdens het overkomen wordt er vanuit de heup een kracht geleverd die de zwaartekracht ‘overwint’ en het lichaam naar ‘binnen’ doet kantelen om de afzetschaats. Die kanteling is verantwoordelijk voor de opbouw van de afzetkracht die naar ‘binnen’ gericht is (zie de paragraaf over de Afzet). Omdat de afzetkracht de richting bepaalt waarin de glijschaats uitwijkt is dat dus naar ‘binnen’ toe en niet naar ‘buiten’.
De zwaartekracht moet je dus niet afzonderlijk beschouwen maar in samenhang met de kracht waarmee de heup over de afzetschaats wordt geduwd.

Het naar buiten uitwijken gebeurt tijdens de inzet (groene stippellijn in figuur 2.) en niet tijdens de afzet (zwarte pijl).

Slalom rijden

Voor het rijden op één schaats om een rij pylonen is een afzetkracht nodig die afwisselend naar buiten en naar binnen is gericht (ten opzichte van de glijschaats), waarbij het punt waar de afzetkracht wisselt van richting precies ligt op de lijn van de pylonen.
Omdat een naar buiten gerichte afzetkracht niet voorkomt bij het ‘gewoon’ schaatsen op het rechte eind, is het rijden op één schaats om pylonen beter op te vatten als een goede balansoefening dan als een techniekoefening voor het schaatsen. Het rijden op één schaats om pylonen is wel een techniekoefening voor het skeeleren met de ‘double push’ 2).

Naar paragraaf Bocht.

1) In dit verband wordt een schaats vergeleken met een hoepel: een hoepel uit het lood wijkt uit in de richting van het zwaartepunt. Maar een hoepel ontbeert de kracht die de hoepel terugduwt naar de verticale stand.
2) Bij de eerste push van de dubbel push van het skeeleren wordt tijdens het rijden op de buitenkant van de afzetschaats een kortstondige strekking naar buiten toe uitgevoerd.