Derfor er skiløb Vinter-OL's ultimative kontaktsport

Danmark har et rekordhøjt antal deltagere med til Vinter-OL, 29 kvinder og 33 mænd.

Skal de have succes, er der én ting, de skal have særligt godt styr på: Friktion.

Størstedelen af disciplinerne i det vinterolympiske program er nemlig kendetegnet ved en helt central interaktion mellem udstyr og et underlag, der typisk består af sne eller is.

Det vil sige eksempelvis ydersiden af en ski, mederne på en bobslæde, klingen på en skøjte og mange flere.

Denne kontakt eller friktion har en enorm stor betydning for atleternes evne til at præstere – og kan i sidste ende være den afgørende forskel på guld eller en sidsteplads.

Friktionen er specielt vigtig i de discipliner, hvor tiden er det primære konkurrenceelement – skiløb, bobslæde, kælk, hurtigløb på skøjter med flere.

Men hvordan virker denne mekanisme? Hvor stor er dens betydning egentlig? Og hvordan kan friktionsmodstanden minimeres mest muligt – så man bremses mindst muligt?

Hvorfor ski frem for ishockey eller snowboard?

Du undrer dig måske over, hvorfor vi har udråbt skiløb som den ultimative kontaktsport ved Vinter-OL.

Hvad med ishockey, hvor spillerne tyrer hinanden ind i banderne? Eller kælk, bobslæde, snowboard med flere, hvor udøverne også oplever friktion i jagten på de sidste hundrededele?

Hvad ishockey angår, er det klart en mere klassisk kontaktsport. Her er vi dog interesseret i friktion, og der er skiløberne 'kongerne af Vinter-OL'.

Deres udstyr har en større kontaktflade med underlaget – med undtagelse af snowboard, hvor der dog kun er to korte konkurrencer på tid – og foregår ofte over markant længere tid (tænk bare på 50 km langrend).

Den samlede kontaktflade med underlaget er derfor klart størst hos langrendsløberne.

Kontakten mellem ski og sne er ret lille

Når det er sagt, er kontaktoverfladen mindre, end man måske ville tro – både for skiløberne og de andre udøvere.

Vi tager udgangspunkt i en ski, men det videnskabelige princip, vi beskriver, gælder for alle typer friktion ved vinterolympiaden.

Med det blotte øje ser skien umiddelbart ud til at være i kontakt med sneen under hele dens overflade som illustreret på figur 1.

Betragter vi i stedet kontaktområdet meget tæt på, opdager man hurtigt, at der faktisk kun er et ganske lille område, hvor der er kontakt mellem sne og ski.

Hverken sne eller ski er nemlig helt flade (se f.eks. fem par langrendsski tæt på her).

Området mellem sne og ski kalder man ’det reelle kontaktområde’, og det er også illustreret på figur 1.

Denne kontakt er dog uhyre svær at studere/måle, da ski i bevægelse er halvumulige at studere under et mikroskop. Der eksisterer af den grund flere teorier omkring, hvordan is- og snefriktion egentlig virker.

Som udgangspunkt gælder: Hvis det reelle kontaktområde er stort, er friktionsmodstanden høj, og skiene (eller skøjterne) vil glide langsommere, end hvis det reelle kontaktområde var mindre.

Sne og ski skal ’skilles ad’

Derfor handler det om at få adskilt de to overflader (ski og sne) bedst muligt.

Det kan man gøre ved hjælp af forskellige typer voks - klassisk, powder eller spray.

Den bedste voks er dog meget afhængig af miljøet, da sneen og isens overflade ændrer sig meget, afhængigt af temperatur og fugtighed.

Er voksen eksempelvis for ’blød’ i forhold til en kold og hård sne, vil de ’skarpe’ snekrystaller bore sig ind igennem voksen og herved skabe en højere friktionsmodstand (figur 2 – billede 1).

Er voksen i stedet for hård, vil den ødelægge snekrystallerne og igen øge friktionsmodstanden (figur 2 – billede 2).

En optimal hårdhed af voksen relativt til sneens hårdhed vil resultere i det mindste reelle kontaktområde og altså lavest mulige friktionsmodstand (figur 2 – billede 3).

Forskellen på sejr og nederlag

At smøre med den rigtige voks er så langt fra bare er en teoretisk øvelse.

Ved legene i den russiske by Sotji i 2014 havde nordmændene store problemer med at finde den rette smøring til langrendsløbernes ski.

Her oplevede de norske kæmpefavoritter det som om, at den ’varme’ sluchice lignende sne klistrede til skiene som lim.

Formentligt en konsekvens af ’kapillær sugning’ hvilket er en tilstand, der kan forekomme under milde forhold, som det var tilfældet i Sotji.

Forestiller man sig, at mellemrummene mellem voks og sne (figur 2 til højre) fyldes af vand, kan der skabes et undertryk, der ’suger’ skiene fast og dermed bremser fremdriften.

Hvordan man bedst smører sine ski er både et spørgsmål for udøverne, som har årelang erfaring i at finde den voks, der passer bedst til forholdene på dagen, samt de forskere, der bistår de mest ambitiøse nationer med at finde den rette voks.

Skal du selv på ski, er det en god idé at bruge en grundvoks hjemmefra, der passer til forholdene. Den kan så fintunes med en powder og våd voks yderst, der er valgt efter dagstemperaturen.

Selv en lille forskel kan have en enorm betydning

Et teoretisk og meget simplificeret eksempel viser, hvor stor en betydning en marginalt lavere friktionskoefficient kan have:

Lad os eksempelvis antage at den danske slalom-løber Casper Næsted Dyrbye har to par ski, hvor det første par er vokset til friktionskoefficient på 0,04 og det andet par til en friktionskoefficient på 0,06 mellem ski og sne (friktionskoefficient er den måde, man måler friktionsmodstanden).

Hvis Casper vejer 70 kilo og kører atten kilometer i timen i fladt terræn, vil han med det første par glide 32 meter, mens han med det andet par kun vil glide 21 meter, før han stopper.

Friktionskoefficienter i denne størrelsesorden er meget lave, men en lille ændring kan altså have en enormt stor betydning.

Til sammenligning har en sko på et tørt fortov ofte en friktionskoefficient på ca. 0,6-0,8.

Vi håber, de mange danske atleter har styr på deres friktion. Måske de endda kan få gode tips af deres norske kollegaer, der formentlig har lært lidt af skandalen i Sotji.