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Progettazione di un salto sulla neve più sicuro
I parchi fuoristrada, in cui sciatori e snowboarder possono eseguire acrobazie, sono diventati sempre più comuni da quando sono apparsi per la prima volta sulle piste della California negli anni '90.
La loro maggiore popolarità ha un rovescio della medaglia: un aumento degli infortuni associati a trucchi e salti. Le lesioni alla colonna vertebrale sono una preoccupazione particolare ed è più probabile che si verifichino quando gli sciatori o gli snowboarder atterrano sul collo o sulla testa o quando l'impatto con il suolo è abbastanza forte da danneggiare la colonna vertebrale.
Un modo per affrontare questo problema è indossare indumenti protettivi e insegnare ai maglioni una tecnica più sicura. Ma un altro approccio, probabilmente migliore, è rendere i parchi fuoristrada più sicuri in base alla progettazione.
Tuttavia, poche stazioni sciistiche hanno abbracciato l'idea di ingegnerizzare i parchi del terreno in modo da ridurre al minimo le possibilità di lesioni. Ciò è in parte dovuto alle preoccupazioni sulla responsabilità, ma anche a questioni pratiche: i salti possono davvero essere progettati per essere più sicuri?
Oggi riceviamo una risposta grazie al lavoro di Nicola Petrone dell'Università di Padova in Italia e alcuni amici. Questi ragazzi hanno progettato un salto che produce lo stesso impatto con il suolo per il saltatore, indipendentemente da quanto saltano. Non c'è dubbio che i motociclisti occasionalmente commettano errori che li mettono a rischio; tuttavia un approccio ingegneristico potrebbe consentire la costruzione di salti che riducano la probabilità che un errore si traduca in un esito catastrofico, dicono.
Gli ingegneri confrontano i salti utilizzando la loro altezza di caduta equivalente, la distanza di cui il saltatore avrebbe bisogno per cadere verticalmente su una superficie orizzontale per sperimentare lo stesso impatto con il suolo. In generale, le gambe di un saltatore possono assorbire l'impatto di cadute fino a 1,5 metri. Ma nei luoghi in cui sciatori o snowboarder hanno subito gravi lesioni spinali, gli ingegneri hanno misurato altezze di caduta equivalenti fino a 10 metri.
Naturalmente, è semplice progettare un'area di atterraggio con una curvatura della superficie che produca un'altezza di caduta equivalente costante, indipendentemente da quanto lontano viene saltato. L'altezza di caduta equivalente può essere ridotta, in generale, orientando la superficie della neve in modo che sia quasi parallela al vettore di velocità del saltatore all'atterraggio, affermano Petrone e co.
Ma costruire e testare in modo completo un tale salto non è mai stato fatto, ed è qui che entrano in gioco Petrone e i suoi amici. Questi ragazzi hanno progettato un salto ad altezza di caduta equivalente costante e lo hanno costruito nella stazione sciistica di San Vito a San Vito di Cadore in Italia.
Oltre alla forma speciale della pista di atterraggio, il team ha anche assicurato che l'area di decollo fosse piatta per ridurre la rotazione del corpo durante il salto. Questo aiuta a evitare che i ponticelli atterrano in modo errato dopo un cosiddetto fermo sul bordo posteriore che li fa ruotare in aria.
Ciò ha comportato un angolo di decollo di circa 10 gradi e un'area di atterraggio lunga circa 14 metri con un'altezza di caduta equivalente di 0,5 metri lungo la sua lunghezza. Alla fine del pendio di atterraggio, la superficie era di circa 30 gradi rispetto all'orizzontale.
La costruzione è stata semplice. Il team ha utilizzato un gatto delle nevi per rastrellare la neve nella forma richiesta, delimitata da pali conficcati nella neve. Il personale del resort ha costruito la forma di atterraggio di base del salto in circa 12 passaggi utilizzando un battipista Prinoth. L'intero salto è stato costruito in circa tre ore e comprendeva un volume di circa 100 metri cubi di neve sopra la superficie madre, affermano Petrone e co.
Successivamente, i ricercatori hanno attaccato accelerometri alle tavole e al corpo di vari sciatori e snowboarder hanno chiesto loro di provare il salto con distanze di rincorsa crescenti. Hanno registrato ogni salto con una fotocamera da 50 fotogrammi al secondo.
Nei due giorni successivi, hanno registrato i dati per più di 20 salti mentre aumentavano la rincorsa da 10 metri a 40 metri.
I risultati sono chiari. I dati mostrano che i saltatori subiscono un'altezza di caduta equivalente di circa 0,5 metri, ma c'è qualche piccola variazione lungo la lunghezza del pendio di atterraggio a causa di imperfezioni nel modo in cui è stato costruito.
L'altezza di caduta equivalente determinata dall'accelerometro e l'altezza di caduta equivalente teorica prevista dal profilo di salto misurato concordano abbastanza bene sull'intera gamma di distanze saltate, afferma il team.
Ciò dimostra che l'approccio è fattibile. Il salto costruito e misurato in questo lavoro dimostra chiaramente che l'impatto sull'atterraggio può essere controllato attraverso la progettazione della forma della superficie di atterraggio, affermano Petrone e co.
Questo approccio potrebbe essere facilmente combinato con altri approcci di buon senso come limitare la lunghezza della rincorsa e così via. Quindi non ci sono davvero scuse per i parchi fuoristrada per offrire salti con altezze di caduta equivalenti eccessive ora che Petrone e co hanno dimostrato che queste caratteristiche sono semplici da progettare e costruire.
Rif: arxiv.org/abs/1611.04448 : Progettazione, costruzione, misurazione e test di un salto nel parco su terreno con altezza di caduta costante equivalente