Scivolamento laterale: come funziona lo sci

Lo scivolamento laterale o slittamento (skidding) è un fenomeno fondamentale di molte manovre dello sci alpino. Sulla neve dura, lo slittamento implica la rimozione di un sottile strato di neve, che rende il fenomeno estremamente simile alle operazioni di asportazione di materiale in ambito industriale.

Vediamo quindi come avviene e perché è così importante.

Le basi dello scivolamento laterale: l’attrito

Per prima cosa ci serve avere in termini generali una descrizione semplice di cosa sia l’attrito tra due superfici e a cosa sia dovuto. Prendiamo il classico esempio di una scatola pesante poggiata per terra che deve essere spinta in una certa direzione. Le forze che agiranno sulla scatola saranno il peso della stessa, la forza che noi dovremo impiegare per spingerla e infine la forza che ci impedirà di muoverla agilmente, una sorta di resistenza al movimento che vogliamo imporle.

Quest’ultima è la forza di attrito e (nel modello più semplice possibile) dipende da due soli termini, il peso della scatola e il comportamento delle due superfici a contatto (la parte della scatola a contatto con il terreno e il terreno stesso). Infatti, una scatola più pesante sarà più difficile da muovere, mentre aggiungendo del lubrificante tra la scatola e il terreno sarà più facile da muovere.

Il taglio dei materiali nell’industria

Se guardiamo ora il taglio dei materiali in ambito industriale, questo funziona facendo affondare un utensile dotato di tagliente all’interno del corpo che vogliamo tagliare e facendolo scorrere all’interno di questo, portando via uno strato sotto forma di truciolo. Qui la disposizione delle forze sarà più complessa di come abbiamo visto con la scatola, ma il concetto resta uguale. Avremo quindi una forza necessaria per spingere l’utensile all’interno del materiale, una forza necessaria per muovere l’utensile e una serie di forze che ne ostacoleranno il moto.

Lo slittamento negli sci

Ora abbiamo i concetti chiave per capire come questo ci aiuti nel comprendere il comportamento degli sci. Quando ruotiamo uno sci sulla neve sentiamo una certa resistenza alla rotazione, questa è dovuta al sottile strato di neve che andiamo ad asportare. Solo che a differenza del taglio dei metalli non andremo a sviluppare un truciolo continuo, ma vista la fragilità della neve lo strato che asportiamo si frammenterà in piccolissime particelle di ghiaccio. L’angolo che la parte laterale dello sci forma con la neve viene indicato con Ψ mentre il suo complementare viene indicato con γ; questi stessi angoli si ritrovano nel taglio dei materiali.

Rispetto all’esempio della scatola, dove l’unico ostacolo al moto è dato dalla forza di attrito, il moto laterale dello sci (o similmente dell’utensile da taglio) viene ostacolato sia dalla forza di attrito dovuta al contatto tra la superficie dello sci e la neve, sia da quella che viene chiamata forza di bordo che agisce sulla parte dello sci che è affondata sotto il sottile strato di neve.

Se sommiamo tutte le forze coinvolte insieme, possiamo sommarle in due componenti una che segue il moto laterale dello sci e l’altra che sostiene il peso dello sciatore. Siamo tornati quindi all’esempio della scatola.

Queste similitudini permettono agli ingegneri di progettare gli sci utilizzando gli stessi modelli che già conoscono ed usano nel taglio dei materiali, in modo da scegliere al meglio gli angoli geometrici che caratterizzano lo sci che andranno poi a realizzare.

Infatti i progettisti sanno bene che nel taglio dei materiali l’intensità della forza di bordo dipende da quanto il bordo dell’utensile è acuto, quindi (anche intuitivamente) un utensile più affilato taglierà il materiale più agevolmente. Allo stesso modo, gli sciatori che praticano sulla neve compatta sanno bene quanto sia importante avere il bordo degli sci affilato, in modo che lo sci sia meno ostacolato durante lo scivolamento laterale.