Ridurre al minimo la resistenza dell'aria e l'attrito con la neve è la chiave per prestazioni d'elite nello sci alpino. Esperimenti in galleria del vento hanno rivelato la resistenza totale sperimentata dagli sciatori, ma non hanno fornito dati precisi su quali parti del corpo causano la maggior resistenza all'aria quando si adotta la posizione di tutto ripiegato.

Un nuovo studio pubblicato su Giornale Europeo di Fisica riporta i risultati di un gruppo di ricerca dell'Università di Tsukuba che ha stabilito un nuovo approccio di modellazione computazionale che fornisce dati 3D precisi sul flusso d'aria, formazione di vortici, e sollevare intorno al corpo di uno sciatore. Ciò ha previsto un'utilità per progettare una migliore attrezzatura da sci e determinare la postura ideale da adottare durante lo sci.

Poiché gli sciatori in discesa possono superare velocità di 120 km/h, sono soggetti ad alti livelli di resistenza all'aria, e deve adottare una posizione ripiegata per ridurla. Però, a livelli d'élite, dove i gradini del podio possono essere separati da centesimi di secondo, minuscole differenze nella resistenza dell'aria possono essere estremamente importanti, tanto sforzo è stato speso per modellare e ridurre questo.

Il team dell'Università di Tsukuba ha fatto avanzare questo campo di studi stabilendo un nuovo approccio alla modellazione computazionale del flusso d'aria insieme agli esperimenti in galleria del vento. Gli esperimenti in galleria del vento utilizzando un manichino hanno fornito dati di resistenza totale a diverse velocità del flusso d'aria, che sono stati utilizzati per convalidare le simulazioni al computer. Nelle nuove simulazioni al computer, è stato applicato un tipo di analisi fluidodinamica computazionale chiamata metodo Boltzmann reticolare, in cui è stata creata una griglia 3D per modellare il flusso d'aria in corrispondenza e intorno alla superficie del corpo dello sciatore.

"Il metodo Boltzmann del reticolo ci ha permesso di identificare le regioni a basso flusso d'aria e i luoghi in cui si sono formati vortici di flusso d'aria, ", afferma il coautore dello studio Sungchan Hong. "A causa della precisione di questa simulazione, a differenza degli esperimenti in galleria del vento, potremmo mostrare che la testa, Arti superiori, gambe superiori, e le cosce sono particolari fonti di resistenza."

La validità dei risultati è stata supportata dall'elevata correlazione tra i risultati empirici della resistenza totale sul manichino sciatore in galleria del vento ei dati corrispondenti nelle simulazioni al computer.

"Ora sappiamo quali parti del corpo hanno i maggiori effetti nel rallentare uno sciatore, possiamo progettare attrezzature per ridurre la resistenza dell'aria associata a questo, e suggerire anche piccoli cambiamenti alla postura di uno sciatore che potrebbero aumentare la velocità, ", afferma l'autore principale Takeshi Asai.

Il team intende estendere questo lavoro applicando il nuovo approccio alle varie posture sciistiche adottate durante le diverse parti di una gara, e utilizzando diversi modelli di turbolenza per aumentare l'affidabilità dei loro risultati.