Почему меняется скорость вращения
У вращающегося тела есть момент инерции — мера того, насколько трудно изменить его вращение. Он зависит не только от массы, но и от того, как эта масса расположена относительно оси: части тела, удалённые от неё, сильнее затрудняют раскрутку.
Поэтому, когда фигурист собирает руки у корпуса, момент инерции уменьшается. Если внешнее воздействие на вращение невелико, сохраняется угловой момент — величина, связывающая момент инерции и угловую скорость. При меньшем моменте инерции угловая скорость должна стать больше. Это тот же принцип, по которому вращающийся человек на стуле ускоряется, подтягивая ноги.
Откуда берётся энергия
Сохранение углового момента не означает, что мышцы не работают. Чтобы подтянуть руки и изменить распределение массы, фигурист тратит энергию. Во время этого движения часть мышечной работы превращается в дополнительную энергию вращения; тело не получает её «бесплатно».
В воздухе после отталкивания возможности изменить само вращение ограничены: фигурист может главным образом менять положение частей тела и тем самым скорость вращения. На льду же толчок коньком и взаимодействие с поверхностью позволяют задать вращение в начале элемента.
Когда фигурист раскрывает руки, момент инерции снова возрастает, и вращение замедляется. Так положение рук помогает не только набрать скорость, но и вовремя подготовиться к приземлению: важно прекратить быстрое вращение, пока конёк ещё не коснулся льда.
