Звенья тела как рычаги и маятники
Nbsp;
Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2018
Естественные науки (от 11 до 13 лет)
«ВЛИЯНИЕ ЗАКОНОВ ФИЗИКИ НА СПОРТИВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ»
Шахабутдинова Регина, 13 лет
ученица 7-го класса
Руководители работы:
Кожемякина Инна Владимировна,
учитель физики,
Фимушкина Елена Анатольевна,
учитель информатики
МБОУ СОШ № 14
г. Киселёвск Кемеровской области
2018 г.
Содержание
Введение…………………………………………………………………… 3
1 Теоретические исследования…………………………………………… 4
1.1 Законы физики и физические явления……………………………… 4
1.1.1Скорость ……………………………..……………………………… 4
1.1.2 Сопротивление воздуха……………………….……………………. 4
1.1.3 Закон Маятника……………………………………………………... 5
1.1.4 Трение ………………………………………………………………. 6
1.2 Биомеханика спортивного бега……………………………………… 8
1.2.1 Звенья тела как рычаги и маятники……………………………....... 8
1.2.2 Двойной шаг в беге…………………………………………………. 10
1.3 Применение законов физики и физическихявленийв спортивном
беге…………………………………………………………………….. 13
2 Практическая часть…………………………………………………….. 15
Заключение………………………………………………………………… 21
|
|
|
Список источников информации и иллюстраций ………….…………… 23
Приложение А.Требования к одежде и обуви ………………………… 24
Введение
Актуальность.С детства занимаюсь спортом. Но на уроках физкультуры не показываю высоких результатов в спортивном беге. Аналогичная ситуация у моих одноклассников. С началом изучения физики захотелось разобраться в этой проблеме: влияют ли законы физики и физические явления на улучшение спортивных результатов?
Цель данной работы: выявление влияния законов физики и физических явлений на результаты в спортивном беге.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-познакомиться с законами физики и физическими явлениями, влияющими на результаты в спортивном беге;
- разобраться с биомеханикой спортивного бега;
- рассмотреть применение законов физики и физических явлений в спортивном беге;
- определить влияние законов физики и физических явлений на результаты спортивного бега.
Гипотеза: если знатьи понимать законы физики и физические явления, то можно улучшить свои спортивные результаты.
Объект исследования: законы физики и физические явления в спорте.
|
|
|
Предмет исследования: спортивный бег.
Оборудование: динамометр, секундомер.
Методы исследования: теоретический – изучение,анализ специальной литературы и Интернет-ресурсов; практический – наблюдения; интерпретационный – обработка результатов.
Теоретические исследования
Законы физики
Скорость
В спортивном беге спортсмены работают над быстротой, их скорость – это основной результат.Скоростные качества характеризуются способностью человека быстро двигаться в единицу времени.
Принято выделять три основные разновидности проявления скоростных качеств:скорость одного шага; частоту движений ,реакцию. Раздел физики «биомеханика» утверждает: «Скоростьчеловека зависит не только от скоростных качеств спортсмена, но и от других причин: от длины шагов,силы и техники отталкивания».
Сопротивление воздуха
При движении твёрдого тела в воздухе на тело действует сила сопротивления направленная противоположно движению тела. Сила сопротивления вызывается, во-первых, трением воздуха о поверхность тела и, во-вторых, изменением движения потока, вызванного телом. В воздушном потоке, изменённом присутствием тела, давление на передней стороне тела растёт, а на задней — понижается. Таким образом создается разность давлений, тормозящая движущееся тело или увлекающая тело, погружённое в поток. Движение воздуха позади тела принимает беспорядочный вихревой характер.
|
|
|
Рис.1
«Обтекаемое» тело почти не нарушает правильности потока; поэтому давление на заднюю часть тела лишь немного понижено по сравнению с передней частью, и сопротивление невелико.
 |
Рис.2Обтекание потоком тел различной формы
Закон Маятника
Маятником является всякое тело, подвешенное так, что его центр тяжести находится ниже точки подвеса.Если, сохраняя одинаковую длину маятника, подвешивать различные грузы, то период их колебаний получится одинаковым, хотя их массы будут сильно различаться. Следовательно, период такого маятника не зависит от массы груза.
Рис.3 
Рис.4
Трение
Трение – одно из наиболее распространённых явлений природы. Трением называется сопротивление соприкасающихся тел движению друг относительно друга. Трение объясняется двумя причинами: неровностями поверхностей трущихся тел и молекулярным взаимодействием между ними.Человек без трения не мог бы передвигаться. Трение бывает разных видов.
|
|
|
Сухое трение:
1А) Трение между двумя неподвижными телами называют трением покоя(скорость равна нулю):
Рис.5 Рис.6 Рис.7
1Б) Трение между движущимися телами называюттрением движения (кинематическим трением, естьскорость):
- трение скольжения - относительное перемещение соприкасающихся поверхностей);
Рис.8 Рис.9
- трение качения (перекатывание одного твёрдого тела по поверхности другого).
Рис.10 Рис.11Рис.12
1) Жидкое трение:
2А) Движение тела в жидкости:
Рис.13
2Б) Движение тела в газах:
Рис.14
Биомеханика спортивного бега
Звенья тела как рычаги и маятники
Одним из разделов физики является механика. Она, в свою очередь, содержит статику, кинематику, динамику и биомеханику. Биомеханика – наука о законах механического движения в живых системах.В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами, например, у человека – кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев.
Рис.15 Биокинематическая цепь человека
Точки соединения костей можно рассматривать либо как точки опоры (для рычага), либо как точки отвеса (для маятника). Рычаг характеризуется расстоянием между точкой приложения силы и точкой вращения. Рычаги бывают первого и второго рода. Рычаг первого рода или рычаг равновесия состоит только из одного звена. Силы приложены по разные стороны от точки опоры. Пример – крепление черепа к позвоночнику (рис.16).Ось вращения рычага проходит через сочленение черепа и первого позвонка. Спереди от точки опоры на относительно коротком плече действует сила тяжести головы, позади – сила тяги мышц и связок, прикреплённых к затылочной кости.
Рис.16
Рычаг второго рода характеризуется наличием двух звеньев. Силы приложены по одну сторону от точки опоры. Условно можно выделить рычаг скорости и рычаг силы в зависимости от того, что преобладает в их действиях. Рычаг скорости даёт выигрыш в скорости при выполнении работы. Пример – локтевой сустав с грузом на ладони. Рычаг силы дает выигрыш в силе. Пример – стопа на пальцах.
Поскольку тело человека выполняет свои движения в трёхмерном пространстве, то его звенья характеризуются возможностью совершать поступательные и вращательные движения во всех измерениях. Если звено закреплено в одной точке, то оно способно совершать вращательные движения.
Нога похожа на маятник, состоящий из трёх последовательно соединённых маятников (бедро, голень, стопа).
Рис.17Маятниковое движение маховой ноги в беге
Простой пример: при беге высокий спортсмен имеет большую длину шага и меньшую частоту шагов, чем менеенизкорослый спортсмен, при равной с ним скорости передвижения.
Двойной шаг в беге
Бег, как и ходьба, относится к циклическим движениям, где цикл движения включает двойной шаг. Вместо периода двойной опоры в ходьбе, в беге имеется период полёта.
В беге можно выделить:
- период одиночной опоры;
- период полёта;
- период переноса маховой ноги, который совпадает с периодом опоры.
Быстрота, амплитуда движений, проявление больших мышечных усилий в беге, чем в ходьбе, — эти факторы зависят от скорости бега (чем выше скорость, тем выше значения перечисленных факторов).
Период переноса маховой ноги (левой) и период опоры толчковой ноги (правой) совпадают по времени, затем наступает период полёта, далее период переноса маховой ноги (правой) и период опоры толчковой ноги (левой), затем опять период полёта.
Рис.18
Цикл движения в беге см. табл. 1.
Таблица 1Периоды и фазы движений двойного шага в беге
В беге, как и в ходьбе, руки и ноги выполняют согласованные перекрёстные движения. Встречные перекрёстные движения осей таза и плеч позволяют сохранить равновесие и противодействуют боковому развороту тела бегуна. В периоде опоры в беге, так же как и в ходьбе, две фазы: фаза амортизации и фаза отталкивания.
Фаза амортизации (рис.19) начинается с момента постановки ноги на опору и длится до момента вертикали, когда проекция ОЦМ (общего центра масс) находится над точкой опоры. С момента вертикали до момента отрыва толчковой ноги от опоры длится фаза отталкивания(рис.20). Она начинается с распрямления толчковой ноги в тазобедренном и коленном суставах и завершается сгибанием в голеностопном суставе.
Рис. 19 Рис.20
Это и есть проявление принципа маятника.Время и скорость отталкивания во многом зависят от быстроты переноса маховой ноги вперёд с момента постановки толчковой ноги на опору.
В периоде полёта скорость движения не увеличивается, а наоборот, чем больше этот период, тем больше происходит потерь в скорости. Период полёта характеризует длину бегового шага.
Известно, что скорость тела бегуна можно увеличить только при взаимодействии с опорой. Следовательно, чтобы увеличить скорость бега, необходимо как можно чаще контактировать с опорой во время отталкивания. Скорость бега зависит как от длины шага, так и от частоты шагов. Оптимальное соотношение этих параметров характеризует ритм бега и рациональность техники бегуна.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 737; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!