Законы физики в лыжном спорте реферат

Обновлено: 05.07.2024

Физика – одна из величайших и важнейших наук, изучаемых человеком. Ее наличие видно в любых сферах жизни. Не редко открытия в физике меняют качество жизни, помогают добиваться значительных результатов в разных сферах жизнедеятельности человека, в том числе улучшения спортивных достижений.

В современном мире планка спортивных достижений поднята настолько высоко, что благодаря лишь физической подготовке спортсмену трудно достичь высокого результата.

Каждый из нас знает, какое место занимает спорт в жизни человека, но далеко не все размышляли над вопросом, какая связь между спортом и физикой, как развитие физической науки влияет на совершенствование спортивных достижений.

Актуальность: в настоящее время дзюдо является популярным видом спортивной борьбы в целях укрепления здоровья и обучения эффективной самозащите.

Объект исследования: физика в борьбе.

Предмет исследования: дзюдо.

Гипотеза: знание законов физики и умение их применения может улучшить технику и силу приемов спортсмена.

Цель исследования: рассмотреть, какие законы физики применяются в дзюдо.

Задачи исследования:

Ознакомиться с таким видом единоборств, как Дзюдо.
Сделать вывод на основании полученных данных.

Метод исследования: теоретический и практический.

I. Ознакомительная часть

1.1. История

Становление дзюдо пришлось на 1880-е годы, тяжелый для боевых искусств период после реставрации Мэйдзи. В то время среди лидеров Японии господствовала политика заимствования западной культуры и традиционные воинские искусства (будо) переживали не лучшие времена. Старые мастера прекращали вести занятия, некоторые даже умирали в нищете.

Ранняя история дзюдо неотделима от истории жизни его создателя - Дзигоро Кано, выдающегося японского общественного деятеля и педагога, чья деятельность была отмечена орденом Восходящего солнца. Дзигоро Кано с детства интересовался дзюдзюцу, в юности изучал стили дзюдзюцу школ Тэндзин Синъе-рю и Кито-рю. На их основе он разработал новую систему борьбы, которой дал название Кодокан дзюдо.

Дзигоро Кано (1860-1938) создатель дзюдо

Название дзюдо уже использовалось к тому времени в японских боевых искусствах как синоним названия дзюдзюцу (джиу-джитсу), но Дзигоро Кано наполнил его новым содержанием, объявив основой "путь" (до) самосовершенствования, а не технику (дзюцу). Также выбором такого названия Кано хотел подчеркнуть гуманистическую направленность дзюдо, чтобы лишний раз отметить его отличие от дзюдзюцу, рассматривавшееся после реставрации Мэйдзи многими людьми как занятие грубое, предназначенное только для убийства, недостойное просвещенного человека.

Кано не стал включать в список разрешенных к применению на соревнованиях по дзюдо ряд наиболее опасных приемов из дзюдзюцу, чтобы сделать соревнования более безопасными для участников. При этом более травмоопасные приемы продолжают изучаться в форме ката.

Первый зал школы дзюдо Кодокан имел площадь всего 12 татами (около 22 м²), но, благодаря организаторским талантам Дзигоро Кано, дзюдо довольно быстро стало широко известным. Способствовали этому и возглавленное Ассоциацией воинской добродетели (Дай Ниппон Бутокукай) движение за возрождение будо, и соревнования с представителями других школ дзюдзюцу, проходившие в период с 1885 года по 1888 год под эгидой Главного полицейского управления, в которых участвовали дзюдоисты. Одним из участников этих соревнований был Сайго Сиро, известный как "гений дзюдо".

К 1887 году под руководством Кано была сформирована техническая база стиля Кодокан дзюдо, а в 1900 году разработаны правила судейства соревнований. С сентября 1888 года, благодаря Ясиро Рокуро, дзюдо стали изучать курсанты Военно-морского училища.

Дальнейшим развитием дзюдо в Японии обязано не в последнюю очередь включением его в 1907 году, наряду с кэндо, в обязательную программу общеобразовательных средних школ, что существенно увеличило количество занимающихся и привлекло большее внимание общественности.

В 1909 году Дзигоро Кано как руководитель самой влиятельной японской спортивной организации был избран членом Международного олимпийского комитета. В 1911 году Кано основал Японскую спортивную ассоциацию и был выбран на пост ее президента. В 1922 году Кано был избран членом верхней палаты японского парламента - Палаты пэров. В 1926 году в Кодокане была открыта секция дзюдо для женщин.

До самой своей смерти в 1938 году Дзигоро Кано активно развивал дзюдо в Японии и в мире. Дзигоро Кано не присваивался никакой дан (поскольку он являлся основателем дзюдо, и сам присваивал, даны дзюдоистам). Способствовал популяризации дзюдо и выход романа Цунэо Томиты "Сугата Сансиро", по которому впоследствии Куросавой был снят одноименный фильм (известный также под названием "Гений дзюдо").

Вторая мировая война и последовавший за капитуляцией Японии запрет оккупационных властей на преподавание воинских искусств временно остановил развитие дзюдо в Японии. После снятия в 1948 году запрета на изучение в Японии боевых искусств, занятия дзюдо снова были включены в программу общеобразовательных школ.

В 1982 году (в 100-летнюю годовщину основания Кодокана) раздел бросковой техники дзюдо Гоке-но-Вадза был переработан и расширен, затем в 1997 году в Кодокан дзюдо было добавлено еще два броска. С 1997 года в Японии стали проводиться соревнования по ката.

1.2. Дзюдо

Дзюдо́ (яп. 柔道 дзю: до:, дословно - "Мягкий путь"; в России также часто используется вариант перевода "Гибкий путь") - японское боевое искусство, философия и спортивное единоборство без оружия, созданное в конце XIX века на основе дзюдзюцу японским мастером боевых искусств Дзигоро Кано 1860 - 1938), который также сформулировал основные правила и принципы тренировок и проведения состязаний.

Датой рождения дзюдо считается день основания Кано первой школы дзюдо Кодокан в 1882 году. По принятой в Японии классификации, дзюдо относится к так называемым современным боевым искусствам (гэндай будо, в противоположность традиционным воинским искусствам - корю будзюцу).

В отличие от бокса, карате и других видов единоборств с преобладающей ударной техникой в стойке, основу дзюдо составляют броски, болевые приемы, удержания и удушения, как в стойке, так и в партере. В исторических разновидностях дзюдо на этапе его зарождения и становления присутствовала высокоразвитая ударная техника (атэми вадза), которая продолжает изучаться в разновидностях дзюдо преподаваемых для военных и полиции, а также для самозащиты.

В то время как в соревновательных стилях (спортивное дзюдо) удары и часть наиболее травмоопасных приемов изучаются только в форме ката, где целью выполнения приема является лишь отработка последовательности действий и точности движений с партнером, и строго запрещены на открытых соревнованиях. От других видов борьбы (греко-римская борьба, вольная борьба) дзюдо отличается меньшим применением физической силы при выполнении приемов и большим разнообразием разрешенных технических действий.

Обладая значительной философской составляющей, дзюдо базируется на трех главных принципах:

взаимная помощь и понимание для достижения большего прогресса;
наилучшее использование тела и духа;
поддаться, чтобы победить.

Перед занимающимися дзюдо традиционно ставятся цели физического воспитания, подготовки к рукопашному бою и совершенствования сознания, что требует дисциплины, настойчивости, самоконтроля, соблюдения этикета, понимания соотношения между успехом и необходимыми для его достижения усилиями.

В настоящее время параллельно развиваются так называемое традиционное дзюдо (представленное Кодокан дзюдо и рядом других школ дзюдо) и спортивное дзюдо, соревнования по которому проводятся на международном уровне и входят в программу Олимпийских Игр. В спортивном дзюдо, развиваемом Международной федерацией дзюдо (IJF), делается больший акцент на соревновательную составляющую, в то время как в традиционном дзюдо дополнительное внимание уделяется вопросам самообороны и философии, что, не в последнюю очередь, повлияло на различия в правилах соревнований и разрешенных приемах.

Техника дзюдо была положена в основу многих современных стилей единоборств, в том числе самбо, бразильского джиу-джитсу, Каваиси Рю дзюдзюцу, Косэн дзюдо. Дзюдо в юности занимались Морихэй Уэсиба (создатель айкидо), Мицуе Маэда (родоначальник бразильского джиу-джитсу), Василий Ощепков (один из создателей самбо) и Годзо Сиода (основатель стиля есинкан айкидо).

II. Исследовательская часть

Исходя из первого закона Ньютона F = 0 → V = const, a = 0, где F – суммарные силы, действующие на тело, в инерциальной системе Ньютона (существующей только теоретически) они равны 0. V – скорость движения тела, a – его ускорение. Скорость движения тела (V), является константой, то есть постоянной величиной, если представить, что на тело не действуют другие силы, ускорение же также равно 0, поскольку опять - таки скорость тела у нас константа.

Если спортсмен находится в состоянии непрерывного движения, второй спортсмен с помощью физической силы может остановить его движение вперед или использовать его для броска, тем самым преобразуя ускорение тела противника в силу своего приема

Для того чтобы провести идеальный бросок опираясь на законы физики необходимо сначала вывести противника из состояния равновесия, а затем правильно подойти к нему, чтобы выполнить прием, если сделать все технично, то бросок получится качественно. Рассмотрим такой прием как "бросок через бедро". После того как спортсмен берет захват, он должен потянуть соперника на себя, тем самым выводя его из равновесия заставляя сделать шаг на встречу.

В этот же момент необходимо повернуться спиной и занять позицию четко между ног оппонента, затем становится в позицию в полу приседе чтобы сместить собственный центр тяжести ниже центра тяжести противника. За счет проделанных движений суммируется две силы, движения одного борца вперед и круговое вращение второго, при этом тело спортсмена, который совершает бросок, превращается в точку опоры, руки спортсмена выполняют роль рычага, а соперник роль груза.

Также большое значение в проведении данного приема имеет сила трение. Трением называется сопротивление соприкасающихся тел движению друг относительно друга. Сила трения есть сила сопротивления движению соприкасающихся тел друг относительно друга. Когда говорят о трении, различают несколько отличных физических явлений.

В данном случае это сопротивление, возникающее, когда тело (человек) скользит по какой-нибудь поверхности (татами), – трение скольжения, или сухое трение. Правильное использование данного физического закона может помочь спортсмену в достижении в проведении идеального броска

Таким образом мы доказали что в основе данного приема из дзюдо лежат основные законы физики и то что при их использовании можно добиться идеального результата.

Проведение приема бросок через бедро

Вывод

Исходя из результатов данной исследовательской работы все задачи и цель выполнена, к тому же можно сделать вывод о том, что знание и применение законов физики в дзюдо сильно облегчают исполнение приемов и повышают их эффективность и силу что позволяет спортсмену затрачивать меньше усилий и достигать новых успехов в развитии своего мастерства как профессионалу.

К тому же я узнал, что во время схватки применяется первый и второй законы Ньютона. Знание законов физики поможет достичь более высоких результатов в борьбе.

Участник: Кулинич Елизавета Андреевна
Руководитель: Рехлецкая Зинаида Гавриловна

Обоснование выбора темы:

Физическая культура играет важную роль в жизни человека. Но многие никогда не задумывались, какая существует связь между физикой и спортом. Есть множество видов спорта: футбол, волейбол, хоккей, баскетбол и т.д. В каждом из них действуют законы физики.

Недавно подруга рассказала мне историю о том, как они со своим братом зимой катались на коньках. Мне стало интересно, как же фигурное катание и другие виды спорта связаны с физикой. Какие физические законы действуют при занятии спортом? Все ответы на мои вопросы дал учебник физики А.В. Пёрышкина.

Физические явления и спорт

1. Фигурное катание

Фигурное катание – один из самых красивых и элегантных видов спорта. Оно пользуется большой популярностью во всём мире. История этого прекрасного спорта началась много веков назад.

Фигурное катание зародилось в Голландии, в XII—XIV веке. Заниматься им стало возможно после создания железных коньков с двумя ребрами. Но это было не то фигурное катание, к которому мы с вами привыкли. Спортсмены вычерчивали на льду различные фигуры, сохраняя при этом красивую позу.

Физика в фигурном катании: во время движения фигуриста, при соприкосновении конька со льдом возникает сила трения скольжения.

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения.

В учебнике физики (7 класс) А.В. Пёрышкина сила трения рассматривается в §32.

Лёд – это твёрдое вещество. И его молекулы слабо подвижны, однако на его поверхности молекулы намного свободнее, они в 100 000 раз подвижнее, чем внутренние. То есть поверхность льда больше напоминает жидкость, чем твёрдое тело. Это и обеспечивает отличное скольжение коньков по льду.

Законы физики не только объясняют, как человек катается на коньках, они также помогают в создании идеального катка. Секрет для создания идеально ровного катка также объясняется с точки зрения физики. Если начать заливать его с краев, то лед застынет более равномерно. Кроме того, важно разливать воду тонкими слоями, которые застывают быстрее.

Физика является незаменимым другом фигуристов. В этом мы убедились, говоря о трении скольжения.

2. Футбол

Футбол – это один из самых популярных командных видов спорта.

Важную роль в футболе играет быстрота реакции. В первую очередь это относится к игре вратаря.

Точной даты возникновения футбола не известно, но можно с уверенностью сказать, что история футбола насчитывает не одно столетие и затронула немало стран. Игры с мячом были популярны на всех континентах, об этом говорят повсеместные находки археологов.

Физика в футболе: наблюдения и опыты показывают, что скорость тела сама по себе измениться не может.

Футбольный мяч лежит на поле. Ударом ноги футболист приводит его в движение. Но сам мяч не изменит свою скорость и не начнёт двигаться, пока на него не подействует другие тела.

Футбольный мяч, катящийся по земле, останавливается из-за трения о землю.

Под действием другого тела происходит также изменение направления скорости.

При игре в футбол действует явление инерции.

Явление, сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией.

Чем меньше действие другого тела на мяч, тем дольше сохраняется скорость его движения и тем ближе оно к равномерному.

В учебнике физики (7 класс) А.В. Пёрышкина об инерции говорится в §18.

В 1997 году на матче Франции и Бразилии молодой бразильский футболист Роберто Карлос готовился к штрафному удару с 45 метров.

Так как ворота защищала стенка, Карлос попытался осуществить, казалось бы, невозможный удар. Мяч пролетел в стороне от стенки, повернул влево и влетел в ворота.

Как же получился этот удар?

Футболист придал направление мячу, но какая сила заставила мяч повернуться и влететь в ворота. Дело во вращении мяча. Карлос ударил по мячу в правом нижнем углу, из-за чего он взлетел вверх и вправо, вращаясь вокруг своей оси. Сначала мяч двигался как будто по прямой траектории. Перепад давления воздушных потоков заставил траекторию мяча повернуть влево. Так и произошёл один из самых великолепных голов в истории футбола.

3. Хоккей

Хоккей всегда был захватывающе жесткой, быстрой игрой, в которой одинаково интересно быть и зрителем и участником. Она зародилась на замерзших зимних озерах Канады. Но в настоящее время профессиональные хоккеисты играют в закрытых помещениях на искусственном льду.

Физика в хоккее: силовые приёмы – составная значимая часть хоккея. Они направлены на отбор шайбы у соперника.

В результате силовых приёмов игроки сталкиваются друг с другом и отскакивают в стороны в результате контакта. Спортсмен прикладывает силу своего тела к другому игроку и заставляет соперника двигаться в направлении приложенной силы.

Когда игрок ударяется о бортик, он отлетает о него обратно. Иногда игроки сталкиваются на льду на большой скорости и разлетаются в противоположные стороны.

За счёт специальной техники выполнения броска хоккеисты используют силу упругой деформации клюшки для придания шайбе дополнительного ускорения.

Здесь действует закон Гука (об упругой деформации).

Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходной положение, называется силой упругости.

Изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо пропорционально модулю силы упругости.

В учебнике физики (7класс) А.В. Пёрышкина закон Гука рассматривается в §26.

Победу в хоккее легко завоевать, если на службе у игроков и тренеров стоит знание законов физики и наиболее правильное использование этих законов.

4. Настольный теннис

Среди различных игр с мячом настольный теннис – это самая настоящая динамическая тренировка для всего тела, играть в настольный теннис – значит, развивать не только мышцы, но и скорость реакции и мышления.

Сейчас уже сложно сказать в какой именно стране зародился настольный теннис. Некоторые полагают, что впервые настольный теннис появился в Японии или Китае, другие считают, что его родина Франция или Англия. Ряд историков ищет истоки игры в Древнем Риме. Несмотря на все эти споры с уверенность можно сказать, что история тенниса уходит своими корнями в далекое прошлое.

На всех крупнейших соревнованиях по настольному теннису неоспоримыми лидерами являются спортсменами из Китая.

Мяч для настольного тенниса в момент удара ракеткой испытывает такое же ускорение, как и ружейная пуля в момент выстрела.

Физика в настольном теннисе: Какие силы действуют на мячик для настольного тенниса при его полёте?

На теннисный мячик, как и на любое тело на Земле, действует сила тяжести, направленная вниз.

В учебнике физики (7 класс) А.В. Пёрышкина о силе тяжести говорится в §25.

Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.

Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела.

Если мяч для настольного тенниса погрузить в воду, то оно будет всплывать. Почему так происходит?

Потому что на мяч, погружённый в жидкость, действует выталкивающая сила. Эта силы ещё называется архимедовой силой.

В учебнике физики (7 класса )А.В. Пёрышкина об этой силе говорится в §51.

На тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа).

5. Баскетбол

Баскетбол – это командная игра, суть которой заключается в забрасывании мяча в корзину соперника. Баскетбол сейчас является одним из самых популярных в мире видов спорта.

Баскетбол зародился в Соединённых Штатах Америки. Первые игры лишь отдалённо напоминали современный баскетбол.

Самый первый международный матч состоялся в 1904 году.

Физика в баскетболе: Бег – это главное средство передвижение игроков в баскетболе. Во время бега на игрока действуют сила трения и сила тяжести.

В учебнике физики (7 класс) А.В. Пёрышкина сила трения рассматривается в §32, а сила тяжести в §25.

Притяжение всех тел Вселенной друг к другу называется всемирным тяготением.

Английский учёный Исаак Ньютон первым установил закон всемирного тяготения.

С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем. Но, несмотря на ту большую роль, которую играет трение в нашей жизни, до сих пор не создана достаточно полная картина возникновения трения. Это связано даже не с тем, что трение имеет сложную природу, а скорее с тем, что опыты с трением очень чувствительны к обработке поверхности и поэтому трудно воспроизводимы.

Первые исследования трения, о которых мы знаем, были проведены Леонардо да Винчи примерно 500 лет назад. Он измерял силу трения, действующую на деревянные параллелепипеды, скользящие по доске, причём, ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры. Но работы Леонардо да Винчи стали известны уже после того, как классические законы трения были вновь открыты французскими учёными Амонтоном и Кулоном в XVII – XVIII веках.

Я занимаюсь спортом. Особенно мне интересны занятия лыжами. Что влияет на результат в лыжных гонках. Для того чтобы улучшить результат мне нужно изучить силу трения. Цель: изучить механизм возникновения силы трения для улучшения результатов. И мне стало интересно, почему, когда я ударяю по мячу, он через некоторое время останавливается, почему лыжи не едут на сыром снегу и т.д.

Физика и различные виды спорта связаны между собой. Каждый из нас это знает. Но не все задумывались, какова связь между спортом и физикой, как развитие физической науки влияет на совершенствование спортивных достижений. Нет, спорт без науки и, в частности, без физики бессилен.

Сила трения.

Трением называется сопротивление соприкасающихся тел движению друг относительно друга. Трением сопровождается каждое механическое движение, и это обстоятельство имеет существенное следствие в современном техническом прогрессе.

Сила трения есть сила сопротивления движению соприкасающихся тел друг относительно друга.

Трение объясняется двумя причинами: неровностями трущихся поверхностей тел и молекулярным взаимодействием между ними. Например, если соприкасающиеся поверхности твердых трущихся тел имеют значительные неровности, то основная слагаемая в возникающей здесь силе трения будет обусловлена именно неровностью, шероховатостью поверхностей трущихся тел.

Тела, перемещающиеся с трением друг относительно друга, должны соприкасаться поверхностями или двигаться одно в среде другого. Движения тел друг относительно друга может и не возникнуть из-за наличия трения, если движущая сила меньше максимальной силы трения покоя.

Если соприкасающиеся поверхности твердых трущихся тел отлично отшлифованы и гладки, то основная слагаемая возникающей при этом силы трения будет определяться молекулярным сцеплением между трущимися поверхностями тел.

Рассмотрим более детально процесс возникновения сил трения скольжения и покоя на стыке двух соприкасающихся тел. Если посмотреть на поверхности тел под микроскопом, то будут видны микронеровности, которые мы изобразим в увеличенном виде (рис. 1, а).

Рассмотрим взаимодействие соприкасающихся тел на примере одной пары неровностей (гребень и впадина) (рис. 1, б). В случае, когда сила, пытающаяся вызвать движение, отсутствует, характер взаимодействия на обоих склонах микронеровностей аналогичный. При таком характере взаимодействия все горизонтальные составляющие силы взаимодействия уравновешивают друг друга.

Виды трения

Когда говорят о трении, различают три несколько отличных физических явления: сопротивление при движении тела в жидкости или газе – его называют жидким трением; сопротивление, возникающее, когда тело скользит по какой-нибудь поверхности, – трение скольжения, или сухое трение; сопротивление, возникающее при качении тела, – трение качения.

Поверхность, соприкасающихся тел не является абсолютно ровной. Наибольшая сила притяжения возникает между атомами веществ, находящимися на минимальном расстоянии друг от друга, то есть на микроскопических выступах. Суммарная сила притяжения атомов, соприкасающихся тел столь значительна, что даже под действием внешней силы , приложенной к бруску параллельно поверхности его соприкосновения со столом, брусок остаётся в покое. Это означает, что на брусок действует сила равная по модулю внешней силе, но противоположно направленная. Эта сила является силой трения покоя.

Сила трения скольжения всегда направлена в сторону, противоположную относительной скорости соприкасающихся тел.

Когда одно тело начинает скользить по поверхности другого тела, связи между атомами (молекулами) первоначально неподвижных тел разрываются, трение уменьшается. При дальнейшем относительном движении тел постоянно образуются новые связи между атомами. При этом сила трения скольжения остаётся постоянной, несколько меньшей силы трения покоя.

Движению тела обычно препятствуют силы трения. Если соприкасаются поверхности твёрдых тел, их относительному движению мешают силы сухого трения. Характерной особенностью сухого трения является существование зоны застоя. Тело нельзя сдвинуть с места, пока абсолютная величина внешней силы не превысит определённого значения. До этого момента между поверхностями соприкасающихся тел действует сила трения покоя, которая уравновешивает внешнюю силу и растёт вместе с ней.

Движению тела в жидкости и газе препятствует сила жидкого трения. Главное отличие жидкого трения от сухого – отсутствие зоны застоя. В жидкости или газе не возникает силы трения покоя, и поэтому даже малая внешняя сила способна вызвать движение тела. Сухое трение имеет ещё одну существенную особенность: наличие трения покоя. В жидкости или газе трение возникает только при движении тела, и тело можно сдвинуть, приложив к нему даже очень маленькую силу. Однако при сухом трении тело начинает двигаться только тогда, когда сила, приложенная телу, станет больше силы трения. Пока тело не начало скользить, действующая на него сила трения равна приложенной силе и направлена в противоположную сторону.

Механизм трения очень сложен. Из-за неровностей поверхностей они касаются друг друга только в отдельных точках на вершинах выступов. Здесь молекулы соприкасающихся тел подходят на расстояния, соизмеримые с расстоянием между молекулами в самих телах, и сцепляются. Образуется прочная связь, которая рвётся при нажиме на тело. При движении тела связи постоянно возникают и рвутся.

Площадь действительного контакта обычно порядка тысяч квадратных микронов. Она практически не зависит от размеров тела и определяется природой поверхностей, их обработкой, температурой и силой нормального давления. Если на тело надавить, то выступы сминаются, и площадь действительного контакта увеличивается. Увеличивается и сила трения.

При значительной шероховатости поверхностей большую роль в увеличении силы трения начинает играть механическое зацепление между "холмами". Они при движении сминаются, и при этом тоже возникают колебания молекул.

Трение в спорте

С другой стороны, правильное использование соответствующих физических законов может помочь спортсмену в достижении успеха.Сила трения снижает спортивные результаты в конькобежном, лыжном спорте и других видах спорта, поэтому ведутся непрерывные исследования по её уменьшению.

Конькобежный спорт, хоккей, фигурное катание.

Спортсменам этих видов спорта необходимо знать законы физики, связанные с характером взаимодействия конька со льдом. Результаты зависят от трех факторов: сила трения, сила тяжести, и движения толчков ноги.

Между лезвием конька и льдом при скольжении образуется пленка воды. Она очень тонкая, однако без нее этого скольжения не было бы. Коньки остро затачивают для увеличения давления на лед. Под давлением лед плавится образуя смазку, что, еще уменьшает трение скольжения. За счет движения конькобежца по льду возникает сила трения. Так же при скольжении по гладкой поверхности участвует сила трения покоя, позволяющая отталкиваться от гладкой поверхности, когда он ставит конек на ребро, или резко останавливаться.

Каким образом в морозный день могла появиться под коньком вода? Много лет назад английский физик Рейнольдс, создавая свою теорию скольжения, объяснил это явление таким образом: конек давит на лед, от этого температура таяния льда понижается и появляется прослойка воды, вызывающая скольжение.
Советская наука создала более обоснованную теорию скольжения. Вкратце она сводится к тому, что тепло, необходимое для возникновения на льду водяной пленки, порождается той самой силой, которую конькобежец стремится преодолеть, - силой трения.

Трение и лед! Казалось бы, это не совместимо: ведь лед обычно бывает гладким. Однако, каким бы зеркальным и гладким лед ни был, на его поверхности всегда имеются небольшие бугорки и впадины. Если пластинку льда рассмотреть под микроскопом, она покажется гигантским айсбергом, с глубокими оврагами и котлованами. Шероховатость льда и служит причиной трения. В то самое мгновение, когда лезвие конька скользит по льду, механическая энергия трения преобразуется в тепловую энергию. При этом тепло возникает в точках соприкосновения конька со льдом мгновенно и в достаточном количестве для того, чтобы лед слегка подтаял и образовалась водяная смазка, которая и помогает спортсмену достигнуть высоких скоростей.

Лыжи и б иатлон. Россия славится своими традициями зимних видов спорта, а союз биатлонистов России вырастил уже не одного чемпиона, как среди мужчин, так и среди женщин. Силы трения возникают при взаимодействии лыж со снегом. Сила трения при скольжении зависит от величины нормального давления лыж на снег(от силы тяжести); его увеличение приводит и к замедлению скольжения. Сила трения сцепления во многом определяет угол срыва лыжи при отталкивании (проскальзывание). Физика в лыжах похожа на физику в коньках, правда с некоторыми различиями. И там и там образуется водная пленка, способствующая хорошему скольжения. Но тут так же необходимо использовать и специальную смазку лыж для лучшего сцепления со снегом. Она подбирается в зависимости от температуры.

Улучшение сцепления лыж со снегом во многом зависит от применения мази с более высоким коэффициентом сцепления.

3. Керлинг — молодой олимпийский вид спорта. До последних зимних Олимпийских игр, наверное, мало кто знал о таком интересном виде спорта, как керлинг. Керлинг – это зимняя спортивная игра на льду, в которой две команды, состоящие из четырех игроков, соревнуются в точности остановки в указанном месте специальных спортивных снарядов (так называемых камней), изготовленных из гранита. Во время скольжения камня партнеры по команде, оценивая его движение, натирают лед специальными щетками, что позволяет частично корректировать дальность пуска и траекторию движения камня. Головка щетки сделана из синтетического материала ( шотландская щетка из ворса) может вращаться во всех плоскостях. Лед должен быть идеально ровным, для того, что бы камень мог дальше катиться по нему. Натирание щеткой льда имеет сильное значение для игры .

1)Корректирование траектории происходит по простым физическим законам: при трении лед тает, образуя тончайшую пленку воды, которая служит смазкой уменьшающей трение, а при царапании льда наоборот — сила трения возрастает и камень скользит медленнее.

3)В случае, если камень был запущен слишком сильно или с достаточной силой, щетки используются только для корректировки его направления.

4. Санный спорт, бобслей

Скольжение саней происходит под действием скатывающей силы. А тормозит их сила трения полозьев по льду, которая зависит от коэффициента трения. Величина эта непостоянна: она уменьшается когда лед под полозьями начинает подтаивать. Именно поэтому пред стартом спортсмен и раскачивает сани. Он нагревает полозья трением.

При движение саней возникает еще одна сила- сила аэродинамического сопротивления которая очень быстро увеличивается с ростом скорости спуска . Что бы уменьшить силу сопротивления спортсмен во время движения лежит на санях следя за трассой боковым зрением. Полозья саней изогнуты, что бы могли бы вписаться в вираж, не врезаясь в стенку трассы. На вогнутых участках трассы сила трения растет, скорость падает. Это происходит из-за того, что полозья там опираются на лед по все длине, увеличивается ширина царапин на льду.

В бобслее без сцепления со льдом экипаж не сможет привести боб в движение. Поэтому все члены экипажа, чтобы улучшить сцепление, носят на старте ботинки с шипами. Даже если присутствует немного трения, более тяжелый боб трудней толкать. Между гладким металлом и льдом возникает значительное трение, но для того, чтобы замедлить скорость боба, хватило бы и небольшого трения.

По этой причине на быстрые бобы надеваются хорошо отшлифованные коньки, которые должны быть как можно тоньше. Коньки каждого последующего боба царапают и прорезают лед, так что экипажам, которые выступают позже, приходится преодолевать большее трение.

Привести боб в движение сложнее, чем продолжить движение, т.к. статическое трение (трение между неподвижным предметом и поверхностью, на которой он находится) - больше, чем трение скольжения. Во время управления бобом пилот использует каждую благоприятную возможность, поэтому часто он начинает толкать боб только после того, как тот приходит в движение, чтобы сэкономить силы.

5.Плавание.Одним из водных видов спорта, где физика оказывает наибольшее влияние, являетсяплавание. В нем сочтены различные явления и законы (такие как гидродинамика, силы трения и др.). В воде пловец работает всеми видами мышц, что способствует выделению молочной кислоты, а значит для её избавления (да и вообще) пловцу надо дышать, но не так, как ему вздумается, а правильно, и в меньшей степени нарушая общую аэро- и гидродинамику.

Так же на пловцах существуют гидрокостюмы. Они служат как средство уменьшения сопротивления трения воды о тело, что повышает скорость пловца.

Сила трения – это сила, возникающая при движении или попытки движения одного тела по поверхности другого и направленная вдоль соприкасающихся поверхностей против движения. Причины возникновения сил трения это шероховатости соприкасающихся поверхностей и взаимные притяжения молекул этих поверхностей. Различают силы трения покоя, силы трения скольжения, силы трения качения.

Все виды трения можно увидеть в спорте. Сила трения, действующая вдоль поверхности соприкосновения твердых тел, направлена против скольжения тела. Но не надо думать, что трение всегда препятствует движению – часто оно ему способствует. Это можно наблюдать в биатлоне, когда подбирают смазку, которая увеличивает силу трения лыж, чтобы не было отдачи. Благодаря знаниям о природе сил трения, механизмах возникновения спортсмены научились уменьшать ее действие, когда это не нужно. Сила трения с помощью физических знаний побеждена спортсменами.

Зная законы физики можно достичь высоких результатов в спорте. Я сравнил результаты лыжных соревнований за два учебных года, и вот что у меня получилось.

Из таблицы видно, что изучив силу трения, мне удалось достичь высоких результатов.

Цель: выяснить, как правильное использование соответствующих физических законов может помочь спортсмену в достижении успеха.

Статья из “Марийской правды”.

- А в спорте помогает физика? (Развитие науки влияет на совершенствование спортивных достижений).

Спорт без науки и, в частности, без физики бессилен.

Докажем эту мысль на примерах.

- Какими видами спорта занимаются наши учащиеся в школе? (Лыжи, лёгкая атлетика, футбол, баскетбол и т.д.)

Физическая основа бега на лыжах.

Рассмотрим, например, лыжный спорт.

- Что нужно спортсмену, чтобы добиться хороших результатов? (Подходящие физические данные, выносливость, экипировка, умение применять вовремя гонки различные техники катания. Не только идеально ими владеть, но и знать в какой ситуации их применять.)

Для того, чтобы спортсмены показывали наилучшие результаты в лыжных видах спорта необходимо учитывать сопротивление воздуха и силы трения. Когда лыжи хорошо скользят то говорят, что они идут ходко, как по маслу.

- Что имеют в виду спортсмены?

- А что имеют в виду физики?

Сила трения скольжения маленькая. И лыжи легко скользят. Сила трения скольжения это сила возникающая между соприкасающимися телами при относительном движении. Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы реакции опоры, от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения.

- Как добиваются хорошего скольжения спортсмены? (Уменьшают силу трения).

Силу трения скольжения можно уменьшить во много раз с помощью смазки.Лыжи сами создают для себя смазку. Когда мы скользим на них по снегу, то преодолеваем трение, а на это требуется затратить энергию. Энергия, затраченная на преодоление силы трения, преобразуется в тепло.Тепло, выделяемое при трении, способствует образованию тончайшей пленки воды. Снег под лыжами слегка подтаивает, тем самым вода создает смазку уменьшая силу трения.

- Для чего еще применяют лыжные мази?

Лыжные мази бывают двух типов: мази скольжения (парафины) и мази держания. Мази скольжения нужны для улучшения возможности скольжения лыж и для увеличения скорости движения. При выборе мази обязательно учитывают температуру воздуха. Мази держания должны увеличивать сцепление лыж со снегом в то время, когда спортсмен отталкивается или поднимается в гору. Спортсмены в содружестве с учеными научились создавать специальные лыжные мази. В настоящее время существует огромное количество лыжных мазей и их применение – это целая наука.

- А существует ли особые правила смазки лыж?

Для классического бега мазью скольжения мажут только переднюю и заднюю часть лыжи. Лыжи, предназначенные для конькового хода, покрываются парафинами по всей скользящей поверхности. Мазь держания (сцепления) предотвращает отдачу и дает возможность сделать толчок. Именно поэтому мазь наносится на толчковую зону.

Скользящая поверхность современных лыж делается с небольшими углублениями. Это исключает прилипание пленки воды, на которой движутся лыжи. Наконец, смазка - химическое покрытие лыж - сочетание науки и опыта, дающее спортсмену магическую возможность идеально скользить по поверхности снега.

Огромная выносливость;
Упорные тренировки;
Лучшая экипировка;
Знать и умело применять физические законы и достижения физической науки;

- Теперь давайте попробуем раскрыть секрет популярности коньков среди детей? (Скроется в их чудесной способности скользить по льду.)

Катание на коньках относится к такому уникальному виду двигательной активности, который одновременно является и спортом, и прекрасным отдыхом.

- Почему коньки скользят на льду?

Когда мы стоим в острых коньках на льду, вес нашего тела распределяется по небольшой площади, которую занимают острия коньков. Поэтому мы оказываем на лед сравнительно большое давление. Лед под лезвиями плавится, между ними и льдом образуется тоненькая пленка воды, действующая как смазка. Пленка воды тоньше папиросной бумаги, но без нее не было бы скольжения. Это значительно снижает трение, что позволяет нам легко бегать на коньках.

Чтобы лед таял, недостаточно увеличить давление, нужна еще и дополнительная тепловая энергия. Согласно теории скольжения при движении конькобежца по льду возникают силы трения. Механическая энергия сил трения переходит во внутреннюю энергию льда. Именно за счет повышения внутренней энергии лед в точках соприкосновения с коньком расплавляется, образуется пленка воды, выполняющая роль смазки и облегчающая скольжение.

Одно из важнейших мест в физическом воспитании учащихся в школе принадлежит бегу.

- Что важно в спринтерском беге? (Стартовый разгон.)

Низкий старт позволяет придать бегуну необходимое ускорение, разогнаться на первых метрах до предельно возможной скорости. Главное - правильно и энергично оттолкнуться под острым углом к беговой дорожке и максимально быстро выполнять движения руками и ногами при выходе со старта.

Стартовый разгон - это участок дистанции, на котором происходит нарастание скорости бега от нуля до максимальной. Во время стартового разгона бегун движется ускоренно. В это время по второму закону Ньютона на него действует сила прямо пропорциональная ускорению и массе тела. Эта сила мешает бегуну набрать наибольшую скорость.

- Как преодолевает эту силу бегун?

Чтобы преодолеть эту силу бегун наклоняет тело вперед. Выводит центр тяжести тела за площадь опоры и облегчает продвижение вперед, происходит наибольшее увеличение скорости. Центр тяжести тела человека находится в нижней части живота.

- Как удержать равновесие?

При наклоне человек не падает до тех пор пока вертикальная линия из центра тяжести проходит через площадь ограниченную его ступнями. Чтобы удержать равновесие на первых шагах старта бегун ставит ноги по двум линиям.

- Как правильный выбор тактики бега помогает спортсмену победить на соревнованиях?

Забег на 800 метров. Два примерно равных по силам спортсмена Шмыков и Быков используют разную тактику борьбы за первое место. Шмыков первую половину дистанции бежит со скоростью v₁ = 11 км/ч, а вторую со скоростью

v₂ = 15 км/ч. Быковизбрал другую тактику, он половину времени бежит со скоростью 11 км/ч, а вторую половину времени - 15 км/ч. Кто из них победит в забеге и с каким отрывом?

(Шмыков за 3,8 мин, Быков за 3,7 мин. Шмыков из точных наук изучал только бег и в результате проиграл, отстав от победителя на 0,1 мин примерно 6 сек.)

Ответ. Быков опередил Шмыкова на 6 секунд.

Отличной координацией и высокими скоростными способностями;
Хорошо владеют техникой бега;
Умеют правильно выбрать тактику бега;

Футбол глазами физика.

Футбол – одна из наиболее популярных спортивных игр на нашей планете. Среди ученых больше других увлекались этой игрой физики. Достаточно упомянуть таких корифеев науки, как англичанин Э. Резерфорд (отец ядерной физики), датчанин Н. Бор (в свое время он был даже запасным вратарем сборной Дании по футболу) Все они – нобелевские лауреаты.

- Почему среди ученых футбол больше всего привлекал внимание физиков?

Прежде всего, потому, что для этой игры нужно иметь высокую быстроту реакции и мышления.

- Можно ли попасть с углового в девятку?

Этот удар в футболе называется “сухой лист”. “Сухой лист” - это навесной удар с вращением мяча и с искривлением траектории мяча движения в горизонтальной или вертикальной плоскости в результате вращения.

Чтобы выполнить этот удар нужно бить не в центр мяча, а сбоку. При этом мяч закручивается, и за счёт разницы давлений мяч будет лететь вверх и вбок.

- А как называется это явление в физике?

Это явление, названо в честь немецкого физика Генриха Густава Магнуса – эффект Магнуса. Суть его в том, что при движении вращающегося тела в потоке воздуха скорость движения среды с одной стороны тела увеличивается, с другой стороны – уменьшается. Разность скоростей приводит к разности давлений (P₁ – P₂) и, в возникновении перпендикулярной силе Магнуса F_м, действующей на вращающееся тело.Вращающийся объект создаёт в среде вокруг себя вихревое движение. С одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. С другой стороны объекта направление вихря противоположно направлению движения потока, и скорость движения среды уменьшается. Ввиду этой разности скоростей возникает разность давлений, порождающая поперечную силу от той стороны вращающегося тела, на которой направление вращения и направление потока противоположны, к той стороне, на которой эти направления совпадают. Подъемная сила тянет мяч вверх и вбок, что вызывает эффект Магнуса.

- Ещё какими качествами должен обладать футболист?

Особо следует сказать о важности быстроты реакции в футболе. В первую очередь это относится к игре вратаря. Для людей верхним пределом быстроты реагирования служит время, необходимое нервной клетке для приема информации, которое составляет 0,01 с. Когда объект зафиксирован глазом, мозг распознает его за время 0,05 с.Таким образом, быстрота реакции вратаря может находиться в пределах 0,01 - 0,05 с.

Время реакции человека - это время, за которое человек реагирует на какой-то сигнал, раздражение. “Время реакции (в психологии) – это протяженность от начала сигнала до реакции организма человека на этот сигнал”.

Если позволить вертикально расположенной линейке падать свободно, разжав державшие за её конец пальцы, то она будет свободно падать с ускорением g = 9,8 м/с 2 . Если сразу после начала падения линейку поймать, то по её участку “между пальцами” - отметкой, где мы её держали вначале, и, у которой её поймали, можно судить о том, сколько времени она падала. Это и будет время реакции человека.

Порядок выполнения эксперимента.

Если позволить вертикально расположенной линейке падать свободно, то она будет двигаться вниз равноускорено с ускорением g. Если же линейку сразу поймать, то по участку между пальцами – отметками, где мы её удерживали и где поймали, – можно судить о том, сколько времени она падала. Это время и будет временем вашей реакции.

Для проведения эксперимента нужны два человека. Один (находящийся под наблюдением) опирается рукой о стол таким образом, что кисть руки находится вне стола. Между большим и остальными пальцами должно оставаться свободное пространство. Второй участник держит в пальцах верхний конец линейки, а нижний помещен на высоте большого пальца испытуемого. Участник держащий линейку отпускает ее без предупреждения. Задача второго участника – поймать как можно быстрее.

H,см	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
t.с	0,045	0,064	0,078	0,090	0,101	0,111	0,119	0,128	0,135	0,143	0,150	0,156	0,163	0,169	0,175	0,181	0,186	0,192	0,197	0,202

Футбол - игра не только атлетическая, но и интеллектуальная. Футболист должен обладать не только быстротой спринтера, но и выносливостью марафонца. Футболисту нужна большая физическая сила и быстрота реакции и мышления.

Мы с вами проблему поставленную вначале решили. Действительно, спорт без науки и, в частности, без физики бессилен.

На слайде вы видите чемодан, мясорубку и корзину. Чемодан – это мне пригодится в моей работе. Мясорубка – информацию переработаю. Корзина – всё выброшу. Поднимите ту карточку, которая лучше всего подойдёт к тому, как вы поступите с полученной информацией.

Читайте также: