Секрет футбольного мяча

Межрегиональный конкурс исследовательских

работ  и творческих проектов дошкольников и младших школьников

«Я – ИССЛЕДОВАТЕЛЬ»

       Исследовательская работа

СЕКРЕТ ДВИЖЕНИЯ ФУТБОЛЬНОГО МЯЧА

Выполнил:  ученик 3 класса школы-интерната №22 ОАО «РЖД»

Павликов Ярослав

Руководитель: Кузнецова Г.М., учитель начальных классов школы-интерната №22 ОАО «РЖД»

2023 г.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………с.3

Глава 1. Теоретическая часть………………………………………………………...с.4

1.1 Закон Бернулли и футбол……………………………………………………..…с.4

Глава 2. Практическая часть…………………………………………………………с.6

2.1 Эксперимент………………………………………………………………………с.6

Список литературы……………………………………………………………...…..с.10

Приложение 1…………………………………………………………………..……с.11

Приложение 2………………………………………………………………………..с.12

Приложение 3………………………………………………………………………..с.13

Приложение 4……………………………………………………………………….с.14

Введение

Я посещаю секцию футбола. Футбол — одна из наиболее популярных спортивных игр на нашей планете. Эта игра не только атлетическая, но и интеллектуальная, заставляющая просчитывать свои движения наперед. Наш тренер, Кирилл Владимирович, учит нас различным приемам ведения и подачи мяча. Как-то раз он заметил, что если знать некоторые законы, можно стать чемпионами! На одной из тренировок мы увидели очень интересный прием. Тренер подал мяч с правого угла, но мяч, вопреки нашим ожиданиям, приземлился в воротах. Мы очень удивились, почему мяч, который должен был лететь совсем в другую сторону, как заколдованный облетая футболистов, направился прямо в ворота?

Мяч летел в ворота примерно по такой схеме как на рисунке.

Меня заинтересовали вопросы:

1. Что заставило мяч изменить направление?
2. Кто впервые забил такой гол? Как он называется?
3. Почему вращающийся мяч движется по кривой линии?
4. Где еще применяется это свойство?

Цель исследования: изучить секрет движения футбольного мяча

Задачи исследования:

1. Проанализировать текстовый и иллюстративный материал по данной теме.

2. Обобщить полученную информацию о законе Бернулли.

3. Выполнить опытно-экспериментальную работу.

Объект исследования: движение мяча

Предмет исследования: траектория движения мяча

Гипотеза: предположим, что мяч движется по какому-то закону физики.

     Мама взяла мне в городской библиотеке книгу о футболе. В ней я прочитал, что когда футболист забивает гол с углового удара,  принято такой гол называть «сухой лист». Впервые его забил легендарный футболист Валерий Васильевич Лобановский. [4]

Приём получил такое название за тонкость, закрученность и сложность полёта мяча. Этот удар долгое время никто не мог повторить. Еще этот удар в футболе принято называть «прострельным» ударом.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1. Закон Бернулли и футбол

Из уроков окружающего мира я знаю, что много в нашей жизни происходит по законам физики. Оказывается, что и движение мяча происходит по закону физики, который называется законом Бернулли, названного так в честь академика Петербургской академии наук Даниила Бернулли. Он установил, что давление текущей жидкости или газа больше  там, где скорость меньше, и давление меньше там, где скорость течения больше. [1]

Каждый мяч, каким бы гладким он ни казался, имеет в микроскопических масштабах шероховатости. Вращающийся мяч захватывает неровностями своей поверхности молекулы воздуха и заставляет их участвовать в своем движении. Таким образом, мяч окружен вращающимися слоями воздуха, ближайшие из которых движутся с той скоростью, что и поверхность мяча, а более удаленные слои движутся медленнее. Если такой вращающийся мяч летит вперед, то линии тока складываются из двух движений: циркуляции воздуха вокруг мяча и потока, обдувающего мяч. [4]

Чтобы выполнить такой удар нужно ударить мяч так, чтобы он закрутился. Для этого удар должен быть нанесен не по центру мяча, а по удаленной от него точке. Это легче сделать в сухую погоду, но можно и в дождь. Траектория мяча максимально искривится, когда он начинает замедляться. Поэтому необходимо долго отрабатывать штрафные удары, чтобы получился точный удар. Если же погода влажная, все равно можно закрутить мяч, но лучше перед этим просушить мяч и бутсы. 

Физика помогла мне объяснить необычное движение мяча. У меня появился интерес к этому явлению. Оказалось, эти явления происходят вокруг нас каждый день. 

Например, каждому из нас приходилось идти вдоль домов по улице, когда в спину дул сильный ветер. При этом  я думаю, каждый из нас замечал, что чем уже проход между домами, тем сильнее поток воздуха. Здесь тоже работает закон Бернулли.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Эксперимент

В книге занимательных опытов по физике мы обнаружили описания интересных экспериментов по этой теме. [2] Оказалось, что закон Бернулли действует в потоках, не только газа, но и жидкостей. Предлагаю вашему вниманию некоторые из них:

Опыт 1.   Стеклянную воронку вставили в отверстие шланга пылесоса, надетого на выход воздуха. Включили пылесос и на ладони поднесли к воронке теннисный шарик. Шарик поднялся к верхней части отверстия и прочно удерживался там (приложение 1).

Вывод: Почему? Чем быстрее мимо мяча проходит воздух, тем меньше давления он оказывает на мяч. Давление воздуха над мячом гораздо меньше, чем под ним, поэтому мячик поддерживается находящимся под ним воздухом. Так благодаря давлению движущегося воздуха крылья самолета как бы подталкиваются вверх. Благодаря форме крыла воздух быстрее передвигается над его верхней поверхностью, чем под нижней. Поэтому возникает сила, которая толкает самолет вверх — подъемная сила.

Опыт 2. В этом опыте мы взяли фен. Включили фен и поместили в струю воздуха шарик от настольного тенниса. Шарик висит в воздухе. Медленно перемещая струю воздуха, мы заставили теннисный шарик тоже перемещаться (приложение 2)

Вывод: Почему шарик висит в воздухе? В струе воздуха, где скорость воздуха больше, давление меньше, чем в окружающем неподвижном воздухе. В итоге на шарик с боков действуют силы, которые удерживают его в струе, а снизу на шарик действует аэродинамическое давление, которое уравновешивает силу тяжести шарика.

Опыт 3. К шарику от настольного тенниса мы прикрепили нитку длиной 50 см. Держа шарик за нить, подносили шарик к струе воды. Шарик притянуло к струе воды, и струя его даже удерживала (приложение 3)

Вывод: Когда из водопроводного крана течет струя воды, то она увлекает прилегающий слой воздуха. Когда шарик подносят к струе, происходит следующее: вблизи струи воздух движется с некоторой скоростью и давление здесь меньше, чем по другую сторону шарика. В итоге за счет разности давлений на шарик действует сила, прижимающая его к струе. Этот опыт демонстрирует, как  опасны и сложны переправы через водоемы на канатах.

Опыт 4. Возьмем зажженную свечу, установим ее на расстоянии 1м от вентилятора и включим его. Пламя свечи отклоняется по направлению потока воздуха. Затем мы ставим экран (обычную папку) на расстоянии 15 см от свечи. Пламя отклоняется в сторону экрана и даже становится горизонтальным, то есть противоположно относительно потока (приложение 4) [3]

Вывод: опыт показывает, что воздушная струя растекается вдоль стенок пламени.

Заключение

Увлечение футболом и постановка домашних экспериментов подтолкнуло меня к этому исследованию. Мне удалось раскрыть секрет необыкновенных футбольных подач. Законы физики, в том числе закон Бернулли, действуют вокруг, в различных ситуациях, независимо от нас. 

В своей работе мы привели лишь часть опытов, которые оказались самыми наглядными и посильными для меня. Они оказались очень интересны и неожиданны. Значит, знание законов физики находит применение не только в научных исследованиях, но и в игре с мячом, помогает футболистам забросить очередной гол в ворота противника, и объясняет многие явления окружающего нас мира.

Список литературы

1 .Большая книга экспериментов для школьников/Под ред. А. Мейяни; Пер с ит. Мотылевой Э.И. М.:ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2010.-264с.

2. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике.- М.: Просвещение, 1985. -175с.

3. Тульчинский М.Е. Занимательные задачи-парадоксы и софизмы по физике. М.: Просвещение, 1971. - 159с.

4. Я учусь играть в футбол. Энциклопедия юного футболиста.- М.: «Лабиринт – пресс», 2004.- 352с.