исследовательская работа "Математика в спорте"

ШКОЛЬНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УЧАЩИХСЯ

СЕКЦИЯ “Математика”

Математика в спорте

        Автор: Егоров Данила

учащийся 5б класса

ГБОУ СОШ № 1 п.г.т. Суходол,

Сергиевский район

Научный руководитель:

Соколова Наталья Валерьевна,

                                        учитель информатики и математики

Суходол, 2014 г.

Введение

1. Математика и спорт……………………………………………5
2. Применение математики в различных видах спорта………..7
3. Мнения людей, связанных со спортом………………………11
4. Математика на уроках физической культуры………………13

Заключение…………………………………………………….14

Список литературы……………………………………………16

Приложения……………………………………………………17

Введение

В школе каждый ученик занимается математикой, вне школы многие из них занимаются спортом, но к сожалению мало кто из ребят задает себе вопрос: «Взаимосвязаны ли математика и спорт?»

Математика дает нам новые изобретения (гаджеты), спорт – нет. Получается, что спорт не интеллектуален?! Есть ли точки соприкосновения между математикой и спортом?

На этот вопрос попытаемся найти ответ в представленной работе. Математика и спорт, казалось бы, далеки друг от друга. Но это только на первый взгляд. Лишь по разумению многим юношам и девушкам занятия точными науками и спортом представляются мало совместимыми. Среди школьников, способных и умных, встречается несколько пренебрежительное отношение к физкультуре, спортивным играм, к регулярным физическим нагрузкам. В то же время многие представители различных наук и, в частности, математики и физики старшего поколения с большим вниманием относятся к своим спортивным занятиям. Знают они, что занятия спортом способствуют гармоническому развитию личности, что спорт закаляет человека физически и духовно.

Именно поэтому нас заинтересовала тема «Математика в спорте»

Цель работы: выяснить как взаимосвязаны математика и спорт. Найти  точки соприкосновения.

Задачи:

•        Изучить соответствующую литературу

•        Систематизировать и обобщить знания о взаимосвязи математики и спорта

•        Привести примеры применения математики в различных видах спорта (на основе собственных примеров).

•        Изучить мнение тренеров-спортсменов и учащихся «Точки соприкосновения математики и спорта?

•        Показать  значимость и актуальность этой взаимосвязи на данном этапе развития нашего общества.

•        Провести мини-исследование среди своих одноклассников.

Актуальность данной работы состоит в том, что мы предлагаем рассмотреть взаимосвязь между двумя разными науками.

Гипотеза: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте.

Методы исследования:

• изучение литературы
• использование интернет-ресурса при изучении вопроса
• анализ и синтез;
• тестирование.
• обобщение собранного материала

Математика и спорт

Математика и спорт, казалось бы, далеки друг от друга. Но это только на первый взгляд. Лишь по разумению многим юношам и девушкам занятия точными науками и спортом представляются мало совместимыми. Среди школьников, способных и умных, встречается несколько пренебрежительное отношение к физкультуре, спортивным играм, к регулярным физическим нагрузкам. В то же время многие представители различных наук и, в частности, математики и физики старшего поколения с большим вниманием относятся к своим спортивным занятиям. Знают они, что занятия спортом способствуют гармоническому развитию личности, что спорт закаляет человека физически и духовно.

Норберт  Винер,  считал, что ему лучше всего писалось, когда умственная работа чередовалась с простыми, не требующими умственной нагрузки  удовольствиями — прогулками, плаванием. Поклонникам интеллектуальных игр полезно знать, что в спорте  и спортивных  играх  ум, образование, расчет — вещи  далеко не лишние. Математические методы все  шире  используются в спорте. Трудно себе представить, сколько еще нерешенных проблем возникает при рассмотрении взаимодействия мяча и ракетки,  мяча  с   грунтом   или  травой.

За последние десятилетия произошли существенные изменения условий жизни, произошел качественный скачок в образовании, особенно в области точных наук. Возросший поток информации увеличил психологические нагрузки в сфере служебных обязанностей; занятия в школе стали более напряженными. Новые условия жизни, учебы и работы потребовали от молодежи  определенной психологической и физической устойчивости.  

Ни для кого не секрет, что занятие спортом благотворно влияют на умственную деятельность и психику человека, укрепляют его волю. Можно утверждать, что удивительное творческое долголетие многих наших выдающихся математиков и физиков обеспечивается их дружбой со спортом.

    Следует назвать многих крупных ученых — Б. Понтекорво, Дж. Литлвуда, Р. Пэли — сочетавших науку со спортом. Нильс Бор и Харольд Бор играли в классной футбольной команде, Нильс Бор был отличным лыжником, Альберт Эйнштейн увлекался вождением яхт. О математиках и физиках — об альпинистах можно было  бы написать целую книгу.  Чарли Чаплин, писал, что в минуты тяжелых переживаний и неприятностей он брал ракетку, отправлялся к тренировочной стенке и  бил  о  нее  час — два  мячом,   пока   не  становилось   легче на душе и не возвращалось спокойствие.

       Известно, что методами математической статистики устанавливают перспективность спортсменов, условия, наиболее благоприятные для тренировок, их эффективность, обрабатывают показания датчиков, контролирующих нагрузки спортсменов. Теория информации позволяет оценить степень загруженности зрительного аппарата при занятиях различными видами спорта. Математика и физика помогают изыскивать наиболее удачные формы гребных судов и весел.

Хорошо известно, что спорт является неисчерпаемым источником весьма интересных и трудных проблем, к которым имеют прямое отношение многие науки: медицина, биомеханика, гидродинамика и аэродинамика, социология, статистика и другие. Эти проблемы изучают, решают, о них рассказывают специалисты из соответствующих областей знаний.

Применение математики в различных видах спорта

Исследовательскую работу «Математика в спорте» мы начали с изучения литературы по различным видам спорта,  такие как хоккей, баскетбол, лыжный спорт.

Хоккей с шайбой: Хоккей командная спортивная игра на льду, заключающаяся в противоборстве двух команд на коньках, которые, передавая шайбу клюшками, стремятся забросить её наибольшее количество раз в ворота соперника и не пропустить в свои. Побеждает команда, забросившая наибольшее количество шайб в ворота соперника. История хоккея с шайбой является одной из самых оспариваемых среди всех видов спорта. Традиционно местом рождения хоккея считается Монреаль (Канада) (хотя более свежие исследования указывают на Новую Шотландию). Однако ещё на некоторых голландских картинах XVI века изображено множество людей, играющих на замёрзшем канале в похожую на хоккей игру. Но, несмотря на это, родиной современного хоккея с шайбой считается всё-таки Канада. 3 марта 1875 года в Монреале на катке «Виктория» был проведен первый хоккейный матч. Каждая из команд состояла из девяти человек. Играли деревянной шайбой ("шинни"), а защитную экипировку позаимствовали из бейсбола. Впервые на льду поставили хоккейные ворота. В 1877 году несколько студентов монреальского университета Макгилла изобрели первые семь хоккейных правил. В 1879 году сделали резиновую шайбу. Через некоторое время игра стала столь популярна, что в 1883 году была представлена на ежегодном монреальском Зимнем карнавале. В 1885 году в Монреале была основана Любительская хоккейная ассоциация.

Баскетбол: Баскетбол, пожалуй, единственный из популярных видов спорта, дата и место возникновение которого доподлинно известны. Уже, будучи преподавателем физкультуры, профессором колледжа в Спрингфелде, Джеймс Найсмит столкнулся с проблемой создания игры для зимы штата Массачусетс, периода между соревнованиями по бейсболу и футболу. Найсмит полагал, что в связи с погодой этого времени года, лучшим решением будет изобрести игру для закрытых помещений. Найсмит хотел создать подвижную игру для студентов Школы Христианских Рабочих, которая предполагала бы не только использование исключительно силы. Он нуждался в игре для закрытого помещения и относительно малого пространства. И вот, в декабре 1891 года, Джеймс Найсмит представил своему гимнастическому классу в Спрингфилде (YMCA) свое безымянное изобретение. Меньше чем за час, Джеймс Найсмит, сидя за столом в своем офисе в YMCA, сформулировал тринадцать правил баскетбола.

Лыжный спорт: Лыжный спорт, включает в себя лыжные гонки на различные дистанции, прыжки на лыжах с трамплина, лыжное двоеборье (лыжная гонка и прыжки на лыжах с трамплина), горнолыжный спорт, а также сноуборд. Он зародился в Норвегии в XVIII веке. В Международной федерации — ФИС (FIS; основана в 1924) — состоит около 60 государств (1991). С 1924 года лыжный спорт входит в программу зимних Олимпийских игр, чемпионаты мира проводятся с 1925 г. (официально с 1937 г.). В России лыжный спорт развивает Ассоциация лыжных видов спорта России (RSA — Russian Ski Association), которая является единственным официальным представителем в ФИС.

          Для того чтобы ответить на вопрос «Точки соприкосновения математики и спорта?» мы провели анкетирование среди учащихся 5-9 классов, любителями лыжного спорта, тренерами-преподавателями. Мнения у всех были различными, некоторые респонденты к нашему сожалению, затруднились ответить на наш вопрос, так как не видели взаимосвязи между математикой и спортом. (Приложение № 1)

В результате нашего исследования мы пришли к выводу, что три точки соприкосновения: скорость, время и расстояние. По каждому из направлений мы попытались указать эти точки.

В целях подтверждения гипотезы  я показал, как применяются знания математики в спорте.

По мнению специалистов, в настоящее время подготовка спортсменов с использованием математических методов при расчете тренировок применяется только на уровне олимпийских сборных. При подготовке олимпийских спортсменов применяются специальные программно-аппаратные методы оценки состояния спортсменов, расчет выхода на пик спортивной формы строится на основании анализа крови спортсменов до и после тренировок, физических параметров и т.д. С помощью специальных программных комплексов рассчитывается рацион питания. На более низком уровне подготовки (региональные, районные сборные) к сожалению, математические методы в подготовке спортсменов не применяются, возможно, в связи высокой стоимостью оборудования.

Еще Норберт  Винер писал: «Интенсивная исследовательская работа изматывает до предела. Если ученый лишится возможности отдыхать с такой же полнотой, с которой он отдается работе, это сразу же скажется на качестве его статей».   Многие стремятся к «разрядке умственной напряженности». Однако разные люди эту разрядку обретают различными путями. Одни увлекаются шахматами (шахматное искусство достойно мудрых!), другие эпизодическими прогулками и очень немногие  физической культурой.

Поклонникам интеллектуальных игр полезно знать, что в спорте  и спортивных  играх  ум, образование, расчет  вещи  далеко не лишние.

Мнения людей, связанных со спортом

Для того чтобы выяснить как математика проявляется в выше перечисленных видах спорта мы встретились с тренерами-преподавателями, которые во время интервью отвечали на вопрос «Как применяются знания по математике в том виде спорта которому они отдают предпочтение уже на протяжении нескольких лет?»:

- тренер-преподаватель по хоккею Валерий Васильевич  в своем интервью отметил: «Хоккей как вид спорта относится к игровым видам спорта и прежде всего он построен на скорости, на скорости передачи шайбы. Игра – хоккей обязательно связана с  психологией,  то есть должны быть крепкие нервы, что куется на протяжении всех лет обучения детей игре в хоккей и из которого создается опыт игры.

Но мы остановимся на скорости: у нас прежде всего ограничено время, и сложность состоит в том что у игрока нет возможности долго размышлять, поэтому на протяжении многих лет мы отрабатываем именно скорость, технику.» Из интервью с Валерием Васильевичем  мы сделали вывод, что математика – это точная – наука, а хоккей – это скорость.

- тренер-преподаватель по баскетболу Владимир Романович Кротов: «Знания математики применяются в командной игре - баскетбол при изучении различных видов бросков: средних, дальних, штрафных. Ребята учатся быстро считать очки, складывать, запоминать. Также математика помогает нам в тактических действиях: например за некоторые доли секунды ребенок должен сориентироваться, принять решение, правильно сделать передачу или совершить бросок».

После встречи мы пришли к выводу: математика - логическое мышление, баскетбол – знание тактических схем, в которых несомненно нужна логика мышления.

Также мы побеседовали с  одиннадцатиклассником нашей школы Ерушенко Михаилом, который является призером в составе команды Самарской детской юношеской спортивной школы  олимпийского резерва №1 на Первенстве Самарской области по лыжным гонкам, который рассказала, как он в своей спортивной жизни использует знание математики: «Знания математики в лыжном спорте нужны для того чтобы когда мы едем на дистанции мы правильно могли рассчитать время чтобы хорошо провести гонку, также когда мы делаем силовую работу мы рассчитываем количество тех или иных заданий, сколько сделали за день в итоге мы подсчитываем сколько сделали за неделю. Лыжный спорт и математика между ними огромная и непосредственная связь, потому что когда человек бежит на лыжах у него мобилизуются все  системы органов у него хорошо работает дыхательная система, сердечная система, мышечная система в результате чего у него лучше начинают работать мозги. Улучшаются  и ускоряются все нервные процессы, поэтому, чем человек чаще встает на лыжню, тем повышается его интеллект, который необходим на занятиях математики».

Встреча с Михаилом нам помогла прийти к выводу, что математика  это, прежде всего различные виды мыслительной деятельности, и в свою очередь лыжный спорт - это различные виды физической деятельности.

Еще Норберт  Винер писал: «Интенсивная исследовательская работа изматывает до предела. Если ученый лишится возможности отдыхать с такой же полнотой, с которой он отдается работе, это сразу же скажется на качестве его статей».   Многие стремятся к «разрядке умственной напряженности». Однако разные люди эту разрядку обретают различными путями. Одни увлекаются шахматами (шахматное искусство достойно мудрых!), другие эпизодическими прогулками и очень немногие  физической культурой.

Поклонникам интеллектуальных игр полезно знать, что в спорте  и спортивных  играх  ум, образование, расчет  вещи  далеко не лишние.

Итак, спорт является неисчерпаемым источником весьма интересных и трудных проблем, к которым имеют прямое отношение многие науки.

Математика на уроках физической культуры

Многие спортсмены, как и я, думают, что спорт связан с математикой. Чтобы это доказать я представлю несколько доказательств.

Первое доказательство – это измерение пульса. На графике 1 представлен мой пульс на одном из уроков физической культуры. Есть два способа измерения пульса: клинастотический  (измерение стоя) и артостатический (измерение лежа). (Приложение №2)

Второе доказательство -  мини-исследование среди своих одноклассников. Почти все ученики моего класса активно занимаются спортом. Выяснилось, что одноклассники, которые хорошо учатся, они же и самые спортивные.

Ребята, которые имеют успехи по математике, также успешны и в спорте.

Если сравнить детей, получивших физическое воспитание, с  детьми, которые не увлекаются спортом, то можно  заметить,  что  первые  легче   преодолевают   трудности   в   жизни, учебе, успешнее борются с болезнями. (Приложение №3)

При занятиях физической культуры очень важно контролировать состояние здоровья. Как это правильно отследить нам непосредственно помогают знания по математике.

Заключение.

В подтверждении нашей гипотезы: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте. Мы хотим привести в пример достижения учащегося ГБОУ СОШ №1 п.г.т.Суходол Михаила Ерушенко занявшего 3 место в финальных соревнованиях по лыжным гонкам Областной спартакиады среди учащихся,  3 место в составе команды ГБУ СДЮСШОР №1 на Первенстве Самарской области по лыжным гонкам.
        Михаил на примере ведения дневника показала, как применяются математические знания в лыжном спорте. Рассказала, что именно правильно спланированная деятельность помогает ему добиваться высоких результатов в спорте. «Это как и в математике, правильно спланированный ход решения, приведет к верному результату»: говорит Михаил.

Поклонникам интеллектуальных игр полезно знать, что в спорте и спортивных  играх  ум, образование, расчет — вещи  далеко не лишние.

Так в результате нашей работы мы сделали следующие выводы:

• изучена литература, среди которой оказались познавательные и интересные книги, интернет-ресурсы.
• в спорте и математике можно определить  точки соприкосновения: скорость, время и расстояние;
• спорт это интеллектуальный род занятий, практическая математика помогает добиваться высоких спортивных результатов.
• наша гипотеза подтвердилась: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте.

Итак, математика неразрывно связана со спортом. Поначалу мне всегда казалось, что между ними мало общего, но, закончив свою работу, я изменил свою точку зрения. Эта работа, в первую очередь, помогла мне расширить свои знания в исследуемых областях, и я смог убедиться в том, что все в этом огромном и сложно познаваемом мире тесно взаимосвязано.

Спортивные соревнования доставляют исследователю богатейший материал; он фиксируется тренерами, бережно сохраняется, постоянно накапливается. Имеются широкие возможности экспериментирования, проверки математических моделей и оптимальных стратегий в спортивных ситуациях. Лишь незначительная часть проблем спортивного характера нашли отражение на страницах этой работы. Область «математика и спорт» богата новыми интересными исследованиями и результатами.

Список используемой литературы

1. Волков В. М., Филин В. П. Спортивный отбор. –М.: Физкультура и

спорт, 2008, 175с.

2. Зачем и как бегать? –метод. рекоменд. –Сочи. 2007, 16с.

3. Липилина В.В.; Поиски красоты и прикладные задачи математики в

искусстве. –М.: «Наука», 2009, 215 с.

4. Порублев Илья Николаевич, Ставровский Андрей Борисович

Алгоритмы и программы. Решение олимпиадных задач. —М.:

«Вильямс», 2007, 480 с.

5. Ресурсы Интернета.

6. Садовский Л.Е., Садовский А.Л. Математика и спорт. –М.: Наука.

Главная редакция физико-математической литературы, 1985. –192 с.

7. Моисеев Н. Н. Математика ставит эксперимент. —М.: Наука, 1979.

Приложение № 1

Результаты проведение опроса общественного мнения.

Вопрос: Назовите три точки соприкосновения математики и спорта.

Приложение № 2

Измерение пульса.

Основной целью оздоровительной тренировки является увеличение работоспособности сердца и кровообращения. Поскольку сердце – самое уязвимое звено в тренирующемся организме, то наблюдение за его состоянием особенно важно. Во-первых, знание резервных возможностей своего сердца позволяет сделать безопасными и эффективными используемые нагрузки. Во-вторых, контроль за развивающимися в процессе занятий изменениями в сердечно-сосудистой системе позволяет выяснить, насколько успешно эта задача решается.

Перед началом систематическими занятиями физическими упражнениями надо проверить исходный уровень тренированности. Уровень подготовленности организма определяется работоспособность сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Для их оценки существует достаточно много точных методов и функциональных проб. Наиболее доступным показателем деятельности сердечно-сосудистой системы является пульс.

Состояние нервной регуляции сердечно-сосудистой системы позволяют оценить пробы с переменой положения тела (ортостатическая и клиностатическая пробы).

Ортостатическая проба. В положении лежа подсчитывается пульс за 10 с и умножается на 6. Затем нужно спокойно встать и подсчитать пульс в положении стоя. В норме превышение его не составляет 10-14 уд./мин. Учащение до 20 ударов расценивается как удовлетворительная реакция, свыше 20 – неудовлетворительная. Большая разница в частоте сердечных сокращений при переходе их положения в положении стоя говорит об утомлении или недостаточном восстановлении после физической нагрузки.

Клиностатическая проба. Выполняется в обратном порядке: при переходе из положения стоя в положение лежа. В норме пульс уменьшается на 4-10 уд./мин. Большое замедление – признак тренированности.

Приложение № 2

Измерение пульса.