Законы физики в физической культуре

Министерство образования и науки Республики Бурятия

«Законы физики в физической культуре»

                                                Выполнил: ученик 11 класса Кушнарёв Евгений

                                                Руководитель: Тугарина В. А.

2020 год

г. Улан-Удэ

Содержание:

I. Проблема исследования, гипотеза, цель работы, задачи

II. Основная часть

• применение законов физики к некоторым видам спорта( лыжи, бег, настольный теннис, плавание, метание диска, стрельба из лука)
• опрос учащихся: как вы относитесь к физической культуре

III. Моя физическая культура

IV. Выводы

«Физические упражнения могут заменить множество лекарств, но ни одно лекарство в мире не может заменить физические упражнения»

                                                                Анджело Моссо

I.

Проблема исследования

• Где проявляются законы физики на уроках физической культуры
• Как помогает физическая культура в восстановлении здоровья

Гипотеза исследования

• Знание законов физики помогает улучшить результаты на уроках физической культуры.

Цель работы:

• 1.Показать связь законов физики с  физической культурой.
• 2.Проследить как влияют занятия физической культурой на здоровье человека и его развитие.

Задачи:

• Увидеть законы физики в предмете физическая культура;  
• Показать учащимся, как знание законов физики помогает добиться успехов в физических упражнениях.
• Доказать учащимся, что занятия физической культурой восстанавливают здоровье

II. Основная часть

 Кому не хочется быть сильным, ловким, выносливым, иметь хорошую координацию движений?

Физическая культура и спорт формируют у человека высокие моральные качества. Спорт воспитывает волю, мужество, упорство достижения цели, чувство ответственности и товарищества.

Начните хотя бы с утренней зарядки. И попробуйте больше двигаться. Получите хорошее настроение на целый день.

Сейчас мы рассмотрим некоторые виды спорта.
Применим к ним законы физики.

1. Вид спорта: бег

Наклон туловища зависит от скорости бега. На коротких дистанциях при максимальной скорости наклон тела вперёд наибольший -  до 45°.

Надо помнить, что чрезмерный наклон туловища вперёд, с одной стороны, помогает отталкиванию, но с другой — затрудняет вынос ноги вперёд, уменьшая длину шага.

2) Чтобы увеличить скорость бега, необходимо как можно чаще контактировать с опорой во время отталкивания. Нога при этом похожа на маятник, состоящий из трёх последовательно соединенных маятников (бедро, голень, стопа).

3) От длины шага и от частоты шагов зависит скорость бега. Оптимальное соотношение этих параметров характеризует ритм бега и рациональность техники бегуна.

4)Чтобы увеличить скорость бега, необходимо работать над уменьшением времени опоры и над уменьшением времени полёта.

5)При рассмотрении положения тела и работы рук при беге надо учитывать, что плечевой пояс должен быть расслаблен. В описанном положении тела:  руки – маятники. При беге руки согнуты в локтевых суставах под углом приблизительно 900, что позволяет выполнять движения более комфортно. Кисти рук сжаты в “слабый” кулак, при этом большой палец как бы приобнимает указательный или пальцы распрямлены. 6)Трение покоя в спорте несёт двойную нагрузку. В одних случаях оно должно быть большим, а в других – меньшим. Так, например, для спринтера важно, чтобы между подошвой обуви и поверхностью беговой дорожки существовало определённое трение, позволяющее спортсмену эффективно перемещаться вперёд. Если это трение очень низкое, например, из-за износа шипов или из-за покрытия дорожки песком или водой, то нога может проскальзывать, и эффективность продвижения вперёд снижается. В то же время, если шипы кроссовок будут слишком длинными, то это приведёт к значительному увеличению сил трения, что также отрицательно отразится на скорости бега.

2. Метание диска

Метатели диска — крупные люди — массой свыше 100 кг, высокого роста, обладающие резкостью движений. Эти параметры необходимы для дальних бросков. При метании диска спортсмен совершает вращательное движение вокруг оси своего тела для того, чтобы увеличить крутящий момент.Техника метания диска чрезвычайно сложна. Метание производится из круга диаметром 250 см, ограниченного кольцом из твердого материала. Сектор, куда происходит метание, имеет угол 45°, а вершина его находится в центре круга.  Диск различной массы в зависимости от того, для кого он предназначен: для мужчин — это 2 кг, для девушек — 1 кг. Дальность его полета зависит в основном от скорости и угла вылета, а также от расположения вокруг своей оси не на месте, а в полете; на него распространяется свойство волчка сохранять в пространстве направление, приданное его оси вращения. Это-то «упрямство» волчка и используют метатели: как и волчок, вращающийся диск приобретает  устойчивость, что обеспечивает его полета.

3. Лыжный спорт

Лыжник вместе с лыжами и палками представляет собой единую сложную систему, на которую действует ряд внешних сил. В то же время при движениях в этой системе возникают и внутренние силы. Они постоянно взаимодействуют, обеспечивая перемещение всей биомеханической системы в пространстве и во времени. При взаимодействии с внешней средой возникают и действуют на всю систему «лыжник — лыжи» силы: реакции опоры, сопротивления воздуха и инерции, сила трения, сила тяжести. В физике существует понятие «трение скольжения». Термин «трение», введенный в науку М. В. Ломоносовым, определяет ту силу, без которой невозможна была бы жизнь на земле. Благодаря трению мы можем передвигаться, брать и удерживать в руках различные предметы. О хорошо скользящих лыжах говорят, что они идут, как по маслу. Когда лыжник скользит на них по снегу, то преодолевает трение, а на это требуется затратить энергию. Энергия, затраченная на преодоление трения, преобразуется в тепло, снег под лыжами уплотняется, слегка подтаивает, становится скользким.

Сила трения скольжения — это сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении, и равна максимальной силе трения покоя Fтр = k·N

Где k — Коэффициент трения скольжения

N — Сила нормальной реакции опоры

Сила трения лыжи по снегу возникает как противодействие снега, приложенное к лыже. При скольжении сила трения направлена по касательной к соприкасающимся поверхностям в сторону, противоположную относительной скорости. В нашем случае: при действии лыжи на снег по касательной к его поверхности сила трения направлена по равнине вдоль лыжи.

4. Плавание

Способность тела удерживаться па воде, не опускаясь в глубину, называется плавучестью. Ее создает подъемная сила, происхождение которой более двух тысяч лет назад объяснил Архимед: «Тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость», или, иными словами, «на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости». Плавучесть человека зависит от степени развития костного скелета и мускулатуры, но главным образом — от умения глубоко дышать: ведь, совершая вдох, мы увеличиваем объем грудной клетки, а это при неизменном весе ведет к уменьшению средней плотности тела. Так, при обычном, неглубоком вдохе, который делает каждый из нас в покое, тело бывает чуть «тяжелее» пресной воды — с удельным весом около 1,01. Глубокий вдох способствует тому, что тело становится более «легким» — с удельным весом от 0,99 до 0,94, и тогда нетрудно удержаться на воде без движения — в плавучем состоянии. Те, кому доводилось купаться в море, замечали, что соленая вода держит пловца лучше, чем пресная. Действительно при плотности морской воды 1,02—1,03 и весе пловца 70–80 килограммов (среднюю плотность человеческого тела примем за единицу) можно подсчитать, что запас плавучести за счет солености воды составит 1,5–2,5 килограмма. Плавучесть прежде всего зависит от объема воздуха, который пловец способен набрать в легкие. Иными словами, глубина вдоха, увеличение объема грудной клетки являются главным механизмом, регулирующим плавучесть. Тут все взаимосвязано: от хорошо развитого дыхания увеличивается наша способность держаться на воде, плавание же, в свою очередь, как никакой другой вид спорта, развивает дыхательную систему — увеличивает жизненную емкость легких, вырабатывает правильный ритм дыхания.

5. 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. Чтобы играть в настольный теннис , надо точно знать как образуется траектория полёта мяча и изучить её границы. Траектория зависит от вида и силы удара по мячу .Дуга в процессе полёта мяча под действием силы тяжести и сопротивления воздуха постепенно снижается. Дальность полета зависит от угла, под углом 450 – максимальна. Если угол меньше или больше 450 , то дальность полета меньше.

6. Стрельба из лука

Сначала лук использовался для охоты и был очень удобным средством для добывания пищи. Позднее лук стал использоваться в качестве оружия при ведении войн и был таковым вплоть до начала XIX века. В наше время стрельба из лука – это вид спорта, требующий большого искусства. Впервые в качестве вида спорта стрельба из лука вошла в программу вторых Олимпийских игр в 1900 году в Париже. Спортивный лук, используемый в современных соревнованиях, существенно отличается от простейшего лука. Он имеет достаточно сложную конструкцию, которая включает ряд важных элементов, позволяющих намного улучшить качество стрельбы.  Для того чтобы стрела полетела, необходимо натянуть тетиву со стрелой и отпустить. Сила упругости растянутой тетивы будет действовать на стрелу, сообщая ей скорость, необходимую для движения. Закон, определяющий зависимость силы упругости от величины деформации, был открыт английским физиком Робертом Гуком:

где  – сила упругости,  – величина деформации,  – коэффициент упругости.

В момент отрыва стрелы от тетивы потенциальная энергия растянутой тетивы перейдет в кинетическую энергию стрелы. Учитывая, что коэффициент упругости тетивы спортивных луков равна примерно 3 106 Н/м, максимальное растяжение тетивы в начале стрельбы из лука составляет около 1 см, масса стрелы равна примерно 30 г. Используя закон сохранения энергии, найдем начальную скорость стрелы:

где  – масса стрелы,  – начальная скорость стрелы,  – коэффициент упругости тетивы,  – деформация тетивы. Осуществив математические преобразования, получим:

Выпущенная из лука со скоростью  стрела летит по траектории, близкой к параболе, поэтому чтобы попасть в цель, нужно прицеливаться выше цели. Рассчитаем, каким должен быть начальный угол между стрелой и горизонтом, чтобы стрела попала в цель на  расстоянии от стрелка. Стрелу будем считать материальной точкой, а сопротивление воздуха учитывать не будем.

Используя кинематические уравнения для движения с постоянным ускорением свободного падения, получим:

отсюда для расстояния, равного 50 м, и скорости, равной 100 м/с:

То есть для того чтобы стрела попала в цель, находящуюся на расстоянии 50 м, начальный угол между стрелой и горизонтом должен быть около 1,4 градуса. Так как при реальной стрельбе воздух оказывает сопротивление движению стрелы, то угол должен быть несколько больше. Для правильного определения этого угла служит прицел, учитывающий дальность стрельбы и сопротивление воздуха. Кроме того, нужно делать поправку на наличие ветра. Следует особо отметить, что, используя лук, нельзя забывать о безопасности, так как стрельба из лука – это потенциально опасный вид спорта. Ни в коем случае нельзя направлять лук со стрелой на человека или в то место, где находятся люди. Попадание стрелы в человека может иметь самые ужасные последствия.

III. Был проведен опрос учащихся:

Отношение учащихся к физической культуре и компьютеру.

Из ответов учащихся можно сделать вывод:

• 1. Многие не посещают уроки физкультуры
• 2. Не ходят ни на какие спортивные секции.
  3. Но 50% школьников любят делать зарядку, гулять на свежем воздухе.
• 4. 30% ребят уделяют больше времени компьютеру(даже после уроков), чем спорту.

IV. Я, Кушнарев Евгений. Участвовал в социально-значимом проекте «Лыжи мечты» в г.Улан-Удэ. У меня очень  много знакомых и друзей, с которыми я дружу. Владею бурятским языком, мечтаю выучить английский язык.  В 2017 году поступил в многоуровневый колледж  на факультет «Физической культуры и спорта и туризма». В настоящее время занимаюсь плаванием с 2013 года, имею 2 юношеский разряд.

В  сентябре 2017 года принимал участие Во Всероссийских соревнованиях по плаванию в г.Руза Подмосковной области. Мечтаю стать инструктором по спорту кроме этого  в будущем освоить профессию репортера и работать на телевидении.

Мой тренер – Тетерин Николай Афанасьевич. Это наставник который всегда подскажет, как и что сделать, чтобы добиться результатов. Вначале я боялся воды. Но под руководством Николая Афанасьевича боязнь прошла, я умею хорошо плавать. Сейчас за сеанс я проплываю 1000 метров( 20 раз по дорожке).

Ребята, приходите в бассейн. Вы получите заряд бодрости, хорошее настроение и здоровье.

Физическая культура направлена на сохранение и укрепление здоровья человека, а спорт направлен на получение максимального результата.

Тренировка помогает укрепить иммунитет.

Спорт –это жизнь!

Здесь показаны физические явления и относящиеся к ним виды спорта:

И так, я надеюсь, что в этой работе есть доказательства того, что в спорте помогает физика?

Каким бы видом спорта вы не занимались, добивайтесь результатов, не останавливайтесь на достигнутом.

Начните хотя бы с утренней зарядки. И попробуйте больше двигаться. Получите хорошее настроение на целый день.

Вывод:

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