Физика и фигурное катание

Слайд 1

ФИЗИКА и ФИГУРНОЕ КАТАНИЕ ЕФИМОВА ЗОЯ 10а класс. ГБОУ « ЦСиО «МЭШ» Москомспорта Руководитель : БАРОНКИНА ТАТЬЯНА ИВАНОВНА , учитель физики

Слайд 2

Физика - наука о природе Знание законов физики позволяет спортсменам понимать правильность выполнения упражнений, и, как результат, добиваться высоких результатов, а также избегать травм .

Слайд 3

Цель исследования: выяснить , какие законы физики, а, именно, механики, лежат в основе фигурного катания

Слайд 4

Основные технические элементы фигурного катания Скольжение Прыжки Вращение

Слайд 5

Скольжение Лезвие конька скользит по льду за счет возникновения тончайшей прослойки воды П онижение температуры плавления при высоком давлении - до 5МПа На качество скольжения влияют : состав льда, заточка лезвий, вес фигуриста, температура льда

Слайд 6

Силы, действующие на спортсмена, движущегося по дуге Сила тяжести P = mg Сила реакции опоры N Вертикальная составляющая силы реакции опоры N y =P Горизонтальная составляющая силы реакции опоры N x направлена к центру окружности , и сообщает центростремительное ускорение =

Слайд 7

Моменты сил, действующих на спортсмена Спортсмен находится в равновесии , если сумма моментов всех сил, действующих на него относительно любой точки его тела равна нулю М р + М N =0 Моменты горизонтальной и вертикальной составляющих сил действуют в разные стороны, их сумма равна нулю М р =0 , т.к. п лечо = 0 ; = ; М N х = = ; М N у = N y * y = mg * y ; ; ; ; ;

Слайд 8

Зависимость радиуса дуги скольжения от скорости спортсмена Радиус дуги , м Скорость, м/с

Слайд 9

Вращение. Закон сохранения момента импульса. Фигурист быстро изменяет скорость вращения , не отталкиваясь дополнительно ото льда . Иллюстрация закона сохранения момента импульса при вращательном движении. Момент импульса материального тела равен произведению момента инерции тела на его угловую скорость Спортсмен изменяет момент инерции и скорость вращения за счет изменения расположения частей своего тела. Спортсмен управляет скоростью вращения разводя руки в стороны, либо группируясь с прижатыми к груди руками .

Слайд 10

Момент инерции Момент инерции сплошного цилиндра : Момент инерции стержня: Закон сохранения момента импульса: Масса рук - 14 % от массы тела: Размах рук - адиусы цилиндров : ( п ри разведении рук). ;

Слайд 11

Скорость вращения: Не зависит : от массы ( m) Зависит: От радиуса цилиндра ( r) Если ( r ) увеличить на 5 см, то скорость вращения уменьшится в 1,5 раза; От распределения масс его тела Если кисти рук, станут более тяжелыми, то коэффициент плотность группировки возрастет, и возрастет скорость вращения. (важно при выполнении прыжков)

Слайд 12

Прыжки Во время выполнения этого упражнения спортсмен делает разбег, выполняет толчок и полет с вращением вокруг своей оси, и в завершении приземляется. Вращение гасится частично движением руками и свободной ногой, частично — выездом по дуге . 3 этапа прыжка : 1 ) Разгон. Спортсмен обладает кинетической энергией поступательного движения, в конце разбега за счет этой энергии – выполняет вращение. 2) Полет. Кинетическая энергия поступательного движения превращается в потенциальную при подъеме и кинетическую вращения . 3) Приземление . Спортсмен гасит энергию полета, совершая работу за счет мышц ног , оставшаяся энергия преобразуется в кинетическую энергию поступательного движения и энергию остаточного вращения.

Слайд 13

Работа мышц при прыжке При выполнении прыжка нога работает «как пружина ». Сначала, часть ранее накопленной кинетической энергии поглощается мышцами. П ри сгибании опорной ноги в заходе на прыжок, мышцы совершают отрицательнуюработу . затем выполняется толчок, мышцы совершают положительную работу . Суммарная работа мышц примерно равна 0. Из эксперимента ( двойной аксель ) Моменты инерции вращения : ; ; Высота прыжка : . ; При прыжке : (~0) При приземлении : (~падение с h= 1,8м) Большинство травм фигуристы получают при приземлении после прыжка . Перегрузки , испытываемые фигуристом при приземлении после тройного прыжк а, могут достигать 10 g . .

Слайд 14

Выводы Фигурное катание приблизилось к пределу возможностей человеческого организма. Для достижения максимальных результатов недостаточно просто упорных тренировок , необходимо понимание физических явлений и законов, лежащих в основе выполнения упражнений. Возможности пятерных прыжков не спортсменами и тренерами, а учеными, исследующими физику и биомеханику фигурного катания.