Закон сохранения и превращения энергии

«Готовимся к зимней Олимпиаде:
советы спортсменам и тренерам
(зимние виды спорта и законы физики)».
Презентацию подготовила команда «GENIUS» 8 класса
МБОУ СОШ № 12 г. Данилова Ярославской обл.
Игровой номер команды:14f285
Зимние олимпийские виды
спорта по версии МОК
Согласно классификации международного олимпийского комитета
(МОК), всего существует 7 зимних олимпийских видов спорта, что
соответствует числу международных федераций:
 лыжный спорт;
 конькобежный спорт;
 бобслей;
 хоккей на льду;
 биатлон;
 кёрлинг;
 санный спорт.
Лыжный, конькобежный спорт и бобслей делятся на дисциплины
(подвиды). Всего их 15. Для сравнения, летних олимпийских видов
спорта, согласно классификации МОК, больше – в общей сложности 26.
Федерации видов спорта,
которые проводятся на льду
конькобежный спорт
хоккей на льду
бобслей
кёрлинг
санный спорт
Российская классификация зимних
олимпийских видов спорта
В России более распространена другая классификация, согласно которой
существует 15 зимних олимпийских видов спорта.
 Биатлон
 Бобслей
 Кёрлинг
 Хоккей на льду
 Санный спорт
 Скелетон
 Фигурное катание
 Скоростной бег на коньках
 Шорт-трек
 Горные лыжи
 Лыжные гонки
 Лыжное двоеборье
 Сноуборд
 Фристайл
 Прыжки на лыжах с трамплина
Виды спорта на льду
(новые пиктограммы Олимпиады Сочи – 2014)

Бобслей……

Кёрлинг………………

Хоккей на льду……………….

Санный спорт……………………………

Скелетон………

Фигурное катание………

Скоростной бег на коньках………..

Шорт-трек…………………………………………
Физика и бобслей
Для успешного прохождения бобслейной трассы тренеры и спортсмены должны
использовать следующие знания из физики:
 Сопротивление воздуха: обтекающий воздух создает тягу, которая замедляет
движение боба, поэтому боб имеет обтекаемую форму, спортсмены носят
аэродинамические костюмы и пригибаются во время движения;
 Трение: коньки каждого последующего боба царапают и прорезают лед, так что
экипажам, которые выступают позже, приходится преодолевать большее трение,
но при разгоне без трения боб не разогнать, поэтому у спортсменов ботинки с
особыми шипами;
 Инерция: бобам с большей инерцией легче преодолеть сопротивление воздуха
и трения;
 Сила тяжести и центробежная сила: если проехать по виражу слишком
высоко, то общее расстояние, которое должен пройти боб, увеличится,
потребуется больше времени. Если проехать слишком низко, то не удастся
использовать центробежную силу, благодаря которой боб остается в движении
при прохождении виражей.
Физика и кёрлинг
При игре в кёрлинг используются такие физические законы:
 Закон инерции: если тяжёлому камню, сделанному из отшлифованного
гранита (m=19,96 кг) придать слишком большую скорость, он проскочит «дом»,
слишком низкую – не доедет (тело сохраняет скорость постоянной при
отсутствии внешних воздействий);
 Закон сохранения и превращения энергии: на идеально ровный лёд с
помощью леек наносят слой ровных капелек, одинаковых по высоте. Натирая
щеткой с ворсом поверхность, спортсмены подтапливают лёд, создавая водяную
смазку для того, чтобы камень проехал еще несколько сантиметров по нужной
траектории (механическая энергия превращается во внутреннюю);
 Законы трения: одна подошва ботинок спортсменов скользкая (слайдер),
вторая не скользит (антислайдер) (сила трения зависит от материалов
взаимодействующих тел или от коэффициента трения скольжения μ) .
А также спортсменам не нужно забывать способ теплопередачи –
теплопроводность, т.к. игра происходит на льду: ботинки в первую очередь
должны сохранять тепло благодаря внутреннему войлоку – материалу,
содержащему воздух. Воздух – плохой проводник тепла.
Физика и хоккей
Рассказать о физических процессах, происходящих в хоккее, может, например,
экипировка хоккеиста: шлем, панцирь (нагрудник), ошейник, хоккейные шорты,
ракушка, щитки, краги, ботинки – всё это предохраняет хоккеиста от ударов
клюшкой, коньками, шайбой и от повреждений при столкновениях с другими
игроками, бортиками площадки и льдом. Теория ударов объясняется законами
Ньютона и законом сохранения импульса.
Коньки, скользят по льду не просто от того, что он очень гладкий. Стекло также
гладкое, но на коньках по нему не поедешь. Объясняется скольжение коньков
образованием тонкой прослойки воды между лезвиями и льдом, своеобразной
водяной смазки. Поэтому при низких температурах скольжение затруднено, т.к.
сталь не растапливает лед при трении. Здесь работает закон сохранения и
превращения энергии: механическая энергия сил трения переходит во
внутреннюю энергию льда: температура льда сначала повышается до 0°С, а
затем энергия идет на плавление льда.
Пас, остановка и ведение шайбы объясняются законами движения Ньютона.
Физика и санный спорт,
а также скелетон
Спортсмены – саночники и скелетонисты используют в своих заездах
следующие физические закономерности.
Раскачивая сани или скелетон перед стартом, спортсмен нагревает за счёт
трения их полозьев. Сила трения уменьшается по ходу движения, когда лёд
под полозьями начинает таять. Как и в предыдущих видах спорта здесь
работает закон сохранения и превращения энергии.
При разгоне спортсмен с ускорением бежит по льду в шипованных ботинках.
Шипы необходимы, чтобы преодолеть малую силу трения о лёд. Всю трассу он
проезжает благодаря инерции и силе тяжести.
Чтобы снизить сопротивление воздуха спортсмен надевает
аэродинамический костюм, обтекаемый шлем и вытягивается в струну при
спуске.
При движении по криволинейным участкам трассы: виражам, кольцу и «горке»
возникают центробежные силы, направленные на каждом участке траектории
по-разному, поэтому спортсмены на крутых виражах могут испытывать
перегрузки до 5g, а на горках находятся почти в состоянии невесомости.
Физика и
фигурное катание
Вновь учитываются физические особенности
скольжения стального конька по льду. О них
мы рассказывали ранее, рассматривая другие
виды спорта на льду.
Обратим внимание на красивейший элемент
фигурного катания – пируэт. Для того чтобы
ускорить вращение вокруг вертикальной оси,
нужно прижать руки к туловищу, т.к. момент
инерции вращающегося тела, зависящий от
расстояния до оси или центра вращения,
уменьшается. При этом возрастает угловая
скорость. Угловая скорость увеличивается во
столько раз во сколько раз уменьшается
момент инерции, и наоборот. Выполняется
закон сохранения момента импульса.
Физика и
фигурное катание
При совершении прыжков с оборотами спортсмен
учитывает следующие закономерности физики: при разгоне
необходимо набрать большую скорость, чтобы увеличить
кинетическую энергию поступательного движения.
Затем следует движение по инерции, чтобы приготовиться
к толчку. В результате толчка сила упругости опорнодвигательного аппарата сообщает фигуристу
вертикальную и угловую скорость. В ходе полёта
кинетическая энергия поступательного движения
частично превращается в кинетическую энергию
вращательного движения. Для лучшего вращения
учитываются законы аэродинамики (спортсмен
группируется). Для точного приземления нужно перестать
вращаться и фигурист разгруппировывается – действует
закон сохранения момента импульса. При приземлении
спортсмен амортизирует – вновь проявляются силы
упругости и выезжает по дуге с большим радиусом, чтобы
окончательно погасить вращение.
Физика и конькобежный спорт,
в том числе шорт-трек
Во время бега на коньках конькобежец сталкивается со
следующими проявлениями основных элементов физики:
сила сопротивления воздуха, сила трения
скольжения, сила тяжести, инерция. Все эти
физические понятия нужно знать для успешного разгона
общего центра масс конькобежца после старта, для
совершения ускорения по ходу бега. Особенно сильно
проявляется при поворотах центробежная сила,
поэтому необходимо верно выбрать наклон.
Для таких скоростных видов спорта важно правильно
финишировать, т.к. победу часто определяют десятые, а
на коротких дистанциях сотые и тысячные доли секунды.
Фотофиниш представляет собой фотоэлектрическое
(явление фотоэффекта) и цифровое устройство. При
пересечении луча фиксируется результат забега по
электронному секундомеру, а цифровая камера делает
мультисъёмку финиша спортсменов.
Выступление перед
одноклассниками
Оценка нашего исследования
одноклассниками
В опросе участвовали 20 человек – учащиеся 8 класса МБОУ СОШ № 12
г. Данилова Ярославской обл.
Ответы
Вопросы
Скорее да,
Скорее нет,
Да
1. Понравилась ли вам
наше исследование?
2. Всё ли было понятно в
нашем рассказе?
3. Требует ли наше
исследование дополнения
какими-то ещё видами
спорта?
4. Какой вид спорта вам
показался наиболее
интересным (можно
выбрать 2 вида)?
20
чем нет
11
Средне
чем да
Нет
-
-
-
9
(некоторые
законы не
изучались)
-
-
-
1
-
-
1
18
Бобслей – 5, скелетон – 5, кёрлинг – 5,
хоккей на льду – 3, санный спорт – 2, фигурное
катание – 1, все – 1.
Оценка экспертов
Учитель физики высшей квалификационной категории
Мельникова М.Ю.:
Задание ребята выполняли ответственно, конечно, без
моей помощи им было не обойтись, т.к. многие законы,
понятия и явления им были неизвестны. Мы вместе с ними
пытались на доступном для восьмиклассников языке
объяснить почему спортсменам, тем более их тренерам,
нужно знать физические законы. Понравился прикладной
характер исследовательской работы.

Учитель физкультуры высшей квалификационной
категории Титов С.В.:
Восьмиклассники грамотно выполнили задание. С точки
зрения тренера с многолетним стажем спорт и физика
неразделимы. Ребята правильно выделили зимние
олимпийские виды спорта, отобрали из них те, что
проводятся на льду. Неплохо описали технику выполнения
отдельных моментов в разных спортивных дисциплинах.

Ссылки на используемые
ресурсы Интернет



















http://www.business-class.su/images/loaded/i527925f.jpg
http://electra.incro.ru/
http://murana.ru/_pics/566/symbol-olympics-2014-02.jpg
http://murana.ru/_pics/566/symbol-olympics-2014-03.jpg
http://murana.ru/_pics/566/symbol-olympics-2014-04.jpg
http://static.24.ua/images/0/11/11434/large_11434.jpg
http://www.ruprint.ru/uploads/posts/2009-12/1259683824_000.jpg
http://static.akipress.org/127/.storage/sport/images/lyzhi/.thumbs/925a7a492932dfd2b613e22ac9e33938_500_0
_0.jpg
http://image.zn.ua/media/images/original/Mar2011/31581.jpg
http://www.interesno.name/files/images/sport/bobsley_5593.jpg
http://i.bestriga.com/uploads/photo/large/2009/11/23/_origin_dukur-1.jpg
http://www.poetomu.ru/_pu/2/71460968.jpg
http://res.bid.ru/upload/1266492564_1006219558.jpg
http://gooose.narod.ru/12-02-2006.jpg
http://fototelegraf.ru/wp-content/uploads/2012/11/pict-evolutiya-14.jpg
http://rusbob.ru/bobsleigh.html
http://www.tulup.ru/articles/smushkin/r067.gif
http://sports2-aurich.com/wp-admin/js/figure-skating-jumps-807.jpg
http://i051.radikal.ru/1202/34/c97ebe3771e3.jpg
Используемая литература





Учебники физики 7-9 авторов А.В. Пёрышкина, Е.М. Гутник,
2011-2012;
Ланина И.Я. Не уроком единым: Развитие интереса к
физике. М.: Просвещение, 1991.
Физика. 7-11 классы : организация внеклассной работы.
Банк методических идей. Творческие мероприятия / авт.сост. В.С. Благодаров, Ж.И. Равуцкая. – Волгоград : Учитель,
2011.
Блудов М.И. Беседы по физике. 1, 2 ч. М.: Просвещение,
1984, 1985.
Браверманн Э.М. Вечера по физике в средней школе. Сост.
Э.М. Браверманн. М., «Просвещение», 1969.