Фигурное катание

14f39
КОМАНДА «МИРИНДА»
Советы тренерам
и спортсменам
«Удивительный
мир физики». Команда «МИРИНДА»,
МБОУ СОШ №5 п.Печенга Мурманская обл.
«Олимпийские игры и физика» , такая тема
очень актуальна, потому что любой вид спорта
тесно связан с законами физики.
Познакомиться с зимними видами спорта
Олимпийских игр;
Рассказать о роли физики в спорте;
Citius, altius, fortius! (Быстрее, выше, сильнее!) – эти три латинских
слова, ставшие спортивным девизом, выбиты на олимпийских медалях.
Однако на пути к спортивным достижениям и к олимпийскому золоту
стоят преграды, определяемые прежде всего проявлением тех или иных
физических явлений и закономерностей. С другой стороны, правильное
использование соответствующих физических законов может помочь
спортсмену в достижении успеха.
 Познакомиться со значением физики в
Олимпийских играх;
 Предложить несколько советов тренерам и
спортсменам для победы на Олимпиаде;
 Узнать мнение учителей физики и
физической культуры о представленной
работе.
Сила трения
в зимних видах спорта
Лыжный спорт и биатлон
Спортсмены показывают на олимпийских играх наилучшие результаты в
лыжных видах спорта, если они учитывают сопротивление воздуха и
силы трения.
Лыжная смазка
От выбора лыжной смазки для смазки лыж зависит сила трения. Она
бывает двух типов – для скольжения и для увеличения трения (чтобы
лыжи не проскальзывали). Выбор смазки основывается на качестве
снега, погодных условиях, влажности и на других деталях в лыжных
гонках. Существует множество видов лыжных смазок: парафины,
порошки, эмульсии. Для каждого типа снега используются различные
виды парафинов: в морозную погоду чаще пользуются высоко
фтористыми парафинами, в более умеренную погоду средне
фтористыми и в теплую низко фтористыми.
Одежда лыжника
Чтобы уменьшить сопротивления воздуха спортсмены должны использовать
специальную одежду. У неё должно быть три слоя. Первый, который прилегает
к телу, служит для отвода влаги, и при этом он должен не намокать. Он не
позволяют бактериям размножиться, быстро высыхая, и предотвращают тем
самым появление запаха пота. Также стоит отметить, что ткани, используемые
в нижнем слое, не должны вызывать аллергии, соприкасаясь с кожей. Лыжная
одежда всегда изготавливается облегающей, чтобы уменьшить сопротивление
воздуха.
Конькобежный спорт и хоккей
Спортсменам этих видов спорта необходимо знать законы физики
связанные с характером взаимодействия конька со льдом, чтобы
достичь высоких результатов на олимпиаде. Они зависит от трех
основных факторов: силы трения, положения вектора силы тяжести
тела относительно опорного конька и сгибательно-разгибательных
движений толчковой ноги.
Взаимодействия конька со льдом
Взаимодействие конька со льдом в процессе толчка в значительной степени
зависит и от маховых движений конечностями и туловищем. Эти движения
влияют на величину опорной реакции и должны быть согласованы с другими
движениями в толчке, в первую очередь со сгибанием и разгибанием
толчковой ноги. Уклон в движении лезвий под влиянием давления на них:
если сила маятника будет прилагаться в плоскости лезвия, то отклонение
лезвия в стороны от заданной траектории будет невозможен, но сила
маятника совершит более острый угол со льдом, особенно в конце усилия,
чем лезвие. Это означает, что как только место давления передвинется к
передней стойке ботинка, эффективность загиба лезвия будет утеряна.
Вероятно это является причиной, того, что след лезвия, оставляемый на
льду после проката, делается прямым.
Фигурное катание
Фигурное катание – один из самых красивых и элегантных видов
спорта. В фигурном катании очень много разных танцевальных и
технических элементов, которые невозможно выполнить без знания
физики. Но поскольку в данном виде спорта очень много фигур, я
опишу лишь те элементы, которые составляют основу фигурного
катания: скольжение, прыжок и вращение.
Фигурное катание
Характер взаимодействия конька со льдом зависит от трех основных
факторов: силы трения, положения вектора силы тяжести тела
относительно опорного конька и сгибательно-разгибательных
движений толчковой ноги.
Между лезвием конька и льдом при скольжении образуется пленка
воды. Она тоньше папиросной бумаги, однако без нее этого
скольжения бы не было. Коньки остро затачивают для лучшего
сцепления со льдом, а так же для увеличения давления на него. Под
давлением лед(при небольших температурах) плавится под коньком,
образуя смазку(жидкое трение), что, в свою очередь, еще уменьшает
трение скольжения. Лед плавится под давлением, потому что
площадь лезвия конька маленькая, а значение веса
(пропорциональное массе фигуриста) большое.
Фигурное катание
За счет движения конькобежца по льду возникают силы трения,
причем механическая энергия сил трения переходит во внутреннюю
энергию льда. Также при скольжении по гладкой поверхности
участвует сила трения покоя, позволяющая фигуристу отталкиваться
от гладкой поверхности, когда он ставит конек на ребро, или резко
останавливается при постановке конька на носок. При скольжении
конька по гладкой поверхности, силы, действующие на тело - сила
тяжести и сила реакции опоры - скомпенсированы, следовательно,
не мешают телу двигаться равномерно.
Фигурное катание
Сгибая опорную ногу, фигурист в фазе амортизации переходит к скольжению по
дуге так, чтобы погасить вертикальную скорость, преобразовать остаточное
вращение вокруг продольной оси в скольжение по дуге приземления и не
допустить чрезмерного уменьшения горизонтальной скорости движения.
Итак, главной особенностью прыжков в фигурном катании является накопление
кинетической энергии при скольжении по льду и использование ее при
скольжении по дуге.
В начальный момент приземления на тело фигуриста действует
сила, называемая амортизационной перегрузкой— Fam. Эта сила
возникает в результате того, что перед началом приземления тело
фигуриста обладает некоторой величиной кинетической энергии
(энергии движения). В конце фазы амортизации величина
кинетической энергии движения по вертикали равна нулю. Процесс
погашения
вертикальной
составляющей
скорости
полета
сопровождается появлением дополнительной нагрузки на опорнодвигательный аппарат фигуриста. оптимальным следует считать
приземление на вытянутый носок конька, что увеличивает путь
амортизации
и
таким
образом
уменьшает
величину
амортизационной перегрузки.
При скольжении центр тяжести тела движется
параллельно полозу конька или в направлении близком к
параллельному. Приближенно считая, что траектории центра
тяжести тела и конька опорной ноги тождественны, можно
выявить связь между параметрами движения тела перед
приземлением и параметром скольжения в приземлении —
радиусом дуги приземления R.
Санный спорт и скелетон
Скольжение саней происходит под действием скатывающей силы проекции веса саней со спортсменом на направление движения. А тормозит
их сила трения полозьев по льду, которая зависит от величины
коэффициента трения. Величина эта непостоянна: она уменьшается до
какого-то предела во время движения, когда лед под полозьями начинает
подтаивать. Именно поэтому, кстати, перед стартом спортсмен и
раскачивает сани: он "нагревает" полозья трением. При движении по
криволинейным участкам трассы - виражам, кольцу и "горке" - возникают
еще и центробежные силы, направление которых зависит от ориентации
участка. В конце трассы, где скорость максимальна, они могут в пять раз
превышать вес саней.
Спортсмен садится на пластиковое ложе саней и берется за стартовые ручки в
начале трассы. Качнувшись несколько раз вместе с санями вперед-назад и
оттолкнувшись от ручек, он выезжает на наклонный прямолинейный участок
трассы. В этот момент фотоэлектрический датчик включает секундомер. Опытный
спортсмен успевает еще три-четыре раза оттолкнуться руками в шипованных
перчатках ото льда и увеличить скорость. После этого он ложится на сани.
Скольжение саней происходит под действием скатывающей силы - проекции
веса саней со спортсменом на направление движения. А тормозит их сила трения
полозьев по льду, которая зависит от величины коэффициента трения. Величина
эта непостоянна: она уменьшается до какого-то предела во время движения,
когда лед под полозьями начинает подтаивать. Перед стартом спортсмен и
раскачивает сани: он "нагревает" полозья трением. При движении по
криволинейным участкам трассы - виражам, кольцу и "горке" - возникают еще и
центробежные силы, направление которых зависит от ориентации участка. В
конце трассы, где скорость максимальна, они могут в пять раз превышать вес
саней. При движении саней возникает еще одна сила - сила аэродинамического
сопротивления, которая очень быстро увеличивается с ростом скорости спуска
(пропорционально ее квадрату). Чтобы уменьшить силу сопротивления,
спортсмен во время движения лежит на санях, следя за трассой боковым
зрением.
Неопытные саночники на сложных участках трассы поднимают голову,
пытаясь получше разглядеть дорогу. Хороших результатов так показать
нельзя: поднятая голова увеличивает площадь поперечного сечения саней и,
следовательно, силу лобового сопротивления. Но эта же сила позволяет
управлять санями. Спортсмену достаточно наклонить голову в сторону плеча,
чтобы возникло дополнительное давление, не совпадающее с центром масс
саней. Силы этого давления хватает, чтобы сани начали поворачивать.
Именно так и изменяют траекторию движения саней на вираже.
Полозья саней изогнуты в вертикальной плоскости, чтобы можно
было вписаться в вираж, не врезаясь в стенку трассы. Когда сани
скользят по прямому участку, длина контакта полоза со льдом
невелика. Еще меньше она при прохождении "горки". Сила трения,
тормозящая сани, здесь очень мала. Но на нижних, вогнутых,
участках трассы она резко возрастает. Во-первых, полозья там
опираются на лед по всей длине. А во-вторых, под действием
большой центробежной силы начинают деформироваться
кронштейны, крепящие обтекатель саней к полозьям. Полозья
становятся слегка непараллельными; из-за этого увеличивается
ширина дорожек трения - царапин на льду. Трение растет, скорость
падает. Отсюда был сделан вывод:
Перед соревнованиями необходимо тщательнейшим образом проверять
параллельность полозьев под нагрузкой, в несколько раз превышающей вес
саней со спортсменом. При движении саней возникает еще одна сила - сила
аэродинамического сопротивления, которая очень быстро увеличивается с
ростом скорости спуска. Чтобы уменьшить силу сопротивления, спортсмен
во время движения лежит на санях, следя за трассой боковым зрением.
Силу
сопротивления
уменьшают
также,
надевая
обтекаемый
аэродинамический костюм и слегка подогревая полозья саней. Нагретый
полоз сильнее плавит лед, и в зоне его контакта появляется пленка воды.
Она играет роль смазки, уменьшающей силу трения.
Кёрлинг
Любой камень для керлинга сделан из отшлифованного гранита,
снабжен ручкой, весит ровно 19 килограммов 960 граммов и всегда
должен стоять на льду. Щетки, которыми натирают лед перед камнем,
– тоже не обычные. Головка щетки сделана из синтетического
материала (шотландская щетка из ворса) и может вращаться во всех
плоскостях. Специальная в керлинге и обувь (которая, в свою
очередь, одевается на специальные одноразовые носки). Скользкий
ботинок со скользящей галошей называется «слайдер» на другую
ногу – антислайдер с устойчивой подошвой. Лед должен быть
идеально ровным, и это еще не все.
Кёрлинг
После замерзания с помощью специальных леек на поверхность наносится
слой маленьких, еле заметных капелек, которые, в свою очередь, должны
быть одинаковыми по высоте. Именно из-за этих невидимых выпуклостей со
стороны «подметание» щеткой льда напоминает театр абсурда, хотя на
самом деле в это движение заложен огромный смысл, который заключается
в том, чтобы стереть эти злосчастные капельки, силой трения чуть-чуть
растопить лед и тем самым дать проехать камню лишние сантиметры по
желанной траектории.
Немногие задумывались
над тем, что этот «взрывной»
вид спорта обязан своим
происхождением
... трению, точнее, весьма
малому трению при
скольжении плоской
резиновой шайбы по льду.
Именно это обстоятельство
позволяет хоккеистам
поддерживать невиданный
темп игры,
осуществляя молниеносные
комбинации.
Хоккей
Многие любят смотреть это
красочное соревнование, но не все
знают, что победа зависит от
подготовки лыж. “Борьбой” с силой
трения занимаются сервисмены
лыжной команды. За много часов
до старта они выходят на трассу и
измеряют температуру и структуру
снега. Существует множество видов
лыжных смазок: парафины,
порошки, эмульсии. Для каждого
типа снега используются различные
виды парафинов. Вот так
сервисмены максимально
уменьшают силу трения лыж.
Лыжи
Силами, тормозящими движение,
являются трение и растущее
сопротивлениегорн
воздуха.
Сопротивление воздуха особенно
заметно на высокой скорости (более
10 м/сек), так как ее величина
пропорциональна квадрату скорости
движения лыжника.
Если при скорости спуска, равной 10
м/сек, сопротивление воздуха
составит около 2,5 кг, то при скорости
20 м/сек оно достигнет 10 кг. Это
ощутимое сопротивление,
естественно, снижает общую
скорость хода лыжника.
Биатлон
Боб спускается вниз по
желобу под действием
силы тяжести. Для
увеличения скорости
уменьшают силу трения
поверхности желоба,
покрывая льдом. На
виражах и поворотах
спортсмены вынуждены
преодолевать явление
инерции с помощью
управляемых полозьев и
тормозов.
Бобслей
Катание по натуральному льду —
это скольжение по тонкому слою
воды, когда лезвие конька под
действием силы трения
вырабатывает тепло,
растапливающее ледовую
поверхность. Заточка коньков
имеет тенденцию двигаться по
направлению к европейскому
стилю, который обеспечивает
снижение силы трения и более
эффективное катание. Для того,
чтобы добиться более высокой
скорости, рекомендуется
комбинация различных радиусов
профиля и желобка.
Катание на
коньках
Советы тренерам и
спортсменам
1. Быть готовым к нагрузкам для достижения цели.
2. Для того, чтобы ваше тело двигалось грамотно,
скоординировано, пластично, быстро, сильно и
красиво, нужно, чтобы оно привыкло так держаться и
двигаться. А чтобы оно привыкло так держаться и
двигаться, необходимо много-много раз повторить
одно и то же действие или усилие.
3. Выигрывает только тот, кто тренируется и повторяет
чаще всех, сильнее всех, упорнее всех и дольше всех.
4. Если ты не готов к победе, то подготовься к
поражению… Что бы тебе не предстояло, всегда
настраивай себя на победу!
Знание законов физики необходимо спортсменам, тренерам,
спортивным врачам. Каждый из нас знает, какое место занимает
спорт в жизни человека, но далеко не все задумывались над
вопросом, какова связь между спортом и физикой, как развитие
физической науки влияет на совершенствование спортивных
достижений. Ошибаются те, кто считает, что для освоения
спортивных вершин достаточно лишь одной физической
подготовки. Нет, спорт без науки и, в частности, без физики
бессилен.
Таким образом, законы физики, безусловно, влияют на выполнение
элементов фигурного катания. Без знания этих законов фигурист не
способен улучшать и совершенствовать свои достижения.
И, несомненно, в предстоящей Олимпиаде «Сочи-2014» знание
физики поможет нашим спортсменам одержать победы. А мы будем
за них «болеть»! .
Вывод:
мы рассмотрели примеры зимних
видов спорта и узнали, насколько
тесно они связаны с физикой, в
частности, с силой трения.
Если наши спортсмены будут знать
и соблюдать законы физики, то их
результаты на Олимпийских играх в
Сочи будут самыми высокими!!!
Фотоэтюд
Спасибо за внимание!!!