Презентация "Навстречу Сочи . Физика в зимних видах спорта»

«Навстречу Сочи» « Физика в зимних видах спорта» Выполнили ученики 10 класса

МКОУ Казинской СОШ.

• 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. Таким образом, знание законов физики необходимо спортсменам, тренерам, спортивным врачам.

• 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.

• 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.

• 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.

• Поскольку физические характеристики в разных частях прыжка непрерывно изменяются, то возможно разделение прыжка на периоды: разбега, толчка, полета, приземления.

• Разбегаясь, фигурист сообщает телу горизонтальную скорость. В фазе ее приобретения спортсмен разбегается до скорости, необходимой для выполнения прыжка, чтобы придать телу кинетическую энергию поступательного движения. Для этого он делает перебежки вперед и назад, шаговые комбинации, позволяющие достичь необходимой скорости движения, которая должна быть достигнута до приближения к предполагаемому месту прыжка.

• В фазе подготовки к толчку фигурист прекращает увеличивать скорость движения, переходя к скольжению по инерции, чтобы четко определить направление своего движения и, исходя из этого, должным образом направить траекторию толчковой дуги. Так как разбег скорости отдельных звеньев тела различны и по величине, и по направлению, то чтобы обеспечить устойчивое скольжение по толчковой дуге необходимо выровнять скорости движения звеньев тела. Для этого фиксируют позу в фазе подготовки к толчку.

• Характер перемещения звеньев тела в полете говорит о том, что вращательное движение создается в толчке. От того, насколько правильным был толчок, зависит высота и длительность прыжка, число оборотов, устойчивость оси вращения. В полете тело фигуриста вращается вокруг продольной оси тела. Поскольку в полете на фигуриста действует лишь сила тяжести, момент которой относительного основного цента тяжести тела равен нулю, сообщить телу вращательное движение спортсмен может только в опорных условиях, т.е в толчке.

• Движение тела в полете при выполнении многооборотного прыжка может быть рассмотрено как поступательное движение тела вместо с осью вращения и вокруг этой оси. Приближая звенья тела к оси вращения, фигурист в фазе группировки увеличивает приобретенную в толчке угловую скорость, чтобы за время полета совершить необходимое число оборотов. В фазе разгруппировки, удаляя звенья тела от оси вращения, он уменьшает угловую скорость, что бы предотвратить чрезмерное вращение тела вокруг продольной оси в момент приземления.

• 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.

• 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 опорно-двигательный аппарат фигуриста. Средняя величина амортизационной перегрузки может быть приближенно определена по формуле:
• где m — масса тела фигуриста, VB — вертикальная составляющая скорости центра тяжести тела перед приземлением, Δу — вертикальное перемещение центра тяжести тела при амортизации.
• Анализ выражения для Fam позволяет сделать один важный практический вывод: увеличение Δу позволяет уменьшить величину амортизационной перегрузки. Вот почему оптимальным следует считать приземление на вытянутый носок конька, что увеличивает путь амортизации и таким образом уменьшает величину амортизационной перегрузки.

• Вращение вокруг вертикальной оси – элемент фигурного катания, в котором фигурист, стоя на опорной ноге, вращается вокруг воображаемой оси. Свободная нога может быть отведена в сторону или поднята вверх. В процессе вращение фигурист может менять позы вращения, координируя свои действия с помощью свободной ноги и рук. Заход во вращение обычно представляет собой движение по дуге длиной в половину окружности.

• Весь процесс вращения может быть разбит на два этапа:
• Группировка-промежуток времени, за который фигурист изменяет свой момент инерции, прижимая руки к телу;
• и вращение -промежуток времени, за который фигурист вращается вокруг собственной оси, обладая постоянным моментом инерции.
• Силы инерции ускоряют вращение при группировке и замедляют его при разгруппировке.

• Итак, главной особенностью прыжков в фигурном катании является накопление кинетической энергии при скольжении по льду и использование ее при скольжении по дуге.

• Таким образом, законы физики, безусловно, влияют на выполнение элементов фигурного катания. Без знания этих законов фигурист не способен улучшать и совершенствовать свои достижения.

Санный спорт

• 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

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.

• 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. 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.

• 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.

• Таким образом, законы физики, безусловно, влияют на выполнение элементов в зимних видах спорта . Без знания этих законов спортсмены не способны улучшать и совершенствовать свои достижения.
• И, несомненно, в Олимпиаде «Сочи-2014» знание физики поможет нашим спортсменам одержать победы. А мы будем за них «болеть»