Спорт глазами физики

М инистерство образования Сахалинской области

1. Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

2. «Сахалинский техникум отраслевых технологий и сервиса»

694620, Россия, Сахалинская область, г. Холмск, ул. Победы, 10

тел./факс (42433) 66-401, 5-26-81, 2-09-82; E-mail: stotis@sakhalin.gov.ru

Индивидуальный проект

«СПОРТ ГЛАЗАМИ ФИЗИКИ»

г. Холмск, 2025

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ, ТАКИЕ КАК ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ, ТЕРМОДИНАМИКИ, ГИДРОДИНАМИКИ, АЭРОДИНАМИКИ И ИХ ВАЖНАЯ РОЛЬ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ. 5

ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16

На актуальность темы указывают такие факторы, как в каждой спортивной деятельности — от бега до плавания, от футбольного матча до прыжков с шестом — физические законы оказывают решающее влияние на результаты. Применение знаний из области механики, термодинамики, аэродинамики и биомеханики помогает оптимизировать процесс занятия спортом, а также минимизировать риск травм. Физически развитые люди легко справляются с выполнением профессиональных задач. В данном проекте рассматривается противоречие между выполнением физических упражнений и важностью выполнения физических упражнений с учетом знаний физики для будущих работников в сфере Сварочного производства

Цель — создать информационный интегрированный проект по теме: «Спорт глазами физики» для будущих работников в сфере сварочного производства

Для достижения этой цели будут решены следующие:

Задачи

1. Составить план работы над проектом «Спорт глазами физики»

2. Рассмотреть основные физические принципы, такие как законы механики, термодинамики, гидродинамики, аэродинамики и их влияние на спортивные движения.

3. Выделить основные физические принципы, такие как законы механики, термодинамики, гидродинамики, аэродинамики и их влияние на поддержание физической формы будущих работников в сфере сварочного производства.

4. Систематизировать информацию для создания текстового документа по теме проекта «Спорт глазами физики»

5. Разработка рекомендаций: На основе полученных данных предложить рекомендации для студентов СТОТиС, как использовать физику для улучшения спортивных результатов, оптимизации тренировок и предотвращения травм.

ОБЪЕКТ Физические принципы и процессы, работающие при занятии физической культурой

ПРЕДМЕТ Физические принципы и процессы, которые влияют на сохранение физической формы будущих работников в сфере сварочного производства

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ, ТАКИЕ КАК ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ, ТЕРМОДИНАМИКИ, ГИДРОДИНАМИКИ, АЭРОДИНАМИКИ И ИХ ВАЖНАЯ РОЛЬ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ

Механика:

Растяжение и сжатие — виды деформации тела под действием сил, которые направлены по оси центров тяжести его поперечных сечений. При этом силы могут быть приложены к концам стержня или распределены по его длине.

Под действием растягивающих сил расстояния между поперечными сечениями стержня увеличиваются, а под действием сжимающих сил — уменьшаются.

Также существует закон Гука, который гласит, что изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо пропорционально модулю силы упругости.

Закон Гука работает только в случае, если деформация была упругой. При больших деформациях изменение длины перестаёт быть прямо пропорциональным приложенной силе, а слишком большие деформации разрушают тело.

При занятиях физической культурой, в частности при выполнении упражнений на растягивание, важно учитывать, что сначала мышца реагирует на растягивание сокращением, пытаясь сжаться. Это защитный рефлекс против разрыва. При правильно выполненном растягивании начальное сокращение переходит в расслабление. Неверно выполняемые упражнения на растягивание (раскачивание, резкие пружинящие и рывковые движения) могут привести к травмам.

Термодинамика:

Первый закон термодинамики (первое начало термодинамики) гласит, что сообщённое системе количество теплоты расходуется на совершение системой работы против внешних сил и изменение внутренней энергии системы. Этот закон применим к процессу сжигания калорий в спортзале: организм использует полученную пищу, вырабатывает энергию и отдаёт лишнее тепло окружающей среде, сохраняя нормальную температуру в 36,6 градусов.

Второй закон термодинамики утверждает, что тепловая энергия не может быть передана от тела при более низкой температуре к телу при более высокой температуре без добавления энергии. В соответствии с этим законом, поток тепловой энергии от живого организма в окружающую среду не прекращается до тех пор, пока температура тела выше, чем температура среды.

Аэродинамика:

Закон Бернулли гласит, что давление жидкости, текущей в трубе, больше в тех частях трубы, где скорость её движения меньше, и наоборот, в тех частях, где скорость больше, давление меньше.

Согласно этому закону, в играх с мячом спортсмены используют «резаные» подачи, когда, ударяя по футбольному мячу сбоку, заставляют его не только двигаться по выбранному направлению, но и вращаться. В результате мяч движется по сложной криволинейной траектории и огибает стоящих на его пути игроков.

Закон Бернулли играет важную роль в движении спортивных мячей. Этот закон объясняет, почему вращающийся мяч отклоняется от прямой траектории, и этот эффект называется эффектом Магнуса.

Принцип работы

Мяч создаёт вокруг себя вихрь воздуха. С одной стороны направление движения вихря совпадает с направлением обтекающего потока и увеличивает скорость воздуха, с другой — противоположно, и скорость уменьшается.

Согласно закону Бернулли, при увеличении скорости давление падает. Из-за этой разности скоростей возникает разность давлений, которая порождает силу, направленную перпендикулярно оси вращения и траектории полёта в сторону, где скорость потока выше.

Примеры применения

Боковое отклонение мяча. Например, при закручивании мяча в разные стороны можно добиться изгиба траектории — мяч пойдёт по дуге вправо или влево.

Подъёмная сила. Вратари, выбивая мяч, придают ему обратное вращение (ось горизонтальна, нижняя часть мяча движется от вратаря). В этом случае сила Магнуса представляет собой подъёмную силу, увеличивающую дальность полёта мяча.

Быстрое опускание мяча. При штрафном ударе, перекидывая стенку, стоит придать мячу верхнее вращение. Тогда, перелетев стенку, мяч быстро опустится вниз.

При одной и той же скорости вращения на медленно летящий мяч действует большая отклоняющая сила, чем на быстро движущийся. Поэтому по мере замедления полёта мяча влияние эффекта Магнуса будет проявляться сильнее, и изгиб траектории станет заметнее

Гидродинамика:

закон Паскаля, который описывает, как давление в жидкости передаётся по всем направлениям.

Суть закона: давление, воздействующее на жидкие вещества или газы, достигает каждой их точки и во всём объёме передаётся одним и тем же образом. То есть давление в любой точке будет одинаковым, независимо от направления измерения: вниз, в стороны и даже вверх.

Некоторые примеры применения закона Паскаля в контексте занятий физической культурой:

Погружение аквалангиста в море. В процессе погружения плотность воды возрастает, соответственно, увеличивается и давление, которое оказывается на пловца.

Плавание: когда тело движется в водной среде, силы сопротивления среды действуют на него в направлении строго назад. Если тело обладает обтекаемой формой, водный поток движется почти беспрепятственно вдоль тела. Если же форма не является обтекаемой, как форма руки, подставленной перпендикулярно потоку, вода не может плавно обтечь такое препятствие, и происходит отрыв потока с образованием вихревых «карманов» и воронок позади тела (руки).

Закон Паскаля объясняет, например, как работает гидравлический домкрат: созданное усилие, действующее на маленькую площадь, этот механизм передаёт в другой цилиндр, который многократно усиливает действующую силу через действие давления на большую площадь.

Очевидна связь между физикой и спортом, эта область требует более глубокого и систематического изучения, особенно в контексте применения новых технологий и учета различных внешних факторов, влияющих на человека

Обучаясь по программе, подготовка специалистов среднего звена по специальности 22.02.06 "Сварочное производство" приобретаем навык

ПК 4.5. Обеспечивать профилактику и безопасность условий труда на участке сварочных работ. Работая в сварочной мастерской, неоднократно сталкиваемся с тем, что утомляемость влияет на качество и безопасность условий труда. Для профилактики переутомления рекомендуется проводить физкультминутки и укреплять мышцы.

• Укрепление и сохранение здоровья. Работа сварщика связана с высоким умственным напряжением и малоподвижным характером деятельности, что может привести к развитию гиподинамии и гипокинезии, снижению трудоспособности и резистентности к заболеваниям.

• Профилактика переутомления. Если силы не восстанавливаются, развивается переутомление, признаками которого являются головная боль, бессонница, раздражительность, ослабление памяти, снижение сопротивляемости организма.

• Развитие профессионально важных качеств. Для сварщика важны сила и выносливость, так как труд в основном ручной. Также необходимы хорошая гибкость и подвижность рук, развитый вестибулярный аппарат и координация движений.

• Формирование умения задерживать дыхание. Это важно при выполнении сварочных работ, так как позволяет препятствовать попаданию продуктов горения в дыхательные пути.

Из личного опыта я усвоил, что нельзя начинать выполнение физических упражнений без разминки.

Разминка перед выполнением физических упражнений с точки зрения физики выполняет несколько важных функций:

1. Увеличение температуры тела и мышц: При повышении температуры увеличивается скорость химических реакций, в том числе и тех, которые обеспечивают мышечное сокращение. Тепловая энергия увеличивает эластичность мышц и сухожилий, уменьшая риск разрывов и растяжений. С точки зрения физики это связано с увеличением кинетической энергии молекул в тканях.

2. Улучшение кровообращения: Разминка увеличивает частоту сердечных сокращений и расширяет кровеносные сосуды. Это приводит к усилению кровотока в мышцах, обеспечивая их большим количеством кислорода и питательных веществ, необходимых для эффективной работы. Это пример применения принципов гидродинамики и гемодинамики.

3. Снижение вязкости синовиальной жидкости: Синовиальная жидкость – это смазка для суставов. При разминке ее вязкость снижается, что улучшает подвижность суставов и уменьшает трение между суставными поверхностями, снижая риск травм. Это связано с изменением свойств неньютоновской жидкости под воздействием напряжения сдвига.

4. Активация нервной системы: Разминка подготавливает нервную систему к интенсивной работе. Улучшается координация движений и скорость передачи нервных импульсов к мышцам, что позволяет мышцам работать более эффективно и согласованно. Это пример работы биоэлектрических процессов в организме.

5. Психологическая подготовка: Разминка помогает сосредоточиться на тренировке и настроиться на физическую нагрузку. С точки зрения физики это можно рассматривать как процесс оптимизации работы мозга, связанный с нейрофизиологическими механизмами.

6. Увеличение скорости метаболизма: Разминка запускает метаболические процессы, подготавливая организм к энергетическим затратам во время тренировки. Это связано с ускорением химических реакций в организме, в том числе расщепления глюкозы и жиров для получения энергии.

В итоге, разминка, с точки зрения физики, подготавливает тело к более интенсивной работе, улучшая его механические, тепловые, гидродинамические и биоэлектрические свойства, что способствует повышению эффективности тренировки и снижению риска травм.

Я подобрал упражнения, которые могут быть полезны сварщику.

Некоторые из них:

«Растяжка мышц рук». Упражнение помогает сварщикам поддерживать мышцы рук расслабленными и подвижными. Нужно встать прямо, поставить ноги на ширине плеч, протянуть руку вверх и согнуть её в локтевом суставе так, чтобы кисть располагалась в области между лопатками. Свободной рукой обхватить локоть и потянуть его назад и вниз, пока не будет ощущено напряжение, плечи должны оставаться расслабленными на протяжении всего упражнения. Задержаться в таком положении на 10 секунд, а затем сменить руки.

«Обратное сжатие» Упражнение для укрепления мышц спины, помогает туловищу лучше выдерживать нагрузку, подолгу находясь в статическом положении как сидя, так и стоя. Нужно принять исходное положение лёжа на животе, согнуть руки под углом 90° и направить локти в стороны, голова должна находиться на одной линии с позвоночником.

«Вертикальные поднятия» Упражнение укрепляет мышцы верхней части спины, позволяет удерживать спину в вертикальном положении, а также предотвращает возникновение сутулости. Нужно поднять кисти рук вдоль тела движением вверх на высоту плеч, при этом локти должны быть направлены в стороны, а туловище удерживаться в напряжении на протяжении всего упражнения.

«Поднятия плечами» Упражнение для укрепления мышц плечевого пояса, благодаря которым становится возможным длительное удерживание сварочной горелки в руке. Нужно встать прямо, держа стопы расставленными на ширине плеч и параллельными друг другу, зафиксировать экспандер и удерживать его в руках, которые опущены вдоль туловища. Затем поднимать плечи вверх насколько позволяет натяжение экспандера, удерживать такое положение около 2 секунд, затем снова опускать плечи.

«Растяжение запястий» Упражнение позволяет обеспечить стабильное удерживание сварочной горелки на протяжении длительного времени. Нужно сесть на стул, удерживать спину прямой, а колени согнутыми под углом 90°, расположить предплечья на бёдрах таким образом, чтобы руки выступали за линию колен, удерживать в руках экспандер, при этом ладони должны быть направлены вниз. Затем использовать мышцы предплечий, чтобы поднимать кисти вверх, растягивая экспандер, и медленно опускать руки в исходное положение.

Физический закон работает в данных упражнениях:

Закон Гука. Изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо пропорционально модулю силы упругости.

Таким образом, занятия физической культурой помогают минимизировать негативные изменения, которые происходят в организме сварщика из-за его профессиональной деятельности. 

Материалы данного проекта могут быть использованы на уроках физики, физической культуры, во время выполнения физкультурной паузы в сварочной мастерской. Я активно занимаюсь спортом и это помогло мне наладить самодисциплину, подтянуть учебу, развить мускулатуру, а грамотный подход с точки зрения физики позволяет предотвратить травматизм и перегрузки,

• Спорт без физики бессилен.

• В ходе работы над проектом мы узнали:

• как физическая культура связана с физикой;

• Какие желательно упражнения выполнять сварщику;

1) Бишаева, А. А. Физическая культура: [учебник для НПО и СПО]/ А. А. Бишаева. - 6-е изд., стереотип. - М.: Издат. центр "Академия", 2020. - 299 с. - (Проф. образование. Общеобразоват. дисциплины)

2) Бишаева, А. А. Физическая культура: [учебник для НПО и СПО]/ А. А. Бишаева. - 8-е изд., стереотип. - М.: Издат. центр "Академия", 2015. - 299 с. - (Проф. образование. Общеобразоват. дисциплины)

3) Физика. Базовый уровень: [учебник для образовательных организаций, реализующих ОП СПО]. - М.: Просвещение, 2024. - 512 с.: ил. - (Учебник СПО).

4) Современные виды сварки : учеб. пособие для студ.

учреждений сред. проф. образования / В. В. Овчинников. —

5-е изд., стер. — М. : Из да тельский центр «Академия»,

2020 — 208 с.