XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Физика-друг спортсмена
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
«Как прекрасно почувствовать единство целого комплекса явлений, которые при непосредственном восприятии казались разрозненными». Альберт Эйнштейн
Физика – одна из величайших и важнейших наук, изучаемых человеком. Ее наличие видно в любых сферах жизни. Нередко открытия в физике меняют качество жизни, помогают добиваться значительных результатов в разных сферах жизнедеятельности человека, в том числе улучшения спортивных достижений.
В словах «физика» и «физкультура» есть одинаковые корни. На первый взгляд, что общего между спортом и наукой? Однако, если хорошо подумать, мы поймем - спорт без физики бессилен. Ведь чтобы правильно бегать, высоко и далеко прыгать, хорошо метать, научиться плавать, нужно знать и использовать законы физики.
С помощью разных наук (биомеханика, биофизика и другие) мы поняли, что физика и физическая культура довольно похожи.
Актуальность: спорт оказывает благотворное воздействие на функционирование всех жизненно важных органов и систем человека.
Цель проекта: показать связь между физикой и спортом на примере биатлона.
Задачи проекта:
1. Изучить литературу и интернет - ресурсы по теме, систематизировать материал и отобрать нужную информацию;
2.Узнать историю возникновения биатлона;
3.Найти ответ на вопрос: нужна ли физика в биатлоне? (интервью с успешным биатлонистом);
4.Дать советы начинающим спортсменам;
5. Сделать вывод.
Основная часть.
Биатлон - зимний олимпийский вид спорта, сочетающий лыжные гонки со стрельбой из винтовки. Поэтому спортсмен должен знать, как летит выпущенная им пуля и что с ней происходит в полете. Пуля при движении в воздухе подвергается действию силы тяжести и силы сопротивления воздуха. Действие силы тяжести направлено вниз. Действие силы сопротивления воздуха направлено навстречу движения пули: оно заставляет ее непрерывно терять скорость полета. В результате этого пуля, выброшенная из канала ствола, летит по кривой, неравномерно изогнутой линии.
История возникновения биатлона
Прародителем биатлона принято считать охоту на лыжах, распространенную у многих северных народов. Данный факт подтверждают наскальные изображения возрастом 5000 лет, найденные в Норвегии.
Впервые в 1767 году пограничники на шведско-норвежской границе устроили соревнования, отдаленно напоминающие биатлон. Участники, спускаясь со склона средней крутизны, должны были попасть из ружья в конкретную мишень на расстоянии 40-50 шагов. На Зимних Олимпийских Играх в Шамони в 1924 году провели первые в истории «соревнования военных патрулей» — вид спорта, очень похожий на современный биатлон. В 1954 году Международный олимпийский комитет официально признал биатлон видом спорта, а 17 ноября 1956 года Международной федерацией современного пятиборья были одобрены правила проведения современных соревнований.
Правила биатлона
Участники гонки стартуют по команде судьи. В зависимости от дисциплины, старт может быть общим или раздельным (спортсмены стартуют через установленные интервалы). После прохождения определенной дистанции спортсменов ждет стрельба по мишеням. В случае промаха по мишеням, спортсмен наказывается прохождением штрафных кругов или просто получает штрафное время. В ходе гонки спортсменам запрещено срезать круги, игнорировать штрафные круги, оказывать умышленное физическое воздействие на других спортсменов. Победителем гонки становится биатлонист, показавший лучшее время на дистанции.
Этапы гонки
Этап лыжной гонки ясен и понятен, он ничем не отличается от привычной лыжной гонки. Трасса лыжных гонок включает в себя отрезки движения по прямой, повороты, подъемы, спуски. Лыжникам необходимо использовать, в зависимости от траектории движения, различный ход (бесшажный, одношажный, двухшажный); приемы, чтобы преодолеть дистанцию как можно быстрее. Подъемы преодолевают с учётом силы трения. Поэтому с уменьшением силы трения лыж скорость лыжника на подъеме не увеличивается, а прочность сцепления лыж со снегом уменьшается и лыжнику становится труднее отталкиваться ногами. Главная задача лыжника – сохранить скорость и избежать падения из-за потери равновесия. Достигается это выпрямлением траектории движения центра тяжести массы тела лыжника путем выполнения амортизационных движений ногами с целью изменения стойки спуска.
Остановимся подробнее на этапе стрельбы по мишеням.
В зависимости от гонки спортсмены могут произвольно занимать стрелковые коридоры (спринт или гонка) или же строго по порядку (персьют, гонка и спринт с групповым стартом), начиная с первого свободного. В масстарте на первом огневом рубеже спортсмен производит стрельбу из стрелкового коридора, номер которого соответствует его стартовому номеру. В эстафетах стрелковый коридор определяется стартовым номером команды. Во всех видах гонок, кроме эстафеты, на каждом огневом рубеже у биатлониста в распоряжении 5 выстрелов. В эстафете можно использовать 3 дополнительных патрона на каждом рубеже
Физика в биатлоне
Сила трения — это сила, возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному движению. Причиной возникновения трения является шероховатость трущихся поверхностей и взаимодействие молекул этих поверхностей
Сила трения скольжения маленькая. И лыжи легко скользят. Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы реакции опоры, от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения.
Сила упругости- сила, возникающая при деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение.
Закон Гука.
При упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела:
F= к IxI
Сила тяжести – сила, с которой Земля притягивает к себе тело.
Закон сохранения импульса
векторная сумма импульса тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
Явление инерции
Инерция — это физическое явление, при котором тело сохраняет свою скорость постоянной или покоится, если на него не действуют другие тела.
Закон сохранения энергии
Полная механическая энергия замкнутой системы остается постоянной.
Равновесие тел.
Если твердое тело находится в равновесии, то геометрическая сумма внешних сил, приложенных к нему равна нулю.
Для того, чтобыбиатлонисту добиться хороших результатов необходимы подходящие физические данные, выносливость, экипировка, умение применять во время гонки различные техники катания. Не только идеально ими владеть, но и знать, в какой ситуации их применять.
Для того, чтобы спортсмены показывали наилучшие результаты в биатлоне, необходимо учитывать сопротивление воздуха и силы трения. Когда лыжи хорошо скользят, то говорят, что они идут ходко, как по маслу, уменьшают силу трения.Силу трения скольжения можно уменьшить во много раз с помощью смазки. Лыжи сами создают для себя смазку. Когда мы скользим на них по снегу, то преодолеваем трение, а на это требуется затратить энергию. Энергия, затраченная на преодоление силы трения, преобразуется в тепло. Тепло, выделяемое при трении, способствует образованию тончайшей пленки воды. Снег под лыжами слегка подтаивает, тем самым вода создает смазку уменьшая силу трения.
Лыжные мази бывают двух типов: мази скольжения (парафины) и мази держания. Мази скольжения нужны для улучшения возможности скольжения лыж и для увеличения скорости движения. При выборе мази обязательно учитывают температуру воздуха. Мази держания должны увеличивать сцепление лыж со снегом в то время, когда спортсмен отталкивается или поднимается в гору. Спортсмены в содружестве с учеными научились создавать специальные лыжные мази. В настоящее время существует огромное количество лыжных мазей и их применение – это целая наука.
Существуют особые правила смазки лыж.
Для классического бега мазью скольжения мажут только переднюю и заднюю часть лыжи. Лыжи, предназначенные для конькового хода, покрываются парафинами по всей скользящей поверхности. Мазь держания (сцепления) предотвращает отдачу и дает возможность сделать толчок. Именно поэтому мазь наносится на толчковую зону.
Скользящая поверхность современных лыж делается с небольшими углублениями. Это исключает прилипание пленки воды, на которой движутся лыжи. Наконец, смазка - химическое покрытие лыж - сочетание науки и опыта, дающее спортсмену магическую возможность идеально скользить по поверхности снега.
Практическая часть
Интервью с братом, российским биатлонистом Махамбетовым Тимуром Жадгировичем
Награды и достижения.
Призер чемпионатов России, призер чемпионата мира юниорских соревнований, чемпионата Европы ( 3 место), чемпионата мира (2 место), чемпионата Европы ( 2 место), кубки IBU.
1.Физика друг спортсмена или нет?
Безусловно, физика друг спортсмена. Что такое спорт? Спорт-это цикличное движение в пространстве. Один их разделов естественных наук, изучаемых движение и механику живых организмов- это биомеханика. Передвижение – это все биомеханика, приложение сил и т.д. Поэтому без физики и ее законов никак, тот же самый биатлон, бег, все равно мы боремся с силами притяжения, трения, прилагаем свою силу.
2.Помогает ли физика в достижении целей в биатлоне?
Она, конечно, помогает. Мы передвигаемся на лыжах – это скольжение лыж, сила трения. Наш инвентарь - лыжи, он также подготавливается. У нас в основе лежит реализация физических качеств через биомеханику. Грубо говоря, штангист, атлет, хоккеист - они все сильные парни, но биатлонист будет отличаться. Потому что он свою силу применяет правильно. Если рассмотришь картинку, то заметишь постановку палок, ног под определенным углом. Все это делается с целью меньшей траты силы для долгого и быстрого передвижения.
3.Законы физики, применяемые в биатлоне.
Из биомеханики я бы взял приложение силы, усилие, градиент силы. Законы Ньютона, силы трения- это основное, мы скользим по снегу.
4. Советы начинающим спортсменам.
Хорошо учиться в школе. Развивать свой интеллект, потому что физическая сила, физические качества бессмысленны без интеллекта.
Разнообразить виды деятельности.
Двигательная активность.
Познание моторных программ, разных двигательных навыков, которые создают общую координацию движений. Чем больше у человека физических элементарных навыков, например, бросить мяч в кольцо, пройти гуськом или прыгнуть развернуться - это тот багаж, без которого в будущем ты не станешь спортсменом.
Здоровье.
Заключение.
Из всего вышесказанного следует, что физика и спорт тесно связаны
между собой. Я выяснила, какие физические законы применяются в биатлоне, рассмотрела различные биатлонные приемы с точки зрения физики, раскрыв их некоторые секреты. Я сделала вывод о необходимости умелого использования законов физики и достижений физической науки спортсменам-биатлонистам как для высокого показания результатов, так и для собственной безопасности. А главное, физика, действительно, является другом спортсмена – биатлониста.
Закончив работу, я проанализировала её результаты и пришла к выводу,
что она выполнена в полном объёме, задачи решены, цель достигнута. Умения, полученные в процессе работы, несомненно, пригодятся мне в дальнейшей учебной деятельности.
Список источников
Литература
1.Прохоров А.М, Балдин А. М, Броунч-уеевич А M -Физическая энциклопедия
Советская энциклопедия, 1988—1998
2. Усольцева.О Биатлон
M: Эксмо, 2014
. Интернет-ресурсы
3. Что такое биатлон? Узнаем вместе.электронный ресурс ]
URL:https://biathlonrus.com/biatlon/ ( дата обращения 10.03.2022).
4. Какие законы физики применяются в биатлон? [ электронный ресурс].
URL: https://rusbiathlon.ru/blogs/biathlon/id85354/ (дата обращения 10.03.2022).
Приложения Приложение 1а
Видео интервью ( с спортсменом биатлонистом Махамббетовым Т Ж)
См ссылку