XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ЗАКОНЫ ФИЗИКИ В НЕКОТОРЫХ ВИДАХ СПОРТА
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Физика – великий и неисчерпаемый мир открытий, в котором мы узнаем о процессах, происходящих в природе, об открытии физических законов и закономерностей, о великих ученых, приблизивших человечество к разгадке тайн бытия. Выдающиеся открытия таких ученых, как Галилео Галилей, Исаак Ньютон применяются в любых сферах нашей жизни.
Организм человека - самое совершенное изобретение природы. Если хочешь узнать, как устроено твое тело, что и как в нем работает, как сделать свой организм сильным, выносливым, как добиться побед, достичь высоких результатов в спорте? Законы физики в этом помогут.
Открытия в физике меняют качество жизни, помогают добиваться значительных результатов в разных сферах жизнедеятельности человека, в том числе улучшения спортивных достижений. В современном мире планка спортивных достижений поднята настолько высоко, что благодаря лишь физической подготовке спортсмену трудно достичь высокого результата. Каждый спортсмен и каждый тренер понимает, что знание и применение законов физики на тренировках в дальнейшем позволяет достичь высоких спортивных достижений.
В нашей работе мы проанализируем влияние законов физики на 3 вида спорта: рукопашный бой, самбо и легкая атлетика.
Спортом я занимаюсь с 6 лет. В 6 лет я впервые сдал нормы ГТО, у меня золотой значок. В 9 лет я получил серебряный значок ГТО. У меня 3 юношеский разряд по плаванию. Достичь таких результатов мне помогают мои наставники- тренеры Быков Александр Владимирович и Ахметгалиев Айдар Магасумович. В 4 классе я увлекся физикой и я решил, что пора совместить два моих интереса – спорт и физику.
Актуальность: Легкая атлетика, самбо,рукопашный бой – на первый взгляд простые виды спорта. Кажется, что каждый может бегать, прыгать, драться… На самом деле, спортсмену нужно владеть большим числом навыков. Каждый из нас знает, какое место занимает спорт в жизни человека, но далеко не все размышляли над вопросом, какая связь между спортом и физикой, как развитие физической науки влияет на совершенствование спортивных достижений. Ошибаются те, кто считает, что для освоения спортивных вершин достаточно только одной физической подготовки. На основе законов физики и простых рассуждений докажем, что физика помогает достичь высоких результатов самосовершенствования своего спортивного таланта, а так же облегчает физические нагрузки на организм, тем самым экономя время, усилия и здоровье спортсмена.
Цель работы: применение законов физики в некоторых видах спорта.
Задачи работы:
-
Изучить научно-популярную литературу по теме исследования
-
Рассмотреть законы физики, используемые в рукопашном бое, самбо и легкой атлетике.
-
Разработать систему упражнений по легкой атлетике и рукопашному бою, самбо, основываясь на законы физики.
-
Создать буклет для одноклассников «Комплекс упражнений с применением законов физики.
Объект исследования: виды спорта: рукопашный бой, самбо, легкая атлетика
Предмет исследования: законы физики, применяемые в рукопашном бое, самбо, легкой атлетике.
Методы исследования: систематизация теоретического материала, изучение и анализ литературы, наблюдение, фиксирование результатов.
Гипотеза.
Рукопашный бой, самбо и легкая атлетика опираются на многие законы физики и умение их применять, может улучшить технику и силу приемов спортсмена.
Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты могут использоваться при подготовке к сдаче норм ГТО и индивидуальных занятиях спортом.
Новизна: разработан комплекс упражнений по легкой атлетике, рукопашному бою, самбо на основе изученных законов физики. Создан буклет для одноклассников с данным комплексом упражнений.
Глава 1. Применение законов физики в некоторых видах спорта: рукопашный бой, самбо, легкая атлетика
Физика является не только школьным предметом, но и интересной и увлекательной наукой, которая окружает нас повсюду: и в школе, и дома, и на улице. Физические явления, законы и свойства учитываются и в строительстве, и в приготовлении пищи, и в спорте, в частности — в различных боевых искусствах.
В боевых искусствах различают два основных элемента: борьба и удар. Рассмотрим основные элементы борьбы и удара.
Равновесие
Равновесие это отсутствие поступательного и вращательного движений.
Сохранение равновесия представляет огромную важность в единоборствах. В этом виде единоборства оно заслуживает особого внимания. Сохраняя тело в состоянии равновесия, мы достигаем большой эффективности и смертоносности удара. Напротив, человека, не сохраняющего равновесие, легко сбить с ног. Как при выполнении атакующих действий, так и при блокировании стойка должна быть одновременно устойчивой и подвижной.
Различают динамическую и статическую устойчивость. Эти два вида устойчивости тесно связаны — максимальной силы удара можно добиться только в случае, когда статическая устойчивость дополняется динамической[1, с.86]
Достичь хорошей устойчивости можно, распределяя вес в стойке равномерно на обе ноги и расположив центр тяжести на линии, проходящей между стопами, либо в центре стопы (если необходимо перенести основную часть веса тела на одну ногу). Оптимальное расположение центра тяжести подбирается с учетом веса тела. Лучшая стойка для сохранения равновесия — низкая и широкая.[9,с. 131]
Пружинящие движения коленного сустава очень важны для выработки равновесия, необходимого как для быстрого начала атаки, так и для пребывания в постоянной готовности к восстановлению позиции.[6, с.129]
(Приложение 1)
Проявление законов Ньютона
Первый закон Ньютон
Провести идеальный бросок это значит вывести противника из равновесия,тем самым преобразуя ускорение тела противника в силу своего, а затем правильно выполнить прием и получится качественный бросок. Например, бросок через бедро.
Согласно второму закону Ньютона (одного из законов динамики поступательного движения):
ускорение, создаваемое суммой сил, действующих на тело (ускорение характеризуется быстротой изменения скорости)
Для достижения максимума кинетической энергии и силы удара необходимо максимально увеличить ударную массу и скорость.[1, с. 124]
Очень важно в момент удара увеличить ударную массу. Вне всякого сомнения, достижению максимума ударной массы способствует поворот таза. При этом большие плечевые мышцы сообщают телу дополнительное количество движения. Таз вращается в том же направлении, что и сегмент тела, с помощью которого ставится блок или наносится удар.
Другой способ увеличить ударную массу — выполнить пружинящее движение в коленном суставе. Этого можно достичь, слегка приподнимая таз в начале движения и опуская его в момент атаки, вкладывая в удар вес всего тела. (Приложение2)
Согласно третьему закону Ньютона, два тела действуют друг на друга с силами, равными по величине, направленными в противоположные стороны.
Эти силы приложены к разным телам и имеют одинаковую природу. Иными словами каждая сила рождает равную по величине, но противоположную по направлению силу реакции (противодействия). Так, если автомобиль врезается в телеграфный столб с силой 1 т, столб также воздействует на автомобиль с силой в 1 т, в результате чего автомобиль получает повреждения.[1, с. 125]
Если соперник бросается на вас с большой скоростью, то действующая в результате вашего удара на его тело сила будет складываться из силы инерции, порожденной его собственной атакой, и силы вашего удара. Сложение этих двух сил: его, большей, и вашей, меньшей, — дает довольно сильный эффект. В этом и проявляется результат действия на вашего соперника силы реакции. Другой аспект — использование внутренних сил реакции. Удар правым кулаком оказывается сильнее, если он сопровождается отведением левого кулака к тазу. (Приложение 3)
Применение понятия давления и концентрации силы
Согласно законам физики давление равно отношению силы, действующей перпендикулярно на участок поверхности тела.
Очень важно не проявлять максимальные усилия в начале движения, а постепенно направлять их таким образом, чтобы максимум силы достигался в момент контакта с телом соперника. Концентрация усилий должна быть такова, чтобы нанести сокрушающий удар. Можно сказать, что чем короче период концентрации, тем сильнее удар. Требуется высочайшая концентрация с одновременной мобилизацией каждой мышцы тела для нанесения удара в цель минимального размера.
Концентрация может осуществляться двумя путями. Первый связан с напряжением всех мышц тела, особенно больших групп мышц бедра и брюшного пресса (которые теоретически медленнее, чем более мелкие мышцы других частей тела), с тем чтобы создать оптимальные условия для выполнения соответствующего приема в наиболее подходящий момент времени. Второй путь связан с концентрацией силы, созданной активированными мышцами, на уязвимой точке тела соперника. Именно поэтому при выполнении любых действий, будь то атака или блокирование, таз и живот за мгновение перед окончанием движения рук или ног выполняют реверсивное движение.(Приложение 4)
Реверсивное движение может выполняться как в вертикальном, так и в поперечном направлении.[1, с. 142]
Понятие инерции в рукопашном бою и самбо
Под инерцией понимают явление сохранения скорости неизменной при отсутствии действия на тело других тел. На этом явлении основаны тактики айкидо, элементы которого широко применяются в рукопашном бою. Приведём примеры:
При нападении противника вы не только можете увернуться, но и использовать против него его же энергию. Например, он нападает на Вас спереди. Вы уворачиваетесь и при этом сообщаете ему дополнительную скорость ударом или толчком в том же направлении, в котором он двигался. Происходит сложение скоростей, при котором противник остаётся в проигрыше.[8 с. 63]
Опять же при нападении спереди данное явление можно использовать при выполнении бросков через себя (через плечо, спину или голову). (Приложение 5)
Применение законов физики в спортивном беге
1. Скорость бегазависит от наклона туловища. На коротких дистанциях при максимальной скорости наклон тела вперёд наибольший - до 45°. (Приложение 6)
Надо помнить, что чрезмерный наклон туловища вперёд, с одной стороны, помогает отталкиванию, но с другой — затрудняет вынос ноги вперёд, уменьшая длину шага.
2. Чтобы увеличить скорость бега, необходимо как можно чаще контактировать с опорой во время отталкивания. Нога при этом похожа на маятник, состоящий из трёх последовательно соединенных маятников (бедро, голень, стопа).
3. От длины шага и от частоты шагов зависит скорость бега. Оптимальное соотношение этих параметров характеризует ритм бега и рациональность техники бегуна.
4. Чтобы увеличить скорость бега, необходимо работать над уменьшением времени опоры и над уменьшением времени полёта.
5.При рассмотрении положения тела и работы рук при беге надо учитывать, что плечевой пояс должен быть расслаблен. В описанном положении тела: руки – маятники. При беге руки согнуты в локтевых суставах под углом приблизительно 900, что позволяет выполнять движения более комфортно. Кисти рук сжаты в “слабый” кулак, при этом большой палец как бы приобнимает указательный или пальцы распрямлены. (Приложение 7)
Работа рук при беге происходит вдоль рёбер вперёд-внутрь и назад-кнаружи. Таким образом, цикл работы рук выглядит так: левая вперёд, правая назад; правая вперёд, левая назад.
Таким образом, мы рассмотрели следующие законы физики: второй и третий законы Ньютона, закон равновесия, понятия давления и концентрации силы, инерции. Эти законы используются в рукопашном бое, самбо, легкой атлетике.
Глава 2. Комплекс упражнений для улучшения результата в спорте
Физические упражнения — это такие двигательные действия (включая и их совокупности), которые направлены на реализацию задач физического воспитания, сформированы и организованны по его закономерностям.
Слово «физическое» отражает характер совершаемой работы (в отличие от умственной), внешне проявляемой в виде перемещений тела человека и его частей в пространстве и во времени.
Слово «упражнение» обозначает направленную повторность действия с целью воздействия на физические и психические свойства человека и совершенствования способа исполнения этого действия.
Таким образом, физические упражнения рассматриваются, с одной стороны, как конкретное двигательное действие, с другой — как процесс многократного повторения.
Эффект физических упражнений определяется прежде всего содержанием. Содержание физических упражнений — это совокупность физиологических, психологических и биомеханических процессов, происходящих в организме человека при выполнении данного упражнения.
Изучив законы физики, используемые в рукопашном бое, самбо и легкой атлетике, мы разработали систему упражнений по легкой атлетике и рукопашному бою, самбо, создали буклет для одноклассников «Комплекс упражнений с применением законов физики» (Приложение 8)
1 упражнение: растяжка.
Растяжка, необходимая для тела упражнение, позволяющее мышцам и связкам приобрести гибкость и эластичность. Пренебрежение упражнениями приводит к накоплению в мышцах молочной кислоты, что в свою очередь препятствует дальнейшим занятиям.Поэтому, мы включили в наш комплекс упражнения на растяжение мышц, которые необходимы перед занятиями и после.
2 упражнение: равновесие.
Равновесие избавит от различных травм. Чем лучше чувство баланса, тем легче пробовать и осваивать высококоординационные виды спорта, такие как рукопашный бой, самбо, катание на лыжах, скейте или сноуборде, серфинг и другие. Мы считаем, что тренировать чувство равновесия важно и необходимо всем людям, а не только тем, кто связывает свою жизнь с профессиональным спортом.
3 упражнение: прыжки в длину.
Прыжки в длину — древнейший вид спорта, техника которого видоизменялась и совершенствовалась столетиями. Для достижения максимальных результатов на состязаниях, прыгуны должны в совершенстве владеть этой техникой, знать правила безопасности и постоянно развивать силу ног при помощи специальных упражнений.Прыжки в длину, на первый взгляд, простое и легкое упражнение, но оно развивает силу, скорость, гибкость, ловкость, координацию и легкую движений.
4 упражнение: безопасное падение.
В наш комплекс мы решили включить упражнение – безопасное падение. Это очень важный навык. Эти знания важны не только для пенсионеров, но и для молодых людей. Но, тем не менее, чем старше человек, тем более хрупкими являются его костями, и именно поэтому данными навыками нужно обладать и развивать их.Необходимо тренировать падение назад. В этом случае нужно устремлять центр тяжести как можно ниже, и подворачивать копчик, для того чтобы правильно приземлиться. Корпус нужно опускать вперед.Падение вперед ни в коем случае не должно заканчиваться жестким упором. Вам нужно плавно перетечь в плоскость поверхности.Нужно сразу же расслабить ноги, после чего немного развернуться, и вы совершенно спокойно опуститесь на бок.Для того, чтобы хорошо владеть навыками падения нужно тренироваться.
5 упражнение: амплитудные движения.
Амплитудные упражнения – это угол или размах движения по отношению к телу.Этот вид упражнения мы включили в наш комплекс потому, что считаем, что мышцы рук, позвоночник, мышцы грудной клетки нужно тренировать и укреплять.
6 упражнение: бег.
Мой любимый вид активности- это бег. Думаем, что со мной согласятся многие мои одноклассники, поэтому в нашем комплексе есть это упражнение.
Таким образом, мы пришли к выводу, что наш комплекс упражнений необходим. В первую очередь ребятам моего возраста, моим одноклассникам. Мы можем предложить этот комплекс тем, кто готовится сдать нормы ГТО, также эти упражнения можно использовать на индивидуальных занятиях спортом.
Заключение
Физика и спорт неотъемлемая часть друг друга. Чтобы научиться бегать, прыгать, плавать используют законы физики. Для меня было открытием то, что применение законов физики помогут мне улучшить мои достижения в спорте. Мы расскажем одноклассникам, что знание физических законов играет большую роль в совершенствовании спортивных результатов. Мы пришли к выводу, что необходимо умело использовать законы физики и достижения физической науки спортсменам и любителям ЗОЖ как для высокого показания результатов, так и для собственной безопасности. Со всеми желающими я поделюсь комплексом упражнений, который мы составили. Закончив работу, мы пришли к выводу, что она выполнена в полном объеме, задачи решены, цель достигнута. Умения, полученные в процессе работы, несомненно, пригодятся мне в дальнейшей учебной и спортивной деятельности.
Список литературы
-
Колтун М.М. Мир физики.- М.: Просвещение, 2008. - 176с.
-
Громов С.В. Энциклопедия элементарной физики. – М.: Просвещение, 2007. – 399 с.
-
Томилова Т.В. Как работает мое тело: Занимательные наблюдения и эксперименты для школьников. – М.: Эксмо, 2015. – 80 с.
-
Перельман Я.И. Иллюстрированная книга занимательных наук. М.: Аванта, 2015. – 320 с.
-
Крейг А., Росни К. Энциклопедия. Наука. – М.: Росмэн, 1997. – 125 с.
-
Харлампиев А. А. Борьба самбо. — М. : Физкультура и спорт, 1964.- 233с.
-
Тараненко В. Н. Спортивное самбо для начинающих. – М.: Просвещение, 2010. – 130 с.
-
Рудман Д. Л. САМБО – М.: Физкультура и спорт, 1983. 140с.
-
Тараненко В. Н. Спортивное самбо для начинающих. – М.: Просвещение, 2010. – 288с.
-
https://www.ngpedia.ru/id28619p1.html
-
https://znanio.ru/media/proekt-zakony-fiziki-v-zimnih-vidah-sporta-2549021
-
https://pandia.ru/text/80/575/15486.php
-
https://solncesvet.ru/opublikovannyie-materialyi/izuchenie-zakonov-fiziki-v-razlichnyh-v-3/
-
https://school-science.ru/15/11/50876
-
https://ab-news.ru/2022/02/16/bobslej-sannyj-sport-i-skeleton-fizika-vysokih-skorostej/
-
https://zen.yandex.ru/media/funscience/fizika-kerlinga-5a93c3b47ddde84e8a126f46
-
https://fizikadlyvas.net/issledovatelskie-raboty/14-fizicheskie-yavleniya-v-lyzhnom-sporte
-
https://www.powerskater.ru/stati-obzory-kommentarii/2021-04-16/prakticheskoe-primenenie-zakonov-fiziki-pri-peremeschenii-na-kon
-
https://urok.1sept.ru/articles/686351
-
https://indicator.ru/physics/begushie-na-lezviyah.htm
-
https://wikiphile.ru/240-fraz-o-sporte/
-
https://time365.info/aforizmi/temi/fizika
-
http://grayreason.ru/velikie-lyudi-pro-sport/
Приложения
Приложение 1.
Сохранение равновесия представляет огромную важность в единоборствах
Приложение 2
Пружинящее движение в коленном суставе.
Приложение 3
Удар правым кулаком оказывается сильнее, если он сопровождается отведением левого кулака назад.
Приложение 4
Реверсивное движение может выполняться как в вертикальном, так и в поперечном направлении.
Приложение 5
Выполнение бросков через себя в самбо.
Приложение 6
Скорость бегазависит от наклона туловища.
Приложение 7.
При беге руки согнуты в локтевых суставах под углом приблизительно 900, что позволяет выполнять движения более комфортно.
Приложение 8
Комплекс упражнений с применением законов физики
-
Растяжки
2.Равновесие
3.Прыжки в длину
-
Безопасное падение
-
Амплитудные движения
-
Бег.
ором я применил законы физики в рукопашном бою.