XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Равновесие- путь к совершенству
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
С ранних лет мне была интересна физика. Я очень часто задавалась вопросом: что такое равновесие? Как понять это явление, чтобы научиться пользоваться им грамотно. С другой стороны, мне очень интересно было наблюдать за лошадьми, а когда я впервые оседлала маленькую лошадку – пони – моему восторгу не было предела!
Когда я начала изучать физику в 7 классе, я решила грамотно отнестись к вопросу моих интересов и совместить их в один: «Как грамотно пользоваться равновесием в жизни, в том числе использовать явление равновесия в верховой езде?».
Понятно, что для меня актуальность изучаемого вопроса соединила и физику, и физкультуру, и биологию, и много разного и интересного в жизни. Тем более, что я стала заниматься верховой ездой.
Актуальность: равновесие окружает нас повсюду, я хочу, чтобы мои сверстники больше узнали о нём и научились пользоваться им с умом. Поэтому в своем проекте я покажу и объясню, как работает равновесие на примере верховой езды.
Цель: рассмотреть равновесие на примере работы с лошадью в верховой езде.
Задачи проекта:
1. Изучить и объяснить на основе законов физики явление равновесия.
2. Создать сборник упражнений для умения держать равновесие собственного тела.
3. Показать, как действует равновесие в верховой езде.
Основная часть
1. Теоретическая часть
1.1. Что такое равновесие?
Равновесием называется такое состояние тела, когда любая из его точек находится в покое, то есть имеет нулевую мгновенную скорость и нулевое ускорение.
Для того чтобы твердое тело находилось в равновесии, необходимо принять систему отсчёта, в которой начальная скорость тела равна нулю, и учесть два условия:
1. Равнодействующая всех сил, приложенных к телу, должна быть равна нулю.
2. Сумма вращательных моментов тела относительно любых осей должна быть равна нулю.
Указанные условия равновесия применимы только к абсолютно твёрдому телу, то есть к телу, у которого расстояние между любыми двумя его точками не изменяется.
1.2. История изучения равновесия
Впервые о равновесии ученые заговорили, исследуя статические и гидростатические явления. Проблема наличия в природе состояний устойчивости и равновесия распространилась во всех областях физики, что привело к возникновению понятий динамического равновесия, гидродинамической неустойчивости, устойчивой орбиты и других.
В XVII веке успех естественнонаучного знания спровоцировал попытки рассмотрения общества как равновесной системы. В XIX веке гуманитарное знание заимствовало некоторые термины и методы физических исследований, в том числе понятие равновесия.
С развитием научного познания живой природы в работах О. Конта, Г. Спенсера, В. Парето, Т. Парсонса появились идеи об органической природе социальных систем. Равновесие стало рассматриваться как закономерная необходимость в существовании социума, способность социальной системы к самосохранению порядка не статичного и стабильного, а процессуального и самоподдерживающегося.
Таким образом, равновесие – основное понятие в физике, которое встречается на каждом шагу в нашей жизни – при ходьбе, к примеру. И ученые смогли описать его и сформулировать основные законы и закономерности равновесия, которые «работают» в природе, промышленности и так далее.
1.3. Из истории изучения лошади
История изучения о животных, а в моем случае лошади, уходит корнями в глубокую древность. Учёные сходятся в том, что родиной лошади можно считать американский континент. Через Аляску и перешеек, который соединял тогда материки, лошади проникли в Европу, Азию и даже Африку.
Во второй половине IV тысячелетия до нашей эры пути лошадей и людей пересеклись. Основным претендентом на место появления первых домашних лошадей считается Северный Казахстан. В ходе археологических раскопок в поселении Ботай были найдены доказательства того, что лошади, чьи останки обнаружились там в больших количествах, уже были домашними.
Родиной современных домашних лошадей учёные называют часть Западной Евразии между Чёрным и Каспийским морями, то есть нижний Волго-Донской регион.
1.4. Почему лошадь стали использовать для верховой езды?
Лошадь стали использовать для верховой езды, потому что обнаружили её полезные свойства. Первоначально люди разводили лошадей ради шкур, мяса и молока, но со временем заметили их способность быстро бегать с всадником на спине.
Полагаю, что почти 3 тысячи лет назад человек уже умел пользоваться лошадью для верховой езды. Первоначальное применение лошади и колесниц в рядах сражающихся, объяснялось желанием воюющих сторон быстрее доставить тяжело вооружённых пеших воинов к месту боя.
Также природные способности лошади к быстрому передвижению резвым аллюром, преодолению встречающихся на пути препятствий и преград обусловили её участие во всевозможных конных соревнованиях, которые глубоко вошли в быт древних народов.
1.5. Равновесие в седле
Я занимаюсь верховой ездой, поэтому опишу свои ощущения, которые испытываю при езде верхом на лошади. Первое, чему должен научиться начинающий всадник, это сохранять равновесие. Он должен уметь сидеть в седле, а не цепляться в отчаянии за гриву, не сжимать конвульсивно шенкелями бока лошади. Корпус всадника расположен вертикально обязательно в самой глубокой точке седла на обеих тазовых костях. При этом важно помнить, что самая глубокая точка находится в середине седла, а не сдвинута вперед или назад, хотя у плохо изготовленных седел это бывает довольно часто. Руки и ноги к сохранению равновесия всадника отношения не имеют, и лишь при потере равновесия, когда грозит падение на землю, каждый цепляется за лошадь, чем может.
Скорее всего всадник может научиться сохранять равновесие, если он некоторое время поездит на лошади шагом, а затем спокойной рысью. Чем меньше наставлений при этом он получает, тем легче ему сосредоточиться и научиться сохранять равновесие. Если к тому же начинающему всаднику попадется не тряская, хорошо выезженная лошадь, то умение балансировать выработается довольно быстро. Важно, чтобы начинающий сел сначала на лошадь с мягкими движениями и спокойным характером. На первых порах нужно ездить со стременами, чтобы с самого начала почувствовать себя в абсолютной безопасности; тогда появится уверенность, поскольку не станет причин быть скованным. Если же у всадника все-таки возникают затруднения, то чаще всего оттого, что его лошадь идет в слишком быстром темпе. В этом случае необходимо взять более спокойную лошадь: чем спокойнее на первом этапе обучения будет чувствовать себя начинающий всадник, тем быстрей он обретет уверенность и научится сохранять равновесие.
Приобретенный навык (а он приходит уже через несколько уроков) необходимо закрепить. А для этого нужно ездить без стремян, но делать это следует постепенно, чтобы начинающий всадник не потерял уверенность и не начал вновь цепляться за лошадь, иначе снова появляется скованность движений, неуверенность, что может привести и к падению с лошади. Постепенно всадник приучается ездить без стремян, сначала немного, а затем все более длительное время, и, находясь в седле, сможет поворачиваться и делать гимнастические упражнения. Таким образом он все более закрепляет навык сохранять равновесие в седле.
Умение балансировать в седле быстро приходит к каждому начинающему всаднику. Закрепится оно благодаря тому, что всадник научится управлять мышцами пояснично-крестцового отдела и корпусом. И только тогда он будет непринужденно и прочно сидеть в седле. Здесь надо объяснить, что имеют в виду, говоря об управлении мышцами пояснично-крестцового отдела и вхождении в ритм движения лошади, иначе требования сидеть прямо или продвинуть корпус назад приведут к скованности всадника или же у него будет слишком прогнутая поясница, а сохранять равновесие при такой посадке весьма трудно.
Каждый всадник, прежде всего должен научиться балансировать, сидя верхом на лошади, это так же необходимо, как и при езде на велосипеде. Только научившись сохранять равновесие, всадник может постоянно чувствовать ритм движения лошади, входить в него и воздействовать на лошадь корпусом. Если же уверенности в сохранении равновесия у всадника не появится, то он никогда не станет мастером конного спорта.
Умение балансировать можно считать обретенным, если всадник и без стремян уверенно сидит на лошади, совершающей поворот или двигающейся серпантином, может поворачиваться, делать гимнастические упражнения и разговаривать. Если всадник уверенно сидит в седле, сохраняя равновесие, не мешая движениям лошади, то вскоре наступит момент, когда лошадь сама будет стараться сохранять равновесие со всадником, реагировать на любое его воздействие.
Также и всаднику, имеющему уже некоторые навыки, следует систематически ездить без стремян. Если кому-либо это не нравится, то он должен честно признаться, что держится в седле скованно и не умеет сохранять равновесия. В противном случае езда без стремян не должна казаться неудобной.
1.6. Равновесие в обычной жизни
Равновесие – неотъемлемая часть повседневной жизни. С момента, когда человек научился передвигаться на двух ногах, его тело постоянно борется с гравитацией и силой реакции опоры, чтобы удержаться и не упасть.
Некоторые способы развить равновесие в обычной жизни:
1. Тренировки на нестабильной поверхности. Они включают глубокую мускулатуру, которая поддерживает тело в вертикальном положении.
2. Тренировки на улучшение проприоцепции. Это позволит лучше осознавать положение своего тела в пространстве.
3. Тренировки с минимальным количеством точек опоры (например, выполнение упражнений на одной ноге). Более сложный вариант – с закрытыми глазами.
4. Интеграционные тренировки. Они позволяют улучшить взаимодействие и синхронную работу всех частей тела.
5. Прогулки и бег по парку, лесу, скверу. Неровная поверхность пересечённой местности включает в работу большое количество мышц для удержания равновесия.
6. Катание на велосипеде, скейтборде.
1.7. Равновесие лошади на корде
Корда для лошади – это вспомогательное средство для работы с лошадьми в руках, специальный шнур (лента, тесьма, верёвка) длиной около 7 метров, который держат в левой руке, если гоняют лошадь по корде влево, а если гоняют вправо — в правой. Так выглядит корда:
Во время тренировки на корде лошадь спокойно движется по кругу. Обычно используют корду длиной 8–10 метров и шириной 15–20 миллиметров. Иногда для работы в руках применяют короткую корду длиной 4–5 метров.
Для поддержания равновесия лошади при работе на корде важно:
· Добиваться расслабленного и равномерного движения по кругу. Диаметр круга должен быть не менее 15 метров, а лучше 20 метров. На маленьком круге всадник будет вынужден наклоняться внутрь, что развивает нежелательную привычку перекошенной посадки.
· Не сильно натягивать корду. Лошадь при этом сбивается с аллюра и борется с силой, удерживающей её, что мешает ей уравновеситься, двигаясь по кругу.
· Стимулировать продольное вытягивание. Контакт с кордой стимулирует это движение: лошадь вытягивает шею, опускает голову и поднимает спину. В результате она обретает прямолинейность.
· Исправлять естественную асимметрию или недостаток равновесия. Если лошадь валится внутрь или тянет, необходимо исправить эти проблемы. Зачастую они являются показателем физической слабости, и со временем, по мере укрепления мышц, решаются сами собой.
Для правильной работы с лошадью на корде рекомендуется обратиться к тренеру.
2. Практическая часть
2.1. Немного физики.
Условия равновесия. Формула статического равновесия может быть представлена в виде ∑ Fk = 0 и ∑ ͳk = 0. Она означает, что суммарная сила и крутящий момент, действующие на объект, равны нулю.
Для поступательного равновесия векторная сумма всех внешних сил, действующих на объект, должна быть равна нулю и математически выражается как: ∑ Fk = 0.
Для вращательного равновесия сумма всех внешних крутящих моментов, действующих на объект, должна быть равна нулю и математически выражается как: ∑ ͳk = 0.
В общем случае для равновесия тел необходимо выполнение двух условий: равенство нулю равнодействующей силы и соблюдение правила моментов. Для наглядности в проекте привела условия и решения некоторых задач по физике (раздел статики), что позволит рассмотреть физическую модель «лошадь-всадник» как единое цело.
Задача 1.
На рычаг в состоянии равновесия действуют две силы. Момент первой равен 20 Н*м. Модуль второй силы равен 5 Н. Найдите плечо второй силы.
Решение:
Запишем условие равновесия рычага:
Отсюда:
Ответ: 4м.
Задача 2.
Рабочий на стройке поднимает плиту с помощью рычага. Большее плечо равно 2,4м, меньшее - 0,8м. Какую силу прикладывает рабочий к большему плечу рычага, если масса плиты равна 120 кг?
Решение:
Обозначим большее плечо через d1. К нему рабочий прикладывает искомую силу F1. Вторая сила, приложенная к меньшему плечу, равна весу плиты.
Ответ: 400 Н.
Задача 3.
На плечи рычага действуют силы 300 Н и 20 Н. Меньшее плечо равно 5см. Найдите большее плечо рычага.
Решение:
Условие равновесия рычага можно записать так:
Ответ: 75 см.
Для решения всех задач я использовала правила рычага.
Конечно, физическая модель «лошадь-всадник» как единое цело в реальной жизни сильно отличается, но для понимания условия равновесия основные законы и закономерности в физике, обозначенные выше, позволяют легко усвоить основные правила равновесия в жизни.
2.2. Создание «Сборник упражнений на равновесие человека и всадника. К проекту «Равновесие – путь к совершенству».
Я собрала информацию о равновесии и решила сформировать полезные советы о равновесии в сборнике упражнений, Он выпущен отдельной брошюрой в 5 экземплярах. Ниже предлагаю печатный текст сборника.
Упражнения на равновесие человека
1.1. «Стойка на одной ноге или ласточка». Стоя на одной ноге, другую вытяните назад. Если удерживать равновесие просто, закройте глаза – это усложнит задачу и повысит эффективность упражнения.
1.2. «Стойка». Встаньте прямо, поднимитесь на носки, руки вытяните вверх над головой. Закрыв глаза, попытайтесь удержать равновесие.
1.3. «Пистолетик». Медленно приседайте, сгибая одну ногу, а вторую выставляя перед собой и удерживая на весу. Начните с двух-трёх подходов, постепенно увеличивая их количество. При необходимости выполняйте упражнение, держась за опору.
1.4. Бег с изменениями положения тела. Идите прямо, потом повернитесь вперёд спиной. Затем двигайтесь влево или вправо (поочередно левым и правым боком). Чтобы развить скорость реакции, можете менять направление движения по сигналу другого человека.
1.5. Повороты вокруг собственной оси. Встаньте прямо, выпрямите спину и разведите руки в стороны. Из такого положения следует вращаться на месте по часовой стрелке, постепенно переставляя ноги. Сделав 2–4 оборота, нужно поменять направление движения.
Некоторые упражнения для развития равновесия у всадника:
Упражнения с гимнастическим мячом или фитболом. Сидя верхом на мяче, нужно развести руки в стороны и поднимать ноги по очереди, стараясь держать тело вертикально. Также полезно вращать тазом: сесть на мяч, ноги на полу, спина прямая. Развернуть таз вправо, удерживать это положение в течение пяти секунд, повторить упражнение, развернув таз налево.
Приседания вдоль стены. Встать перед стеной, согнуть колени, руки расположить вдоль туловища. Опрется спиной о стену и скользнуть вниз, продолжать сгибать колени до тех пор, пока бёдра не примут горизонтальное положение. Задержаться на десять секунд, затем выпрямиться и повторить упражнение снова.
«Поймай стремена». Начать на шагу — бросить правое стремя и через 3–4 шага лошади поймать его, не смотря вниз и не опираясь лошади на шею. Повторить то же самое с левым стременем. Затем попробовать бросить и поймать стремена на рыси и на галопе. Задача — добиться того, чтобы можно было легко и быстро поймать упущенное стремя на любом аллюре без изменения положения рук и корпуса.
Езда на сильно укороченных стременах. Укоротить стремена на пять дырок и разминаться в обычном режиме. Более короткие стремена смещают центр тяжести выше, помогают улучшить баланс и обрести более качественный мышечный контроль.
Упражнения для рук. Сесть в седле, выпрямить спину, вытянуть руки в стороны параллельно земле. Развернуться вправо так, чтобы левая рука оказалась впереди, а правая — сзади. Медленно вернуться в исходную позицию и повторить то же самое c другой стороны.
Упражнения из вольтижировки. Вольтижировка (от франц. voltiger — «порхать») — вид конного спорта, суть которого заключается в выполнении гимнастических и акробатических упражнений (в одиночку, парой и группой) на лошади, движущейся по кругу шагом или галопом. Один из самостоятельных видов конного спорта, объединённых под эгидой Международной федерации (FEI).
Несколько лёгких упражнений для вольтижировки на лошади:
1. «Сед» лицом к крупу лошади. Обучающийся берётся за передние ручки седла и, оттолкнувшись, выбрасывает корпус на прямые руки. В тот момент, когда правое бедро коснётся седла (при езде в левую сторону), левую прямую ногу с вытянутым носком он переносит через круп лошади, одновременно поворачиваясь в пояснице влево, продолжая держаться за ручки. Как только нога будет занесена на круп, нужно оттолкнуться руками и, сделав рывок, сесть лицом к крупу.
2. Поворот на крупе лошади. Взявшись за задние ручки седла и пробежав несколько шагов (скачков) на уровне задних конечностей лошади, отталкиваются в такт внутренней задней ноги лошади, становятся внутренним коленом на её круп. Затем поворачиваются внутрь вольта и садятся в седло лицом к крупу лошади.
3. Ласточка. Спортсмен должен сделать толчок, как и при обычном прыжке на лошадь, встать внутренним коленом на седло, наружную ногу втянуть горизонтально, составляя с корпусом прямую линию, и зафиксировать положение. Из этого же положения можно повернуться внутрь вольта и сесть лицом к крупу лошади. 1
4. «Сед» обеими ногами в наружную сторону. В этом случае надо взяться за передние ручки седла и, оттолкнувшись, вынести корпус на прямые руки, сделать поворот ногами в бёдрах в наружную сторону (в противоположную от движения), перенести их прямыми через круп и сесть в седло в пол-оборота, держась рукой за внутреннюю ручку седла. 1
5. Стойка. Сидя на лошади, нужно взяться в обхват обеими руками за передние ручки седла. Локти свести на ширину груди, затем упереться грудью на локти и рывком соединить прямые ноги над крупом лошади. Поднимая ноги кверху, спортсмен упирается наружным плечом о шею лошади, ближе к холке, выходит на стойку с прогнутой поясницей, слегка наклоняя корпус внутрь круга. Зафиксировав положение, спортсмен опускается и мягко садится в седло. 1
6. Езда стоя. Нужно взяться обеими руками за передние ручки седла и оттолкнувшись, как при обычном прыжке на лошадь, стать ногами на седло. Уравновесив себя, выпрямиться, взять руки на бёдра или развести в стороны на уровень плеч и затем балансируя, продолжить движение стоя. Для того чтобы из этого положения сесть в седло, надо слегка оттолкнуться от седла и, обхватывая ногами бока лошади, как бы скользя внутренней частью ног, мягко сесть в седло. 1
7. Перемах. Сделать прыжок, как для «седа», обеими ногами в наружную сторону, перенести корпус через круп лошади, в момент, когда корпус будет перенесён через круп, оттолкнуться руками, не касаясь бока лошади, сделать соскок в наружную сторону.
Заключение.
Выполнив проект, я систематизировала все свои знания по теме «Равновесие – путь к совершенству», а также связала между собой физику и работу с лошадью, ответив на актуальный для меня вопрос: «Как грамотно пользоваться равновесием в жизни, в том числе использовать явление равновесия в верховой езде?».
Также я изучила и показала, что такое равновесие, поняла, как оно используется в верховой езде и создала сборник упражнений для укрепления мышц при равновесии.
Надеюсь, что взаимопонимание в работе с лошадью теперь будет более понятным, а взаимоотношения – грамотными. Возможно, мои сверстники, которые общаются с лошадьми, воспользуются моими советами!
Список литературы
1. Кротова К. «Конь, всадник, инструктор: как понять друг друга?» 2022
2. obrazovaka.ru
3. Лусиана Дениз «Прыжок к мечте .Уроки мастеров» 2020
5. https://urok.1sept.ru/articles/505435?ysclid=luqlylmbws264800165
6. https://planetanimal.ru/loshad/?ysclid=luqlzdbc2v865134668