XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Техника бега на короткие дистанции с точки зрения физики

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Михальчук М.Н. 1

---

1МБОУ «СОШ №112», г. Трехгорный Челябинской области

Алейников Н.Н. 1

---

1МБОУ «СОШ №112», г. Трехгорный Челябинской области

Работа в формате PDF

367 KB

Введение

В детстве я был слабым и болезненным ребенком. Но моя мама заставила меня заниматься спортом. Благодаря ей я окунулся в спорт, поднял иммунитет и более того стал заниматься на профессиональной основе. А именно бегать на лыжах, играть в футбол в команде сборной города. Я понял, что мне не хватает скоростных качеств, поэтому я решил изучить беговую дисциплину- спринт.

Спринт — совокупность легкоатлетических дисциплин, где спортсмены соревнуются в беге на короткие (спринтерские) дистанции по стадиону. Спринтом считаются дистанции до 400 метров включительно. В программу Олимпийских игр включён гладкий бег на 100, 200 и 400 метров у мужчин и женщин, эстафетный бег 4 по 100 и 4 по 400 метров у мужчин и женщин.

Проблема: плохая техника бега на короткие дистанции.

Цель: Изучение основ беговой дисциплины «Спринт» с точки зрения физики для улучшения техники бега и результатов на соревнованиях.

Гипотеза: если я изучу законы физики, то смогу улучшить технику бега.

Доказать или опровергнуть гипотезу смогу, решив следующие задачи:

1. Познакомиться с определением «спринт», его видами и правильной техникой;

2. Выявить какие законы физики применяются в беге на короткие дистанции;

3. Найти советы для улучшения техники бега;

4. Провести комплекс тренировок, направленные на улучшение спринта, с учетом выявленных законов физики;

5. Создать видеоролик с рекомендациями.

Объект: Техника бега с точки зрения физики.

Предмет: Физические законы, используемые при беге на короткие дистанции «спринте».

Методы: наблюдение, моделирование, опрос, анализ, синтез.

Продуктом моего индивидуального проекта будет видеоролик. Он станет интересен, как бегунам любителям, для улучшения техники бега, так и профессионалам, которые смогут узнать, какие законы действуют в «спринте».

Основная часть

Определение «спринт», его виды и техника

Начать работу над проектом я решил со знакомства с определением «спринт». Из литературы я узнал, что спринт в беге – это короткий, высокоинтенсивный забег на максимальной скорости, обычно на дистанцию от 30 до 400 метров. Спринт – это дисциплина, требующая не только физической подготовки, но и развитых психических качеств, таких как концентрация, решительность и умение справляться с эмоциональным давлением.

Таблица 1 Основные правила беговой дисциплины

Вывод: таким образом, для спринта в беге существуют базовые правила, как и для других спортивных дисциплин. (см. Приложение I)

Виды бега и техника

Затем я решил узнать какие виды бега бывают. Изучив информацию в сети интернет, я был удивлен их многообразию. Основных видов бега всего три:

• бег с пятки,

• бег с носка

• естественный бег на всю стопу.

Техника выполнения дисциплины спринт и другие виды представлены в Приложении II.

Так как я решил изучить спринт подробно, разбирать его я начал с бега на носок. Это и называют спринтерским бегом. (см. Приложении II)

Физические законы, применяемые для спринта

Спринт – это сложный вид спорта, в котором задействовано множество физических законов. Понимание этих законов помогает спортсменам оптимизировать свою технику и достигать лучших результатов.

Вот некоторые из ключевых физических законов, применяемых в спринте:

Вывод: Все эти физические законы тесно взаимосвязаны. Например, закон Ньютона о движении определяет, как сила мышц влияет на ускорение, а закон сохранения энергии объясняет, как эта энергия преобразуется в скорость. Биомеханика помогает оптимизировать движения для максимального использования этих законов.

Понимание этих физических законов позволяет тренерам и спортсменам разрабатывать эффективные тренировочные программы, совершенствовать технику бега и достигать наилучших результатов в спринте.

Советы и упражнения для улучшения спринта

На следующем этапе моей работы мне требовалось узнать какие упражнения помогают для улучшения спринта.

За помощью я обратился к своему тренеру. Основываясь на этих советах, сделал подборку лучших упражнений.

Таблица 2

Вывод: таким образом, в таблице представлены упражнения для улучшения техники спринта, основанные на физических законах.

Проведение недельного комплекса тренировок

Сделав подборку упражнений и проведя беседу, по совету тренера, с воспитанниками секции по улучшению техники спринта за счет физических законов, было принято решение о проведении мною недельного комплекса тренировок.

Была определена группа испытуемых – младшие ребята из моей секции, количество которых составляло 7 человек.

Вместе с тренером я составил тренировочный план, представленный в Приложение V. Комплекс тренировок проходил с 16.12.2024г по 22.12.2024г.

Мною были взяты результаты спринта на 30 метров и на 100 метров перед тренировочным комплексом и на эти же дистанции после проведения тренировочного комплекса, состоящие из трех забегов, чтобы увидеть эффект тренировок, основанных на физических законах.

Я составил две таблицы с результами спринта до тренировочного комплекса и после, а затем сравнил результаты чтобы посмотреть прогресс.

Таблица 3

Вывод: первоначальный срез технических качеств показывает что предстоит работа над техникой бега и взрывными качествами спортсменов

Таблица 4

Проанализировав результаты выполнения дисциплины «спринт», я заметил значительный прогресс почти у всех участников. Результат бега на короткие дистанции значительно увеличился, что может говорить о действенности тренировочной программы на взрывные и технические качества спортсменов.

Поговорив с ребятами, я выявил наиболее эффективные упражнения:

1. Вынос бедра из выпада

2. Жим Бедром с лавочки на одной ноге

3. Присед на одной ноге

4. Баллистика стопы

5. Ягодичный мостик на одной ноге

6. Низкая разножка

7. Запрыгивания на тумбу

8. Выпрыгивания из полуприседа

Создание видеоролика с рекомендациями

Решив начать работу, я понял, что не знаю ничего о создании видеоролика. Поэтому я начал с поиска информации о видах и критериях оформления видеороликов, искать нужную мне информацию буду в интернет – источниках.

Из источников я понял, что видеоролик или видеоклип (от английского clip) — непродолжительная по времени художественно составленная последовательность кадров. Видеоклипы наиболее часто применяются для рекламы товаров и услуг и для визуального сопровождения аудиокомпозиций на телевидении. Искусство съёмки и монтажа видеоклипов выделяют как отдельный короткометражный подвид киноискусства. Клипы обычно имеют более «дробный» монтаж, по сравнению с короткометражным кино, и в них более часто используются спецэффекты.
Узнав эту информацию, мне предстояло создать видеоролик соответствующий критериям.

Теперь мне нужно было решить вопросы: «Где сделать мой продукт?», «В какой программе?», «Какая из них лучше всего подойдёт для моего уровня создания роликов?». Все эти вопросы возникли из-за того, что я никогда не делал видеоролики, но знал, что его можно легко сделать в приложении «Wondershare Filmora 14».

Теперь я начал создавать видеоролик:

Для начала я определился с видеоматериалами, картинками и упражнениями, которые являются основой для моего продукта. Далее я просмотрел обучающее видео. Я старался повторить все действия, которые выполнял автор видео. У меня получился примерный набросок ролика, в котором были видеоматериалы с тренировок, упражнения из сети интернет и картинки. Так я сделал видеоролик.

Заключение

Законы физики повсюду, исключением не является и спорт. Однако мало кто знает, что с помощью упражнений, основанных на физических законах, можно улучшить технический уровень бегуна.

Проведя свое исследование, я:

• Изучил определение «спринт»;

• Выявил какие законы физики применяются в «спринт»;

• Нашел советы для улучшения техники;

• Выявил наиболее эффективные упражнения для улучшения техники;

• Провел тренировочный комплекс, направленный на улучшение «спринта»;

• Создала видеоролик с рекомендациями.

Список интернет-источников:

1. Правила соревнований по легкой атлетике https://www.sravni.ru/enciklopediya/sport/pravila-sorevnovanij-po-legkoj-atletike/

2. Спринтерский бег и его особенности https://marathonec.ru/sprint-beg/

3. Виды бега: какие бывают и чем отличаются https://www.sportmaster.ru/media/articles/10516752/?utm_referrer=https://ya.ru/

4. Применение законов физики в спортивном беге https://studopedia.net/11_25644_primenenie-zakonov-fiziki-v-sportivnom-bege.html

5. Спринтерский бег и его особенности https://marathonec.ru/sprint-beg/

6. Как быстрее бегать на короткие дистанции https://ru.wikihow.com/быстрее-бегать-на-короткие-дистанции

7. Урок Как Монтировать Видео в Wondershare Filmora https://rutube.ru/video/2d338e37a0966e21278463ad910d2833/?&utm_source=embed&utm_medium=referral&utm_campaign=logo&utm_content=2d338e37a0966e21278463ad910d2833&utm_term=yastatic.net%2F&referrer=appmetrica_tracking_id%3D1037600761300671389%26ym_tracking_id%3D18198225459616524421

Приложение I

Основные правила

1. Старт:

* Спортсмены занимают стартовую позицию на стартовых колодах.

* Старт производится по сигналу стартового пистолета.

* Фальстарт: Несанкционированный старт до сигнала пистолета (или преждевременное движение) приводит к дисквалификации спортсмена.

2. Бег:

* Спортсмен должен бежать по своей дорожке, не пересекая ее границы.

* Запрещается мешать другим спортсменам.

* Техника бега должна быть максимально эффективной для достижения наилучшего результата (короткие шаги, высокая частота, активная работа рук).

3. Финиш:

* Финиш определяется моментом пересечения финишной линии любой частью тела бегуна.

* В случае спорных ситуаций применяется фотофиниш.

4. Экипировка:

* Спортсмены должны быть одеты в спортивную форму, соответствующую правилам соревнований.

* Использование запрещенных материалов или устройств не допускается.

5. Поведение:

* Спортсмены обязаны соблюдать правила спортивной этики и уважать своих соперников и судей.

* Не допускаются действия, направленные на получение преимущества нечестным путем.

6. Судейство:

* Судьи следят за соблюдением правил и принимают решения о дисквалификации в случае нарушения.

* Судьи фиксируют результаты и определяют победителей.

Дополнительные правила:

• В некоторых соревнованиях могут применяться дополнительные правила, например, касающиеся использования стартовых блоков или количества попыток.

• Организаторы соревнований имеют право вносить изменения в правила в соответствии с международными стандартами.

Важно:

• Знание правил спринта необходимо для всех участников соревнований.

• Соблюдение правил обеспечивает честную и справедливую конкуренцию.

• Нарушение правил может привести к дисквалификации.

Приложение II

Как избежать ошибок во время пробежки

Следите за положением тела:

Голову нужно держать прямо, не запрокидывать ее и не опускать вперед (это может вызвать боли в шее и увеличить нагрузку на спину и плечи).

Руки должны быть согнуты под прямым углом, а локти — находиться как можно ближе к телу. Можно представить условную вертикальную линию, которая проходит по центру туловища: руки не должны ее пересекать. Пусть плечи будут расправлены и расслаблены, а пальцы собраны вместе, но не сжаты в кулаки.

Осанка ровная, верхняя часть туловища стабильная. Не стоит раскачиваться или отклоняться назад. Замахи до противоположного плеча создают лишнюю нагрузку, нарушают баланс.

Постановка стоп

Бег с приземлением на носок:

Эту технику используют спринтеры: так они развивают большую скорость. Приземление на носок, перекат и отталкивание без участия пятки позволяют экономить энергию и бежать быстрее.

Для этой техники важны выносливость и развитые икроножные мышцы — на них приходится огромная нагрузка. Поэтому техника «с носка» не подойдет начинающим бегунам

Бег с приземлением на всю стопу:

Это естественные движения, при которых стопа опускается ровно под центр тяжести тела. Корпус должен быть расслаблен, колени — согнуты, тогда перекат на носок будет легким и плавным.

Для успешного исполнения этой техники важно иметь развитые стопы, ахиллово сухожилие и сильные икроножные мышцы. Лучше всего использовать легкую обувь с низкой подошвой: стопа, связки и сухожилия выполняют роль естественного амортизатора

Спринт – это бег на короткие дистанции (до 400 метров) с максимальной скоростью. Он требует взрывной силы, координации и правильной техники. Понимание физических принципов, лежащих в основе спринта, позволяет оптимизировать тренировки и достичь максимальных результатов.

* Стартовый разгон – ключевой момент спринта.

* Принцип: преобразование потенциальной энергии (напряжение мышц) в кинетическую (движение).

* Физика: Использование силы отталкивания от стартовых колодок, применение законов Ньютона (2-й закон: F=ma).

Фаза ускорения: наращивание скорости:

* Цель: достичь максимальной скорости за кратчайшее время.

* Физика: Постепенное увеличение длины шага и частоты шагов. Роль силы инерции.

аза максимальной скорости: поддержание темпа

* Цель: поддерживать максимальную скорость до финиша.

* Физика: Оптимальное соотношение длины и частоты шагов. Роль аэродинамики (сопротивление воздуха).

Биомеханика бега: взаимодействие мышц и суставов

* Роль мышц ног (квадрицепсы, икры, бицепсы бедра) в создании силы отталкивания.

* Работа суставов (коленных, тазобедренных, голеностопных) для обеспечения эффективного движения.

• Изображение: Схема или иллюстрация, демонстрирующая работу мышц и суставов во время бега (можно найти в интернете или создать самостоятельно).

Факторы, влияющие на скорость

* Сила мышц.

* Гибкость и эластичность.

* Координация движений.

* Аэродинамика.

• Изображение: График или диаграмма, демонстрирующая влияние каждого фактора на скорость (можно найти в интернете или создать самостоятельно).

Ключевые особенности спринта в беге:

• Максимальная скорость: Главная цель – развить максимальную скорость и одерживать её в течение всей дистанции.

• Мощность и взрывная сила: Спринтеры используют мощные мышцы ног и туловища для быстрого старта и ускорения.

• Техника бега: Правильная техника, включающая положение тела, длину шага и частоту, играет важную роль в достижении максимальной скорости.

• Короткие дистанции: Спринты обычно проводятся на коротких дистанциях, что требует от спортсменов максимальной концентрации и выносливости.

• Быстрый старт: Успешный старт – это ключ к успеху в спринте. Спортсмены используют специальные стартовые блоки для быстрого ускорения.

Приложение III

Физические формулы

В рамках проекта, изучающего различные техники бега с точки зрения физики, можно использовать ряд формул для анализа движения, энергозатрат и влияния внешних факторов.

1. Кинематика и Динамика:

• Скорость:

* v = Δs/Δt (где v - скорость, Δs - изменение расстояния, Δt - изменение времени)

• Ускорение:

* a = Δv/Δt (где a - ускорение, Δv - изменение скорости, Δt - изменение времени)

• Сила:

* F = m*a (где F - сила, m - масса, a - ускорение)

• Сила тяжести:

* Fg = m*g (где Fg - сила тяжести, m - масса, g - ускорение свободного падения)

• Сила реакции опоры:

* N = Fg (в случае вертикального движения)

• Сила трения:

* Ff = μ*N (где Ff - сила трения, μ - коэффициент трения, N - сила реакции опоры)

2. Работа и Энергия:

• Работа:

* W = F*s*cos(α) (где W - работа, F - сила, s - перемещение, α - угол между силой и перемещением)

• Кинетическая энергия:

* Ek = 1/2 * m * v² (где Ek - кинетическая энергия, m - масса, v - скорость)

• Потенциальная энергия:

* Ep = m * g * h (где Ep - потенциальная энергия, m - масса, g - ускорение свободного падения, h - высота)

• Механическая энергия:

* E = Ek + Ep

• Мощность:

* P = W/t (где P - мощность, W - работа, t - время)

• Энергозатраты:

* (зависит от техники бега, скорости, массы тела, рельефа местности, и может быть рассчитана с помощью различных формул и моделей, например, формулы Пенна или метода газоанализа)

3. Влияние внешних факторов:

• Влияние уклона:

* Изменение потенциальной энергии: ΔEp = m*g*Δh (где Δh - изменение высоты)

* Изменение работы мышц при подъеме/спуске.

• Влияние ветра:

* Изменение сопротивления воздуха: Fw = 1/2 * ρ * Cd * A * v² (где Fw - сила сопротивления воздуха, ρ - плотность воздуха, Cd - коэффициент сопротивления, A - площадь поверхности, v - скорость ветра)

• Влияние поверхности:

* Изменение коэффициента трения: μ (зависит от типа поверхности)

4. Биомеханика бега:

• Длина шага: (зависит от скорости бега и индивидуальных особенностей)

• Частота шагов: (зависит от скорости бега и индивидуальных особенностей)

• Время контакта с опорой: (зависит от скорости бега и техники бега)

• Угол отталкивания: (зависит от техники бега)

• Угол постановки стопы: (зависит от техники бега)

Примечания:

• Некоторые из этих формул являются упрощенными моделями и могут не учитывать все нюансы движения бегуна.

• Важно помнить, что эти формулы являются инструментом для анализа, а не единственным критерием оценки эффективности техники бега.

Приложение IV

«Тренировочный план»

Приложение V

Словарь

Спринт — совокупность легкоатлетических дисциплин, где спортсмены соревнуются в беге на короткие (спринтерские) дистанции по стадиону. Спринтом считаются дистанции до 400 метров включительно. В программу Олимпийских игр включён гладкий бег на 100, 200 и 400 метров у мужчин и женщин, эстафетный бег 4×100 и 4×400 метров у мужчин и женщин.

Разми́нка — вводная часть тренировки. Подготавливает человека к более интенсивным физическим нагрузкам. Выполнение разминки может предохранять спортсмена от травм и является важной частью тренировки.

Разминка может состоять из любой физической нагрузки, способной значительно повысить частоту сердечно-сосудистых сокращений: бег трусцой (на воздухе или просто в помещении на месте), занятия на велосипеде (обычном или стационарном), прыжки через скакалку и другое.

Разминка (или растяжка) бывает:

• Динамическая растяжка состоит из пампинга — вы принимаете позу и начинаете тянуться до точки, в которой чувствуете мышечное натяжение, затем возвращаете мышцы в исходное положение, то есть в исходную длину. Далее повторяете процедуру. Динамическая растяжка увеличивает силовые показатели перед «взрывной» силовой тренировкой или во время отдыха между подходами

• Статическая растяжка подразумевает растягивание мышцы до точки, в которой вы чувствуете мышечное натяжение, и последующее сохранение данного положения на некоторое время. Такая растяжка безопасней динамической, однако она отрицательно сказывается на силовых показателях и показателях в беге, если её проводить до тренировки

Заминка — это физическая активность, осуществляемая после тренировки. Ее структура и интенсивность могут быть разными — от комплекса упражнений на растяжку до сессии на беговой дорожке или велотренажере. Продолжительность заминки зависит от типа тренировки, объемов полученной нагрузки и может составлять от пяти минут до получаса.

Заминка нужна для того, чтобы «выйти» из агрессивного режима тренировки, постепенно расслабить мышцы, вернуть в норму дыхание и пульс, успокоить центральную нервную систему в целом.

По распространенной точке зрения, заминка также помогает уменьшить крепатуру, однако четких доказательств этому нет.

Плиоме́трика — спортивная методика, использующая ударный метод; в современном смысле — прыжковые тренировки. Плиометрика используется атлетами для улучшения спортивных результатов, которые требуют скорости, быстроты и мощи. Плиометрика иногда используется в фитнесе и является одним из основных элементов тренировок по паркуру. В противоположность изометрическим упражнениям, плиометрические упражнения используют взрывные, быстрые движения для лучшего проявлениямышечной силы и проявления быстроты. Эти упражнения помогают мышцам развивать наибольшее усилие за наименьший возможный промежуток времени.

 Мышцы кора — это целый комплекс мышц от грудной клетки до колен, включающий в себя: • прямые и косые мышцы живота, • мышцы спины, • мышцы тазового дна, • ягодичные и трапециевидные мышцы. Тренировки, в которых задействуются мышцы кора, чаще всего относятся к функциональному тренингу. Упражнения выполняются с собственным весом, поэтому вы можете делать их в домашних условиях. Поддержание тонуса этих мышц обеспечит вам здоровый позвоночник, правильную осанку и сделает вас более сильным и выносливым. Мышцы кора часто задействованы в упражнениях, где вы находитесь в нестабильном положении, например: • упражнения с фитболом, планка на фитболе; • ягодичный мост; • различные виды планки (боковая, в динамике, на локтях, на ладонях); • упражнения на пресс; • наклоны на одной ноге; • скручивания. Упражнения на группы мышц кора должны составлять не менее 20% от вашей тренировки, чтобы нагрузка была равномерной и полноценной.