Научно-практическая конференция по физике Физика и спорт

Муниципальное образовательное учреждение

«Мортовская средняя (полная) общеобразовательная школа»

Елабужского муниципального района

Реферат

Выполнили: ученицы 7 класса

Мортовской средней школы

Фархутдинова Зиля и

Габдуллина Ляйсан

Руководитель: учитель физики

Смехова Светлана Михайловна

с. Морты

2009

Содержание

1. Введение ……………………………………………………………………3

2. Основная часть ……………………………………………………………4

   1. Фигурное катание …………………………………………………………. 4

   2. Фехтование ………………………………………………………………….5

   3. Футбол глазами физика ………………………………………………….…6

   4. Альпинизм ………………………………………………………….………8

   5. Бег …………………………………………………………………………... 9

   6. Почемучка ………………………………………………………………….10

   7. Науке способствовал спорт ……………………………………………….11

3. Заключение ……………………………………………………………….13

4. Библиография ……………………………………………………………14

1. Введение.

Физика - одна из самых древних наук о природе, дающая как фундаментальные знания о существовании и развитии материального мира, так и наиболее простые и общие представления об окружающей действительности.

Citius, altius, fortius! ( Быстрее, выше, сильнее!) - эти три латинских слова, ставшие спортивным девизом, выбиты на олимпийских медалях. Однако на пути к спортивным достижениям и к олимпийскому золоту стоят преграды, обуславливаемые проявлением тех или иных физических явлений и закономерностей. С другой стороны, правильное использование соответствующих физических законов может помочь спортсмену в достижении успеха. Таким образом, знание законов физики необходимо даже спортсменам, тренерам, спортивным врачам и др.

Каждый из нас знает, какое важное место занимает в жизни человека спорт. Но далеко не все задумывались над вопросом, какова связь между спортом и физикой, как развитие физической науки влияет на совершенствование спортивных достижений. Нет, спорт без науки и, в частности, без физики бессилен.

В работе по данному направлению предлагается отразить материал о прямом и косвенном влиянии физических закономерностей на спортивные достижения.

2. Основная часть.

2.1. Фигурное катание и конькобежный спорт.

Физика является незаменимым другом фигуристов. Каждому из нас приходилось видеть один из красивейших элементов фигурного катания - пируэт, но далеко не каждый догадывается о том, что этот элемент основан на точном расчете. В этом случае «работает» закон сохранения количества движения.
Полный момент количества движения состоит из момента количества движения корпуса и момента количества движения вытянутых рук. При опускании рук их момент уменьшается до нуля, при этом увеличивается момент количества движения корпуса, в результате чего возрастает скорость вращения.

Резкие движения ног при толчке вызывают появление момента сил, стремящихся повернуть корпус человека вокруг вертикальной оси. Поэтому конькобежец в такт движению ног размахивает руками так, чтобы движение соответствующих рук и ног было в противофазе. При таком движении рук возникает момент сил, противодействующий моменту сил, обусловленному движением ног, и компенсирующий его.

2.2 Фехтование

Фехтование - один из древнейших видов боевых искусств. Однако как спорт фехтовальное искусство развивается с начала ХVII века в Италии, Испании и Франции. В России же оно появляется в начале ХVIII века, когда Петр I ввел в армии обязательное изучение приемов штыкового боя и, кроме того, сделал фехтование на шпагах обязательным для придворных. В это время для русского дворянства фехтование стало считаться одним из основных средств физического воспитания.

В боях на шпагах схватка не анализируется, а укол присуждается на основании показаний электрофиксаторов. В соревнованиях на рапирах и саблях поражаемая поверхность спортсмена покрыта токопроводящей курткой. Электрорапира и электрошпага имеют контактный наконечник, который соединен проводками, идущими в желобе оружия, с розеткой, находящейся внутри гарды.
Перед боем фехтовальщик присоединяет свое оружие к личному шнуру, который проходит под курткой. Этот шнур соединяется с катушкой, автоматически сматывающей провод и соединенной с центральным аппаратом, фиксирующим уколы и удары зажиганием ламп и звуковым сигналом. В 1990-е гг. ФИЕ стало успешно внедрять аппарат, работающий без катушек-сматывателей. Когда рапирист или шпажист наносит укол, головка наконечника «утапливается», что приводит к зажиганию ламп аппарата, находящегося со стороны его противника. В соревнованиях саблистов сигналы фиксируются, когда сабля участника с определенной силой приходит в контакт с электропроводящей курткой соперника (то есть когда спортсмен наносит удар или укол). Аппарат устроен таким образом, что уколы, нанесенные в гарду или по непоражаемой поверхности, не регистрируются. В боях на рапирах действительные уколы фиксируются зажиганием красной лампы с одной стороны и зеленой лампы с другой стороны, недействительные уколы - зажиганием белых ламп. При фехтовании на рапирах и саблях аппарат не показывает преимущества времени нанесения укола одним фехтовальщиком перед временем нанесения укола другим фехтовальщиком, и поэтому при зажигании одновременно красной и зеленой ламп судья в соответствии с правилами решает, кому из участников засчитывается укол. В фехтовании на шпагах зажигаются только красные и зеленые лампы. Аппарат показывает, кто из участников нанес укол раньше, поэтому при зажигании лампы судья присуждает укол тому из спортсменов, с чьей стороны она зажглась, а при зажигании двух ламп присуждается обоим участникам по уколу. Для того чтобы уколы, нанесенные в пол, не фиксировались аппаратом, поле боя покрывается токопроводящей (чаще всего металлической) дорожкой.

2.3. Футбол глазами физика

Футбол - одна из наиболее популярных спортивных игр на нашей планете.

Среди ученых больше других увлекались этой игрой физики. Достаточно упомянуть таких корифеев науки, как англичане Ф. Астон и Э. Резерфорд, датчанин Н. Бор (в свое время он был даже запасным вратарем сборной Дании по футболу) и француз Ф. Жолио-Кюри. Все они - нобелевские лауреаты.

Почему среди ученых футбол больше всего привлекал внимание именно физиков?

Прежде всего потому, что для этой игры нужно иметь высокую быстроту реакции и мышления. К тому же футбол представляет собой яркую и многовариантную демонстрацию такого распространенного в природе явления как удар, законы которого объясняет физика.

С развитием общества спортивные игры совершенствуются, в том числе и за счет лучшего использования возможностей человеческого организма. Резерв развития футбола - использование в игровых ситуациях достижений биофизики и других естественных наук. Рассмотрим имеющиеся для этого предпосылки.

Человеческий организм располагает 639 различными мускулами. Учитывая возможности перемещения корпуса тела, головы и конечностей, человек с помощью мускулов мог бы совершить 107 различных движений, т. е. имел бы, как говорят, 107 степеней свободы движения. Однако реализовать одновременно все степени свободы нельзя; космонавт, например, в условиях невесомости и без скафандра может распорядиться 39 степенями свободы, в то время как в скафандре - лишь 36. От числа степеней свободы, которые человек может реализовать, зависит ловкость, с которой он управляет своим телом.

Тренируясь с целью овладения большим количеством степеней свободы движения, футболист приобретает техническое преимущество над менее подготовленным противником.

Поскольку, в мускулах человека происходит прямое преобразование химической энергии в механическую, мускулы имеют высокий КПД - порядка 80-90 %, что значительно выше КПД тепловых машин. Но КПД всего организма составляет лишь 20 %, поскольку его величину снижают малоэффективные процессы в желудке. Если же человек повысит до максимального предела целесообразность, четкость и быстроту движений, КПД может быть поднят до 25 %. Отметим, что при высокой четкости и быстроте движений человек в течение нескольких секунд может развивать с помощью мускулов мощность, превышающую среднюю мощность лошади, однако при длительной работе мускулы устают и уменьшают отдачу. В итоге за полный рабочий день мощность человека может составить примерно лишь 1/12 лошадиной силы. Ясно, что футболисты должны учитывать в игре эти

возможности человеческого организма.

Для совершенствования техники обращения игроков с мячом, повышения силы и точности удара применяется скоростная киносъемка процесса взаимодействия футболиста и мяча; она выявляет такие его фазы, которые не фиксирует глаз, но которые могут оказаться полезными, чтобы сделать это взаимодействие более эффективным, например, для успешного выполнения такого сложного удара, как "сухой лист" (навесной удар с вращением мяча и с искривлением траектории его движения в горизонтальной или вертикальной плоскости в результате вращения).

Особо следует сказать о важности быстроты реакции в футболе. В первую очередь это относится к игре вратаря. Оценить быстроту его реакции можно, зная, что для людей и многих животных верхним пределом быстроты реагирования служит время, необходимое нервной клетке для приема информации, которое составляет 0,01 с; когда объект зафиксирован глазом, мозг распознает его за время " 0,05 с. Известно также, что один из главных биоритмов мозга (а-ритм) приходится на диапазон частот 8-13 Гц или среднюю частоту ~ 10 Гц, которой соответствует период, равный 0,1 с; он характеризует бодрствование мозга -такое его состояние, когда он еще не вступил в работу, но полностью к ней подготовлен. Таким образом, быстрота реакции вратаря может находиться в пределах 0,1-0,05 с. А поскольку мигание глаз осуществляется с частотой 0,2-0,5 Гц (это медленный процесс в сравнении с быстротой реакции нервных клеток), вратарь не должен мигать при пробивании ему пенальти.

И еще: обычно, чем талантливее человек, тем быстрее он мыслит; это качество важно и в футболе: от быстроты реализации возникшей у футболистов в ходе игры идеи нередко зависит исход состязания. Быстрота игрового мышления участников футбольной встречи - одно из важных условий успешного ее развития и завершения.

Таким образом, футбол - игра не только атлетическая, но и интеллектуальная.

2.4. Альпинизм.

Альпинизм - восхождение на высокие горы. Непосредственное достижение горной вершины - только одна из целей, которые ставит себе человек, проникая высоко в горы и осваивая их.

На традиционный вопрос жителей равнины: "Зачем люди ходят в горы?" - существуют десятки правдивых мнений: самоутверждение и красота, новые формы общения и коллективного преодоления трудностей, стремление к активному взаимодействию с природой, здоровый отдых, поиск новых впечатлений и знаний, наконец, самые разнообразные научные и хозяйственно-прикладные вопросы. Несомненен оздоровительный аспект занятий альпинизмом - все горные "стадионы" раскинулись на свежем воздухе. Участие в походах и восхождениях требует разносторонних знаний и физической подготовки. В соревнованиях по альпинизму можно завоевать золотые медали чемпионов.

Каждый вид спорта имеет свои специфические особенности, альпинизм в этом смысле не исключение. Альпинисты работают на большой высоте, и метеорологические параметры этой среды обитания значительно отличаются от равнинных и ставят организм человека в непривычные условия и требуют специальной адаптации.

При подъеме на высоту атмосферное давление понижается: чем выше над уровнем моря, тем меньше атмосферное давление. При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений, некоторое падение кровяного давления, наблюдаются также изменения в крови в виде увеличения количества красных кровяных телец.

В основе неблагоприятного влияния пониженного атмосферного давления на организм лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода. В результате этого кровь недостаточно насыщается кислородом и не обеспечивает в полном объеме доставку его органам и тканям, что приводит к кислородному голоданию. Быстро развивающееся кислородное голодание затрагивает клетки головного мозга, что вызывает головокружение, тошноту, расстройство координации движений, понижение памяти, сонливость. Практика показывает, что подъем на высоту более 4500 м, где атмосферное давление ниже 430 мм рт.ст., без подачи кислорода для дыхания переносится тяжело, а на высоте 8000 м (давление 277 мм рт. ст.) человек теряет сознание.

Для определения высоты подъема и атмосферного давления применяются приборы - альтиметры. Они помогают альпинистам тренироваться и достигать успехов без риска для здоровья.

2.5. Бег

Для достижения результатов в спорте необходимо много и упорно работать: систематически выполнять физические упражнения, рационально сочетать режимы тренировки и отдыха, грамотно питаться. Эти задачи спортсмену помогают решить тренер, врач и различные аппараты, работа которых основана на физических законах.

Частота сердечных сокращений - это физиологический показатель интенсивности физических нагрузок, эффективности воздействия тренировочных упражнений, внешних условий и эмоционального состояния на сердце и организм. Частота пульса надежно и точно регистрируется мониторами сердечного ритма - пульсомерами. Данный прибор состоит из нагрудного пояса-передатчика и наручного приемника ("часов"). Передатчик воспринимает с поверхности грудной клетки, поступающие от сердца электрические импульсы, и передает их на "часы".

Благодаря монитору сердечного ритма можно сознательно "управлять" работой сердца, изменяя интенсивность физической нагрузки: повышать ее при низкой частоте пульса или снижать - при высокой ЧСС, таким образом, прибор обеспечивает непрерывный контроль соответствия ЧСС цели тренировочного занятия.

Пульсометры содействуют решению ключевых вопросов общей и специальной физической подготовки спортсменов, оздоровительной тренировки не спортсменов:
- прогнозируют готовность спортсмена к тренировке,
- оценивают уровень физического здоровья человека (максимум потребления кислорода),
- контролируют режим тренировки по ЧСС, времени, расходу калорий,
- определяют скорость (время) восстановления ЧСС,
- информируют о влиянии внешних или внутренних факторов на ритм сердца,
- запоминают информацию с целью последующей передачи данных в персональный компьютер или мобильный телефон для анализа результатов и ведения дневника тренировок.

А знаете ли вы о существовании автоматического тренера? Круг стадиона через каждые 50 метров размечен флажками. Вместо тренера у бровки дорожки поставлен небольшой аппарат. Это звуковой лидер. Он работает как метроном, четко отсчитывая секунды.
В тот момент, когда бегун должен поравняться с флажком, раздается звонок, звуковой лидер помогает бегуну тренироваться самостоятельно, отрабатывать технику бега.

2.6. Почемучка

Почему прыгать в высоту легче "перекатом", чем "прямо"?

Ответ. В прыжке "перекатом" человек не так высоко поднимает центр тяжести своего тела, как в прыжке "прямо", поэтому совершает и меньшую работу против силы тяжести.

Камень и теннисный мяч ударяют палкой. Почему мяч при прочих равных условиях летит дальше камня?

Ответ. Удар палки о мяч можно считать упругим. При ударе о камень часть энергии палки расходуется на работу по созданию неупругой деформации самой палки в месте соприкосновения её с камнем. Поэтому камень получает меньшую скорость, чем мяч.

Лезвия беговых коньков делаются более тонкими, чем лезвия коньков других видов (например, хоккейных). Почему?

Ответ. Чтобы увеличить давление на лёд и обеспечить появление водяной прослойки при больших скоростях движения.

Почему конькобежец, чтобы остановиться, ставит коньки под углом друг к другу?

Ответ. Увеличиваются силы сопротивления, сообщающие конькобежцу, отрицательное ускорение.

Как ослабляют силу удара тяжёлого мяча, когда ловят его руками?

Ответ. Сила удара мяча зависит от времени, в течение которого скорость его падает до нуля. Если, коснувшись рукой мяча, двигать руку по направлению полёта с замедлением, то можно ослабить силу удара мяча.

При приземлении после прыжка с некоторой высоты необходимо приседание. Прыжок на "вытянутых" ногах опасен для здоровья человека. Почему?

Ответ. Необходимо уменьшение скорости на возможно большем пути; тогда ускорение будет малым, значит, и сила, сообщающая телу это малое отрицательное ускорение и вызывающая остановку движения, будет невелика

2.7. Науке сопутствовал спорт

Пьер и Мария Кюри запомнились современникам не только титанической работоспособностью, но и прагматичным отношением к собственному здоровью, умением отдыхать. Когда они поженились, Пьер сам настоял на нормальном режиме в семье. И обосновал это предельно просто: здоровье легко расплескать, а собрать очень трудно. На восстановление утраченных позиций попросту не хватит времени, ведь его и так недостает для работы! А потому супруги Кюри не жалели часов, посвящаемых активному отдыху, спорту.

Вот строки из письма Марии сестре Брониславе: «Уже несколько недель, как мы живем в Кемпе, и мне бы следовало рассказать тебе о здешней жизни, скажу только, что живем чудесно... Иными словами, воды сколько хочешь: и для купания, и для катания на лодках, что приводит меня в восхищение. Учусь грести и уже делаю успехи, а купание - идеально...»

Еще в 1884 г. когда Мария Склодовская служила гувернанткой, она научилась уверенно держаться на воде и ездить верхом. В девичестве много играла в шахматы и любила по нескольку часов в день гулять на свежем воздухе. Ну а с заморозками приходили новые увлечения. Мария отлично каталась на коньках, любила с ветерком проехаться в конной упряжке. Ей было не занимать азарта. Характер девушки, а лучше сказать, жизненное кредо определилось с юных лет: во всем и везде достигать вершин…

Теперь о Пьере. «Спорт для него был одновременно трансформатором и аккумулятором», - утверждает известный исследователь Анатолий Юсин. Когда Пьер и Мария поженились, у них в доме не было ровным счетом ничего, за исключением... двух сверкающих велосипедов, купленных в день обручения на деньги, подаренные одним из родственников. Летом, вырываясь из душного и пыльного Парижа, супруги исколесили все пригородные шоссе. Посторонним казалось, что мужчина и женщина соревнуются друг с другом, так отчаянно нажимали они на педали... Но! Эти легендарные велосипедные прогулки никоим образом не нарушали ритм их лабораторных исследований. Наоборот, делали их более продуктивными.

Теперь уже можно констатировать: досуг, отдых на свежем воздухе, активные занятия физическими упражнениями явились факторами, подвигнувшими ученых на великие открытия.

Между тем их жизнь текла тем же чередом, что и до всемирной известности. После напряженной работы - активный отдых для восстановления сил и укрепления здоровья. Велосипедные прогулки по окрестностям, пешие походы по горам, в лес... Эти приятные занятия органически сочетались с научной работой.

Газеты называли выдающихся физиков «колдунами природы», обыватели же не могли взять в толк, как «эта пара, передвигающаяся на спицах, вдруг совершила революцию в науке». Подобно нынешним дачникам, Мария и Пьер любили по выходным наведываться к своим старикам. Родители Пьера жили в Со - предместье Парижа. И ученые добирались до этого местечка своим ходом - на велосипедах. Поездом же пользовались в исключительных случаях, когда дождь основательно размывал проселочные дороги.

Переутомленные изнурительной работой по извлечению чистого радия, Кюри пытаются наверстать упущенное и поправить здоровье, с головой окунуться в спорт. И вот зимой 1903 г. они наконец выбираются в Альпы. Суровая природа гор, головокружительные спуски - все это производит на них неповторимое впечатление. Именно спорт явился для супругов тонизирующим средством, позволившим снять напряжение последних лет.

После смерти Пьера, ежедневно, в любую погоду Мария с обеими дочерьми отправлялась в дальние прогулки, все трое выполняли много физических упражнений. Позже в саду появились портик, трапеция, кольца и канат. Повзрослев, обе девочки стали ревностными ученицами гимнастической школы, к радости матери много раз завоевывали первые призы в упражнениях на снарядах.

В 1911 г. Мария вместе с дочерьми отправилась в путешествие в Закопане. Все трое много ездили верхом на лошадях, штурмовали вершины Татр. Чтобы воспитать в дочерях мужество и отвагу, Мария всегда шла впереди группы, демонстрируя бесстрашие. Учила Ирэн и маленькую Еву не бояться грозы.

В 1920 г. здоровье Марии резко пошатнулось. Болезни обступили со всех сторон. Помимо очков Мария стала носить черные перчатки, которые до конца жизни так никогда и не снимала. Они скрывали маленькие белые язвы на руках - следы радиоактивного облучения. Но даже в эти годы (а Марии было уже под семьдесят) она не оставляла тренировок. Часто ездила кататься на коньках в Версаль, много ходила, купалась, не отставала от дочерей на лыжне. Умерла Мария 4 июля 1934 г. в санатории на юге Франции. Ее последние слова были сказаны младшей дочери Еве: «Мне принесли пользу не лекарства, а чистый воздух, высота...

Заключение.

Трудно переоценить значение спорта в жизни современного человека. Спорт - это здоровье. Спорт - это зрелище. В напряженном темпе сегодняшней жизни немаловажное значение имеет физическое состояние человека. Здоровый, тренированный человек легче выдерживает нагрузки на работе и в учебе, больше успевает сделать, меньше устает. Спортивный образ жизни - залог целенаправленного формирования личности; развития силы воли, духа, здоровья, гармонии с окружающим миром.

Множество предыдущих примеров доказали что для освоения спортивных вершин не достаточно лишь одной физической подготовки. Нет, спорт без науки и, в частности, без физики бессилен. Трудно себе представить, например, хоккей без электронного табло и без счетчика времени игры, крупные легкоатлетические соревнования без точнейшего контролера на старте и информатора на финише.

Весь спорт основан на законах физики, отличное знание которых ведет к достижению нужных результатов.

Библиография

1. В.П. Синичкин, О.П. Синичкина, Внеклассная работа по физике. - Саратов.: Лицей, 2002.

2. А.С. Малиновский, Физика в спорте. - Петербург.: Дом, 1995.

3. П.Н. Иванов, Спортивные достижения.- М.: Издательство, 2003

4. Н.В. Кожевник, Физкультура и спорт. - М.: Дрофа, 1999.

5. В.И. Ельник, Необычные учебные материалы по физике. - М.: Школа-Пресс, 2001.

6. Материалы из Интернета