Реферат на тему: "Физика футбола". Физика в футболе

Реферат на тему: "Физика футбола"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя Общеобразовательная школа №26 с углубленным изучением отдельных предметов»

Научное общество учащихся

Секция: естественно-математических дисциплин

Тема: Физика футбола

Выполнил: Тетерин Сергей

ученик 7 «В» класса школы №26

Руководитель:

Евдокимов Сергей Анатольевич

Абакан

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Содержание

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Не давно, на глаза мне попалась газетная вырезка, о взаимосвязи науки и спорта. Достаточно упомянуть такой вид спорта, как метание копья. Где с помощью физики, этот вид спорта сделали более упрощённым. А добились это с помощью перемещения центра тяжести, чем непременно занимается физика. Но речь пойдёт не об этом...

Меня заинтересовала связь науки и спорта не спроста. И отчасти я должен отдать должное той статье, которая и дала мне толчок к написанию этой работы. Футбол - любимый вид спорта для меня, а физика предмет, которым очень сильно увлечён, и к этому сочетанию я проявил удвоенную заинтересованность. И так, начнём...

Введение

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

Среди ученых больше других увлекались этой игрой физики. Это ещё один фактор, который меня непременно удивил. Достаточно упомянуть такие личности 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. Так же выяснилось, что футбол, одна из самых популярных и исследуемых игр, среди учёных физиков. И после выше изложенного мной, передо мной встал вопрос и следующие цели.

• Почему же именно внимание физиков больше всего привлекает этот вид спорта?

• Можно ли использовать знания физики в игре и, если можно то, как?

Эти два вопроса и стали целью моей первой, серьёзной исследовательской работы. Но для того чтобы найти ответ на эти вопросы нужно узнать о взаимосвязи футбола и физики, что их объединяет. И есть ли вообще эта взаимосвязь. Поэтому были поставлены следующие задачи для' данной работы.

• Какие законы физики применимы для футбола?

• Выяснить, что привлекает физиков в футболе

• Выяснить, целесообразно ли применять знания физики в футболе или лучше использовать только свой опыт и тренировку.

И так все знают, что футбол это командная игра, происходящая в реальности, а, следовательно, для неё характерны основные физические величины (сила тяжести и трения, инерции и инертности, а так же многие друге законы). И так, цели поставлены, вопросы заданы, начнём теоретическую часть.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Трение

'Чего только не делает сила трения...

Первое о чём я бы хотел поговорить - это трение. Для всех видов спорта и не только для них важно трение. В чём это проявляется в футболе? На мой взгляд, самым главным является то, что в разную погоду, на разных площадках будут разные поверхности и, зная это и силу трения, которая будет действовать на мяч, игроку будет проще играть. Уже перед началом игры он будет знать, на что обратить внимание, какую форму, размер и тип шипов и бутс выбрать ему для данного матча, т.к. от этого зависит очень многое.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Сила Магнуса

Мало попасть по воротам, нужно ещё

промахнуться по вратарю!

Второе - сила Магнуса. В футболе одним из коварных ударов для вратаря считается так называемый «сухой лист». Похожий удар применяется в теннисе и других играх с мячом. При этом ударе мяч в полёте быстро вращается, и его траектория становится значительно сложнее по сравнению с траекторией мяча, посланного обычным ударом. Предвидеть, куда полетит такой крученый мяч, неопытному спортсмену довольно трудно. «Виновата» во всём сила Магнуса, проявляющаяся при движении закрученного вдоль своей оси симметрического тела - мяча, цилиндра и т.п. Конечно, футболист, даже не зная об этом эффекте, может неплохо закрутить мяч, но неопытному новичку, на мой взгляд, было бы неплохо узнать сначала немного теории, даже для собственного интереса, а уже после перейти к усиленным тренировкам. Кстати, для этого случая есть небольшой интересный факт из реальной жизни. Истинные болельщики наверняка помнят штрафной удар бразильца Роберто Карлоса на турнире во Франции летом 1997 года. Мяч был установлен примерно в 35 м от ворот соперников, ближе к правому краю поля. После удара Карлоса мяч полетел далеко в правую сторону, облетел «стенку» в метре от нее и заставил пригнуть голову подающего' мячи мальчика. После этого чудесным образом мяч повернул влево и влетел в верхний правый угол ворот - к изумлению игроков, вратаря и представителей СМИ. Ученые долгое время считали это невозможным для повторения, но вскоре объяснили это с помощью уже немного известной нам силы Магнуса.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Удар

«Забить» гораздо проще, чем попасть.

Третье - удар. Футбол это яркая и многовариантная демонстрация такого распространенного в природе явления как удар, законы которого объясняет физика. Ударом в механике называется кратковременное взаимодействие тел, в результате которого изменяются их скорости. Ударная сила зависит, согласно закону Ньютона, от эффективной массы ударяющего тела и его ускорения.

Если рассматривать удар во времени, то взаимодействие длится очень короткое время - от десятитысячных, до десятых долей секунды. Ударная сила в начале удара быстро возрастает до наибольшего значения, а затем падает до нуля. Максимальное ее значение может быть очень большим. Однако основной мерой ударного взаимодействия является не сила, а ударный импульс.

Иногда спортсмен наносит два удара с одной и той же скоростью, а сила удара оказывается различной. Это происходит из-за того, что ударная масса неодинакова. Величина ударной массы может использоваться как критерий эффективности техники ударов. Поскольку рассчитать ударную массу довольно сложно, то эффективность ударного взаимодействия оценивают как отношение скорости снаряда после удара и скорости ударного элемента до удара. Этот показатель различен в ударах разных типов. Зависит, он и от веса спортсмена.

Некоторые спортсмены, владеющие очень сильным ударом (в боксе, волейболе, футболе и др.), большой мышечной силой не отличаются. Но они умеют сообщать большую скорость ударяющему сегменту и в момент удара взаимодействовать с ударяемым телом большой ударной массой.

Многие ударные спортивные действия нельзя рассматривать как «чистый» удар, основа теории которого изложена выше. В теории удара в механике предполагается, что удар происходит настолько быстро и ударные силы настолько велики, что всеми остальными силами можно пренебречь. Во многих ударных действиях в спорте эти допущения не оправданы. Время удара в них хотя и мало, но все-таки пренебрегать им нельзя; путь ударного взаимодействия, по которому во время удара движутся вместе соударяющиеся тела, может достигать 20-30 см.

Координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям:

• Сообщение наибольшей скорости ударяющему звену к моменту соприкосновения с ударяемым телом. В этой фазе движения используются те же способы увеличения скорости, что и в других перемещающих действиях

• Увеличение ударной массы в момент удара. Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего сегмента путем одновременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения. Например, в боксе и карате сила удара правой рукой увеличивается примерно вдвое, если ось вращения проходит вблизи левого плечевого сустава, по сравнению с ударами, при которых ось вращения совпадает с центральной продольной осью тела.

Время удара настолько кратковременно, что исправить допущенные ошибки уже невозможно. Поэтому точность удара в решающей мере обеспечивается правильными действиями при замахе и ударном движении. Тактика спортивных состязаний нередко требует неожиданных для противника ударов («скрытых»). Это достигается выполнением ударов без подготовки (иногда даже без замаха), после обманных движений (финтов) и т. п. Биомеханические характеристики ударов при этом меняются, так как они выполняются в таких случаях обычно за счет действия лишь удаленных от туловища сегментов конечностей.

Удар - одна из важнейших составляющих игры без него не обойтись и как писал Кювье: "Удалившись от удара, мы не сможем составить ясной идеи об отношениях между причиной и действием" Знать механику удара тел -значит уметь предвидеть, какова будет скорость соударяющихся тел после их столкновения, что является очень важным для футболиста. А также, по мнению некоторых источников, удар является одним из самых притягательных для физиков, хотя и не одно только это.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Движение тела под углом к горизонту

Сила без движения — это мертвая сила.

Пока слон стоит на месте, можно сколь

угодно долго удивляться его размерам, но

так и не узнать,, насколько он силен.

Четвертое, что я хотел бы отметить и очень подробно рассмотреть, а также это будет началом к ответу на третью, поставленную мною задачу, является движение мяча под углом к горизонту, А главное в данном случае, что я бы хотел рассмотреть это зависимость высоты, времени, дальности от угла полёта.

У многих футболистов (у новичков и любителей в основном, потому что те, кто занимается футболом профессионально, знают это из практики) возникает вопрос, как пнуть мяч, чтобы он пролетел дальше или как хорошо навесить. На эти вопросы легко может ответить физика, и это я бы хотел осветить более подробно.

Зная кинематику и произведя небольшие расчёты, практически каждый может ответить на эти вопросы.

Слева даны две формулы (1) и (2), они являются основными для данной темы. На самом графике находятся две формулы одна из них для нахождения времени падения, а другая гласит, что время падения (3) равно половине всего времени. Главное надо помнить, что тело, брошенное под углом к горизонту (также как и брошенное горизонтально) участвует одновременно в двух движениях: в равномерном по горизонтали (по инерции) и в равноускоренном по вертикали (под действием силы тяжести).

Траектория результаты движения - парабола. Отсюда можно сказать, что вывести формулы для этих движений не сложно, главное помнить некоторые формулы кинематики или знать, как их выводить. Формулы (3) и (4) показывают зависимость дальности полёта, высоты подъема и угла. Они были получены после небольших преобразований

Из графиков видно, что, увеличивая угол, мы увеличиваем высоту полёта, одновременно уменьшая дальность и наоборот.

Дальность полета получим из первой формулы. Дальность полета - это значение координаты х в конце полета, т.е. в момент времени, равный/«. Подставляя значение (t0) в первую формулу, получаем:

(6)

Из этой формулы видно, что наибольшая дальность полета достигается при значении угла бросания, равном 45 градусов.

Наибольшую высоту подъема брошенного тела можно получить из второй формулы. Для этого нужно подставить в эту формулу значение времени, равное половине времени полета (2), т.к. именно в средней точке траектории высота полета максимальна. Проводя вычисления, получаем

(7)

Из уравнений (1) и (2) можно получить уравнение траектории тела, т.е. уравнение, связывающее координаты х и у тела во время движения. Для этого нужно из первого уравнения выразить время:

и подставить его во второе уравнение. Тогда получим:

Это уравнение является уравнением траектории движения.

На рисунке выше приведены данные для полёта мяча в безвоздушном пространстве. Из них видно, что на одно и то же расстояние можно бросить тело(с одинаковой начальной скоростью) двумя способами - так называемая навесная и настильная баллистические траектории, а также видно, что максимальная дальность будет при угле в 45 градусов.

Но с последним я не соглашусь (именно в футболе), потому что недавно натолкнулся ещё на одну статью под названием «Полет футбольного мяча противоречит законам физики». В ней говорилось, что «чтобы футбольный мяч пролетел большее расстояние и с более высокой скоростью, его нужно направлять под углом 25-30 градусов от поверхности земли, хотя это и противоречит законам физики. К такому выводу пришли ученые британского университета Brunei University Николас Лин торн и Дэвид Эверетт, которые посвятили разгадке этого феномена специальное исследование, пишет издание Nature (полный текст на сайте Inopressa.ru).

Специалисты лишь подтвердили то, что многие футболисты и так знают на практике: когда нужно сделать удар как можно дальше и сильнее, математические принципы не всегда применимы. Однако Линторн и Эверетт готовы дать несколько советов футбольным тренерам по поводу того, как наилучшим образом исполнять дальний навесной удар.

Каждый студент-физик знает: для того, чтобы получить максимальную дальность выстрела при стрельбе из артиллерийского орудия, наклон ствола должен составлять 45 градусов от земли. Но футболисты, равно как игроки в гольф, метатели копья и метатели диска, обычно используют траекторию, имеющую угол намного меньше - 30-35 градусов. Игроки выработали такую траекторию в результате длительной практики.

"Мы не можем объяснить, почему эффективная траектория является такой необычной", - говорит Линторн. Он и Эверетт исследовали футбольный навес, изучив кадры видеосъемки футболистов, выполняющих этот удар под различными траекториями. Затем они попытались описать полученные данные о скорости мяча, расстоянии, на которое он пролетел, и времени его полета, в виде .математических уравнений.

Это дало исследователям возможность найти самый оптимальный угол, под которым нужно направлять мяч, чтобы тот пролетел наибольшее расстояние. Оказывается, он должен составлять от 20 до 35 градусов. Информация о результатах исследования опубликована в журнале Sports Biomechanics!.

Почему же здесь наблюдаются такие большие отличия от традиционной механики? По словам Линторна, все дело в том, что традиционная механика не учитывает особенности строения костей и мышечной структуры человеческого тела, а они позволяют приложить большую силу к мячу, который летит под более низким углом, чем под более высоким. -Поэтому мяч, летящий под более низким углом, имеет более высокую скорость. А скорость - это главный фактор, определяющий дальность полета.

Иногда имеет значение не дальность удара, а время полета мяча. Например, когда нужно быстрым пасом застать противника врасплох. Ученые установили, что в этом случае траектория должна быть на несколько градусов ниже. Это почти не изменит дальность, но может изменить время полета, а сэкономленные десятые доли секунды порой приобретают решающие значение в ходе матча.

"Навесные удары широко практикуются в футболе, - говорит Линторн. - В большинстве футбольных команд есть игрок, специализирующийся на таких ударах". Знание того, как мастера осуществляют эти навесы, может помочь тренерам понять, что им не следует применять некоторые правила физики для достижения оптимального результата.

Возможно, самую большую ценность из этого исследования извлекут школьные учителя - с его помощью легко повысить у детей интерес к физике. Ведь все, что имеет отношение к спорту, вызывает у учеников большой интерес, отметил Линторн.»

Я полностью согласен с приведённой выше статьёй, и это уже ни раз замечалось мною во время тренировок. Раньше я не мог понять, почему же так происходит и почему происходит расхождение с механикой, но после прочтения этой статьи всё стало на свои места.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Дополнительно

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.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Заключение

Пусть на футболе мы враги,

Но здесь не место для потерь

И что вы ты не говорил

No one like,, us we don’t care!

И так. Абсолютно ясно, что футбол напрямую связан с физикой. От самых простых явлений как трение, которое дети проходят в 7 классе, до силы Магнуса, которую знают не многие (не считая физиков). Многое, конечно, зависит от человека, который играет в эту игру, но знание физики помогает совершенствовать своё мастерство (ну и конечно практика, практика, практика). Ещё многое не известно, так как открытия совершаются, а за ними пойдут новые гипотезы, новые предположения, и новые объяснения траектории полёта мяча и т. п. Но я знаю точно, всё будет зависеть от человека, играющего в эту игру. Эта работа, дала мне очень многое. Я надеюсь, что теперь с помощью, моих новых знаний я повышу своё мастерство, и в сложной ситуации на игре, я воспользуюсь знаниями физики.

На мой взгляд, физиков в этой игре привлекает абсолютно всё. В одной игре совмещено огромное количество законов физики.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Спасибо за уделённое время на мою работу.

В данной работе я использовал материалы:

• Энциклопедия для детей, Физика 1, гл. редактор Аксёнова М.

• Школьный справочник по физике, Гришина Э.Н., Веклюк И.Н.

• Занимательная механика, Перельман Я.И.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение – праздник, а победа - счастье!

Рецензия

Рецензия на работу Тетерина Сергея ученика 7 «В», МБОУ «СОШ №26», города Абакана по теме: «Физика футбола»

В данной работе Сергей предлагает один из вариантов изложения некоторых тем из раздела механики в школьной программе. Материал, который он использует в своей работе, выходит за рамки базового курса, в этом заключается научность данной работы. Тем не менее, материал систематизируется в доступную и интересную для восприятия форму.

Актуальность работы заключается в том, что Сергей предлагает свой вариант изложения некоторых тем из раздела механики в интересной и увлекательной форме, что позволяет использовать его не только на уроках, но и при занятиях спортом. Цели, которые он ставил перед собой, достигнуты: 1) переработка большого материала, 2) использование дополнительной литературы, 3) доступная форма изложения учебного материала, 4) научность и актуальность, 5) систематизация и построение логических связей.

Учитель Высшей категории:

Евдокимов С.А.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

infourok.ru

Футбол глазами физика | Социальная сеть работников образования

Подготовил: ученик 10 «Б» класса

Петров Артём

Руководитель: учитель физики

Тимофеева С.А.

                                                               

                                                            2012 год

Цель:   Изучение законов физики, объясняющих различные игровые ситуации и позволяющих лучше использовать возможности человеческого организма в футболе

Задачи: 

1.Провести тестирование по определению мощности по методике В.Н.Селуянова в средней группе футбольной команды школы.

2.Выявить ребят, которые обладают хорошими скоростно-силовыми качествами.

3.Познакомиться с биографией физиков, игравших в футбол.

4.Рассмотреть значение быстроты реакции при игре.

5.Изучить футбольный удар с точки зрения физики.

6.Изучить движение тела в газе на примере штрафного

удара Роберто Карлоса.

7.Разработать «Советы футболистам»

по сбережению здоровья во время матчей и развитию физических качеств.

 Школа наша участвует в эксперименте по введению профильного обучения и в начале года все ребята 10 класса выбирают профили. Я выбрал физику, потому,  что считаю эту науку интересной и нужной. А ещё у нас есть много спортивных секций. Девочки занимаются гимнастикой и баскетболом. Мальчики  играют  в футбол.  Я помогаю учителю  физкультуры   тренировать среднюю группу школьной  команды.  Я люблю эту игру, так же, как любит её мой папа, старший брат и даже мой младший четырёхлетний брат Илья.

Так вот, однажды на уроке физики  мы решали простую задачу по теме «Закон сохранения импульса»:

« Футболист, сообщил мячу массой 0,5кг скорость 20 м/с ударом ноги, длящемся 0,01с.   С какой силой действует он на мяч?».

 В результате получили силу равную 1000 Ньютонов. Огромная сила! Я читал, что самый сильный удар принадлежит боксёру Майку Тайсону и он находиться в районе 800 Н. Удара такой силы достаточно для того, что бы не только нокаутировать соперника, а и убить, а 1000Н – предел для супертяжеловеса.

 Тогда я впервые задумался о связи физики с футболом. Учитель физики предложила мне вплотную заняться этим вопросом. Я начал собирать материал, искать факты, примеры, исследования  на эту тему.  Так получилась работа, которую я вам представляю.

Тема:  Футбол глазами физика.

Цель:   Изучение  взаимосвязи  физики  и  футбола.

Задачи:

1. Провести  тестирование  по  определению  мощности  по  методике  В.Н.Селуянова  в  средней  группе  футбольной  

команды школы.

2. Познакомиться  с  биографией  физиков,  игравших  в  футбол
3. Рассмотреть  значение  быстроты  реакции  при  игре.
4. Изучить  движение  тела  в  газе  на примере  штрафного удара бразильца Роберто Карлоса.
5. Разработать  «Советы  футболистам».

             Школа наша участвует в эксперименте по введению профильного обучения и в начале года все ребята 10 класса выбирают профили. Я выбрал физику, потому,  что считаю эту науку интересной и нужной. А ещё у нас есть много спортивных секций. Девочки занимаются гимнастикой и баскетболом. Мальчики  играют  в футбол.  Я помогаю учителю  физкультуры   тренировать среднюю группу школьной  команды.  Я люблю эту игру, так же, как любит её мой папа, старший брат и даже мой младший четырёхлетний брат Илья.

Так вот, однажды на уроке физики  мы решали простую задачу по теме «Закон сохранения импульса»:

« Футболист, сообщил мячу массой 0,5кг скорость 20 м/с ударом ноги, длящемся 0,01с.   С какой силой действует он на мяч?».

 В результате получили силу равную 1000 Ньютонов. Огромная сила! Я читал, что самый сильный удар принадлежит боксёру Майку Тайсону и он находиться в районе 800 Н. Удара такой силы достаточно для того, что бы не только нокаутировать соперника, а и убить, а 1000Н – предел для супертяжеловеса.

 Тогда я впервые задумался о связи физики с футболом. Учитель физики предложила мне вплотную заняться этим вопросом. Я начал собирать материал, искать факты, примеры, исследования  на эту тему.  Так получилась работа, которую я вам представляю.

В футбол играли  такие корифеи науки, как Ф. Астон и Э. Резерфорд,  француз Ф. Жолио-Кюри. а  датчанин Н. Бор в свое время  был даже запасным вратарем сборной Дании по футболу. Все они – физики, нобелевские лауреаты.

 Если покопаться в памяти, то можно даже вспомнить постулаты Бора, которые каждый изучал в школе. Он создал первую модель атома, которая хоть и не была полностью верной, зато отыграла важнейшую роль в развитии квантовой механики, стала поворотной в развитии современной физики.

Вспомнив это, вы наверняка задумаетесь: а какое собственно отношение это имеет к футболу? Ответ получится, что весьма даже непосредственное.

Родился Нильс Бор в Копенгагене в 1885 году. Его отец – Христиан Бор – известный ученый-физиолог. С молодых лет Нильс, как и его брат Харальд, показали незаурядные способности к учебе, в частности к математике и физике. Но было у них и другое увлечение. В конце ХІХ столетия в Дании популярность стал набирать футбол. Так как страна находилась очень близко к Великобритании, то она одной из первых переняла эту новую забаву. А Копенгаген, крупный портовый город, преуспел в этом вдвойне. Первый чемпионат Копенгагена (фактически чемпионат Дании, так как в других городах страны сильных команд не наблюдалось) стал проводиться в 1889 году и является первым такого рода состязанием в континентальной Европе. Братья Бор в начале ХХ века выступали в составе клуба «Академик Болдклуб», который был одним из постоянных участников первенства. Команда несколько раз становилась, чемпионом, но всё это происходило немного раньше появления в команде братьев. Нильс Бор был голкипером, а Харальд - полузащитником.

О футбольной карьере Нильса известно не очень много. Вратарем он был, пожалуй, не очень выдающимся. А скорее наоборот - весьма медлительным. О чём свидетельствует и шутливое высказывание Харальда: «Нильс, конечно, играл прекрасно, но частенько запаздывал выйти из ворот». За «Академик» он стоял не регулярно, являясь скорее резервным вратарем, и поэтому высказывание о выступлении Нильса в сборной Дании (или Копенгагена, в то время это была одна и те же команда) скорее враки. В официальных матчах он точно не играл и в заявку сборной на Олимпийские игры не попадал, о чём тоже иногда может быть написано в разных статьях. А вот одна из забавных легенд о Нильсе Боре. Мол, во время матчей вратарь АБ не столько следил за перипетиями матча, сколько думал о физике, а мысли свои записывал…на штанге ворот! Так что квантовая теория вполне могла зародиться на футбольном поле! Конечно же, в науке у Нильса Бора намного большие успехи. А вот о футбольной карьере брата Харальда Бора можно сказать намного больше и конкретней, ведь его смело можно считать одним из лучших полузащитников Европы своего времени! В 1908 году он завоевал «серебро» на Олимпийских играх Лондоне, а в 1910 году он поучаствовал в первой победе Дании над Англией (пускай и Аматороской, которая в то время была не намного слабее первой сборной). После окончания в том же 1910 году университета и защиты докторской диссертации Харальд решил сосредоточиться на научной деятельности, где также преуспел.

О научной деятельности Нильса Бора особо распространятся не стану. Об этом информации полно. Как уже было сказано, он является создателем первой квантовой теории атома, что привела к развитию квантовой механики. Также, внёс значительный вклад в развитие теории атомного ядра и ядерных реакций, процессов взаимодействия элементарных частиц со средой. В 1922 году получил нобелевскую премию. Является одним из наиболее выдающихся физиков ХХ века. Сын Нильса Бора - Оге – также получил нобелевскую премию по физике в 1975 году.   Вот такие выдающиеся умы бывают причастны к любимой игре миллионов.

   Эрнест Резерфорд. Английский физик и химик, член Лондонского королевского общества (с 1824 г.). Родился в Лондоне. Учился самостоятельно. С 1813 г. работал в лаборатории Г. Дэви в Королевском институте в Лондоне (с 1825 г. - ее директор), с 1827 г. - профессор Королевского института. Проводил работу (1824-1830 гг.) по улучшению качества оптического стекла. Предложил тяжелое свинцовое стекло, с помощью которого открыл явление магнитного вращения плоскости поляризации. Установил (1833 г.) количественные законы электролиза. Огромны его заслуги в области физики. Проводил исследования по электромагнетизму. Создатель учения об электромагнитном поле. Ввел понятие диэлектрической проницаемости.Член многих академий наук и научных обществ. Иностранный член Петербургской АН (с 1831 г.).

            Фрэнсис Астон .

В 1893 г. А. поступил в Масонский колледж в Бирмингеме (в настоящее время это Бирмингемский университет), где изучал химию у У.О. Тилдена и П.Ф. Франкленда, а физику – у Дж.Г. Пойнтинга. В 1898 г. он получил стипендию Фостера, что позволило ему возвратиться в Масонский колледж, чтобы вкалывать там вкупе с Франклендом над изучением оптических свойств продуктов замещения винной кислоты. Результаты своих исследований он опубликовал в 1901 г. Но стипендия не давала достаточных средств. Поэтому А., изучив химию брожения, с 1900 по 1903 г. проработал химиком на пивоваренном заводе. В это же время он построил лабораторию в доме своего отца и сконструировал необходимую аппаратуру для измерения электрических разрядов в вакуумных трубках. За эту работу А. был награжден стипендией только что созданного Бирмингемского университета, где с 1903 по 1908 г. он опять работал с Пойнтингом. Здесь А. исследовал явление, известное как «темное пространство Крукса» (названное именем английского химика Уильяма Крукса), т.е. пространство, которое появляется между катодом и отрицательным свечением, возникающим, когда сквозь трубку, содержащую газ под низким давлением, пропускается электрический ток. Он обнаружил, что размеры этого темного пространства пропорциональны давлению и электрическому току и что там, рядом с катодом, существует ещё одно, первичное, темное пространство (оно называется сейчас «пространством Астона»).

    Французский физик Жан Фредерик Жолио родился в Париже. Он был младшим из шести детей в семье процветающего коммерсанта Анри Жолио и Эмилии (Родерер) Жолио, которая происходила из зажиточной протестантской семьи из Эльзаса. В 1910 г. мальчика отдали учиться в лицей Лаканаль, провинциальную школу-интернат, но семь лет спустя после смерти отца он вернулся в Париж и стал студентом Эколь примэр сюперьер Лавуазье. Решив посвятить себя научной карьере, Жолио в 1920 г. поступил в Высшую школу физики и прикладной химии в Париже и через три года окончил ее лучше всех в группе.

Полученный Жолио диплом инженера говорил о том, что в образовании будущего ученого превалировало практическое применение химии и физики. Однако интересы Жолио лежали скорее в области фундаментальных научных исследований, что в значительной мере объяснялось влиянием одного из его учителей в Высшей школе физики и прикладной химии – французского физика Поля Ланжевена. Закончив прохождение обязательной воинской службы, Жолио, обсудив с Ланжевеном свои планы на будущее, получил совет попробовать занять должность ассистента у Марии Кюри в Институте радия Парижского университета.

Жолио последовал совету и в начале 1925 г. приступил к своим новым обязанностям в этом институте, где, работая препаратором, продолжал изучать химию и физику. В следующем году он женился на Ирен Кюри, дочери Марии и Пьера Кюри, которая тоже работала в этом институте. С замужеством фамилия Ирен изменилась на Жолио-Кюри. У супругов родились сын и дочь, и оба они стали учеными. А Жолио, получив степень лиценциата (равносильную степени магистра наук), продолжил свою работу и в 1930 г. был удостоен докторского звания за исследование электрохимических свойств радиоактивного элемента полония.

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 (наука, изучающая действие физических факторов на живые организмы) и других естественных наук.

Рассмотрим имеющиеся для этого предпосылки.

Человеческий организм (Приложение1.) 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  (без стадии превращения химической энергии в тепло - этот процесс протекает в желудке), 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 (это хорошо делают животные-хищники при нападении на жертву),  КПД может быть поднят до 25 %.  Отметим, что при высокой четкости и быстрота 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.

Занимаясь с ребятами на секции, я решил выяснить -  чья мощность больше?

Максимальная мощность спортсмена определяют   несколькими тестами, например:

            -     лестничный тест Маргария,

1.   30-секундный Вингейт-тест на велотренажоре.

В лестничном тесте Маргариа спортсмены разбегаются около 6 м и за тем забегают вверх по ступенькам лестницы. Фиксируется время забегания спортсмена на определенную высоту. В этом случае по формуле можно определить мощность, которую развил спортсмен:

N = (h * m * g) / t,

где h - высота подъема  (м), m - масса спортсмена (кг), t - время забегания до необходимой высоты (с), g=9,8м/с 2     - ускорение свободного падения.

 Например, h=2м, m = 80кг , t = l,5 с, то гда  

  N = (2 * 80*9,81 )/1,5 = 1040 Вт.

Рассчитываю мощность футболистов  средней группы по данной методике:

Ф.И.	Возраст	h   (м)	m  (кг)	t  (с)	N (Вт)
Абрамов А.	12	2	38	1,62	648
Авдейкин А.	12	2	38	1,5	700
Бирюков И.	12	2	44	1,48	891
Горохов С.	12	2	44	1,49	885
Коротков О.	12	2	30	1,51	596
Остапов Е.	12	2	44	1,49	888
Сарбалаев Н.	12	2	44	1,48	891
Сутурин П.	13	2	50	1,49	1006
Смолин Д.	13	2	55	1,5	1100
Спиридонов А.	12	2	34	1,51	675

При педалирова нии с высоким темпом значительная часть энергии расходуется на переме щение ног, поэтому следует рассчитывать не только внешнюю мощность, ко торую преодолевает спортсмен, но и внутреннюю. В соответствии с исследо ваниями В.Н. Селуянова,  внутреннюю мощность, тре буемую на перемещение ног, можно рассчитать по следующей формуле:

Nвнутренняя = к * m* темп 3

где к=0,3 коэффициент, m - масса тела спортсмена,

 темп - максимальный темп педалирования,  об/с  (в физике  частота ν(ню) равная отношению числа оборотов на время вращения    ν=n/t):

Nвнутренняя=k*m* ν3

Рассчитаем внутреннюю мощность футболистов  средней группы по данной методике:

Ф.И	m (кг)	n  (оборотов)	t (с)	N (Вт)
Абрамов А.	35	20	11,35	57
Авдейкин А.	35	20	11,30	58
Азовский В.	45	20	11,50	72
Бирюков И.	44	20	11,20	75
Горохов С.	49	20	11,25	82
Коротков О.	30	20	11,35	49
Остапов Е.	44	20	11,25	74
Сарбалаев Н.	44	20	11,25	74
Сутурин П.	50	20	11,29	83
Смолин Д.	55	20	11,36	90
Спиридонов А.	34	20	11,35	56

По результатам  тестов можно выделить ребят, обладающих высокими скоростно-силовыми  качествами .

Таковыми являются: Смолин Дмитрий, Сутурин Пётр, Сарбалаев Нурлан, Бирюков Илья, Остапов Евгений, Горохов Сергей.

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 верхний предел быстроты реагирования – это время, необходимое нервной клетке, для приёма информации. Оно составляет  0,01с.

 Когда объект зафиксирован глазом, мозг распознаёт его за - 0,05 с.  Известно также,  что один из главных биоритмов мозга  приходится на  среднюю частоту ~ 10 Гц, которой соответствует период, равный 0,1 с;  он характеризует бодрствование мозга – т.е.  такое его состояние, когда он еще не вступил в работу, но полностью к ней подготовлен. Таким образом, быстрота реакции вратаря может находиться в пределах 0,05-0,1 с.

Советы футболистам: поскольку мигание глаз осуществляется с частотой  0,2—0,5 Гц (это медленный процесс по сравнению с быстротой реакции нервных клеток), вратарь не  должен мигать при пробивании ему пенальти.  

Вообще быстро летящий мяч представляет двойную неприятность для вратаря.

  Во-первых,  мяч оказывает большую силу, так как  изменение  импульса   велико, а изменение времени мало. Снова обратимся к нашей задаче.

Решение:

F ∆t= ∆(mυ)

F=∆(mυ)/∆t

F= 0,5 кг. * 20 м/с /0,01с=1000Н

Советы футболистам:  нападающим надевать  бутсы с очень крепким носком.

А вратари должны одеть особые перчатки, и  задерживая мяч следить за тем, чтобы их рука отходила назад для удлинения промежутка времени  ∆t, в течении  которого мяч останавливается.

Во время матчей футболисту редко приходится избегать падений, а значит и связанных с ним травм.

Советы футболистам: По возможности удлините время «приземления», расслабив мышцы и распределяя удар о землю (или пол) на ряд последовательных столкновений, в которых участвовали бы лодыжки, колени, бёдра, рёбра, плечи.

 Опасный спорт! Для ребят – начинающих футболистов я сделал буклет «Будь здоров, футболист!».

Во-вторых, при вращении мяч,  так же как гильзы или пули, отклоняется от прямолинейной траектории.

Истинные болельщики наверняка помнят штрафной удар бразильца Роберто Карлоса на турнире во Франции летом 1997 года. Мяч был установлен примерно в 30 м от ворот соперников, ближе к правому краю поля. После удара Карлоса мяч полетел далеко в правую сторону, облетел «стенку» в метре от нее и заставил пригнуть голову подающего мячи мальчика. После этого чудесным образом мяч повернул влево и влетел в верхний правый угол ворот –  к изумлению игроков, вратаря и  представителей СМИ.

Как объяснить этот трюк с точки зрения физики? Первое объяснение боковому отклонению вращающегося предмета было дано немецким физиком Густавом Магнусом в 1852 году.

Поток воздуха на поверхности мяча превращается из турбулентного в ламинарный. 

Что это такое?  Вспомним механику жидкостей.

Существуют два режима течения газа (жидкости) по трубе.

 Ламинарное течение (сложное) - если вдоль потока каждый выделенный тонкий слойскользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними.

Турбулентное (вихревое)  - если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и  перемешивание газа (жидкости).

Ламинарное течение газа наблюдается при небольших скоростях его движения. Наибольшей скоростью обладает слой, движущийся вдоль оси трубы, скорость остальных слоёв уменьшается.

При турбулентном течении частицы жидкости приобретают составляющие скоростей, перпендикулярные течению газа (жидкости), поэтому они могут переходить из одного слоя в другой. Скорость частиц газа быстро возрастает по мере удаления от поверхности трубы, а затем изменяется довольно незначительно.

Рассмотрим   движение твёрдых тел (мяча) в газе, в частности тех сил, с которыми газ действует на движущееся тело.

В газе  на мяч действуют две силы,  одна из которых  направлена в сторону , противоположную движению мяча (в сторону потока) – лобовое сопротивление, а вторая -  перпендикулярна этому направлению – подъёмная сила.

В результате медленно летящий футбольный мяч подвергается воздействию относительно высокой силы торможения. Но если ударить по мячу достаточно быстро, чтобы воздушный поток вошел в турбулентный режим, тормозящая сила будет незначительной, но возрастёт подъёмная сила. Подъемная сила тянет мяч вверх и вбок, что вызывает эффект Магнуса.

Но в   1976 году Питер Бирман и его коллеги из Имперского колледжа в Лондоне провели серию классических экспериментов с мячами для гольфа. Они обнаружили, что увеличение скорости вращения мяча увеличивает  подъемную силу а, следовательно, и силу Магнуса. На медленно летящий, но быстро вращающийся футбольный мяч будет действовать бóльшая отклоняющая сила, чем на быстро движущийся мяч, вращающийся с такой же скоростью. По мере замедления полета мяча в конце траектории кривая полета становится более ярко выраженной.

Как  объяснить штрафной удар Роберто Карлоса? 

Карлос ударил по мячу внешней стороной левой ноги, чтобы придать мячу вращение против часовой стрелки. Поле было сухим, поэтому скорость вращения оказалась высока, возможно, более 10 оборотов в секунду. Сильный удар внешней стороной ноги позволил придать мячу значительную скорость - свыше 30 м/с. Поток воздуха над поверхностью мяча был турбулентным, что привело к относительно низкому уровню лобового  сопротивления. Где-то через 10 м полета (т.е. недалеко от стенки соперников)  скорость мяча снизилась настолько, что он перешел в ламинарный поток. Это существенно увеличило силу сопротивления, которая еще больше замедлила полет мяча и, в свою очередь, увеличила боковую силу Магнуса, «загибающую» траекторию мяча в направлении ворот.

Советы футболистам:  эффект Магнуса лучше наблюдается  в сухую погоду. Если же погода влажная, все равно можно закрутить мяч, но лучше перед этим просушить мяч и бутсы.

Предположим, что скорость мяча составляет 25-30 м/с, а скорость вращения - 8-10 об/с. Тогда подъемная сила оказывается равной примерно 3,5 Н. Поскольку согласно правилам ФИФА масса мяча должна быть равной 410-450 г, его ускорение составляет 8 м/с. А так как мяч за секунду пролетит 30 метров, то подъемная сила может заставить его отклониться на целых 4 м от обычной прямой линии – вполне достаточно, чтобы вратарю стало не по себе!

 Так что на интуитивном уровне лучшим вратарям приходится понимать в физике гораздо больше,  чем кажется,  на первый взгляд!

Так что лучшим вратарям приходится понимать в физике гораздо больше,  чем кажется,  на первый взгляд!

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. А значит  чемпионы футбола – это талантливые люди. Таким образом, футбол - игра не только атлетическая, но и интеллектуальная, требующая больших знаний в области физики! Играйте в футбол и хорошо учитесь в школе, и тогда про вас обязательно скажут - он талантливый человек!  Желаю успехов и здоровья!

Приложение 1.

Физические параметры человека

(средние значения физических величин)

Скорость пешехода..............................................................1,3 м/с

Сила  сжатия динамометра кистью (в 16 лет) ..................450 Н

удар боксера .........................................................................3 кН

удар ноги футболиста ........................................................8 кН

Предел прочности кости предплечья на сжатие..............170 МПа

Мощность, расходуемая взрослым человеком в процессе

спокойной ходьбы.................................................................310 Вт (270 ккал/ч)

плавания  ...............................................................................580 Вт (500 ккал/ч)

Энергия, получаемая организмом от 1 кг  молока............0,25 МДж (60 ккал)

картофеля   ……………........................................................3.2 МДж (760 ккал)

хлеба    ..................................................................................8.3 МДж (2000 ккал)

риса    ………........................................................................14 МДж (3300 ккал)

масла   ………………...........................................................33 МДж (7900 ккал)

Энергия, необходимая для жизнедеятельности за год   ...4,7 • 109 Дж

Коэффициент полезного действия мускулов     ...............около 20 %

Нормальная температура

тела.......................................................................................    З6,7°С

лба   ........................................................................................33,4°С

ладоней.....................................................................................32,8°С

Масса воды, испаряющейся с поверхности тела за сутки….0,8-2,0 кг

Объем крови, выбрасываемой сердцем за одно сокращение..60 см3

Скорость крови в артериях ...................................................0,5 м/с

Избыточное давление крови в артерия...............16/9,3 кПа  (120/70 мм рт. ст.)

Сила постоянного тока( безопасная).......................................1 мА

Электрическое сопротивление от одной ладони до другой.........4400 Ом

Скорость движения раздражения по нервам    .................... 40—100 м/с

Оптическая сила глаза    ......................................................60 дптр

Угол зрения глаза   …...........................................................130-160°

Диапазон длин волн видимого света    ........................................380—760 нм

Интенсивность света на пороге видимости   у болевого порога........ 0,4 Вт/м2

Расстояние наилучшего зрения   …………..........................................25 см

Угловое разрешение глаза   ……..........................................................1 сек

Число различаемых цветовых оттенков    …….............................до 10 млн.

 Мощность голоса  нормальная     .......................................................5 мкВт  

максимальная     …………………..........................................................2 мВт

Диапазон звуковых частот  

воспроизводимых при разговоре   .................................  85-340 Гц (2 октавы)

слышимых    ........................................................................ Гц-20 кГц (10 октав)

Длительность  нервного импульса    ........................................1 мс

 моргания      ………………………...................................................0,14 с

слухового ощущения   …………….................................................    0,1 с

Расход энергии при различных видах работы (включая основной обмен).

Вид работы	Энерготраты, ккал/мин на 1 кг веса
Бег со скоростью:
180 м/мин	0,1780
320 м/мин	0,320
8 км/ч	0,1357
Беседа сидя	0,0525
Беседа стоя	0,267
Вытирание пыли	0,0411
Гимнастика, вольные движения	0,0845
Одевание и раздевание	0,0281
Глажение белья	0,0323
Домашняя работа	0,0530
Езда на велосипеде на работу	0,1142
Прием пищи сидя	0,0236
Писание писем и т. д.	0,0240
Произнесение речи без жестов	0,0369
Подметание пола	0,0402
Работа бетонщика	0,0855
Работа врача-хирурга (операция)	0,0360
Работа в лаборатории стоя (практические занятия)	0,0360
Работа в лаборатории сидя	0,0250
Работа в научной лаборатории	0,0309
Работа каменщика	0,0952
Работа переплетчика	0,0405
Пилка дров	0,1143
Работа плотника	0,0833

Печатание на машинке	0,0333
Работа портного	0,0321
Работа по ремонту сельскохозяйственных машин	0,0533
Работа столяра	0,0571
Работа на счетной машинке	0,0247
Работа текстильщика	0,0460
Работа химика-аппаратчика	0,0504
Работа шахтера (добыча угля комбайном).	0,0500

Таблица расхода энергии (ккал/час) при различных видах деятельности.

Расход энергии ккал/час при различных видах деятельности (для человека среднего возраста весом 60 кг).

	Расход энергии Ккал/час
Сон	50
Отдых, лежа без сна	65
Чтение вслух	90
Делопроизводство	100
Работа в лаборатории сидя	110
Домашняя работа	120-140
Работа в лаборатории стоя	160-170
Спокойная ходьба	190
Быстрая ходьба	300
Бег трусцой	360
Ходьба на лыжах	420
Гребля	150-360
Плавание	180-400
Езда на велосипеде	210-540
Катание на коньках	180-600

Литература:

1. Дж. Мэрион «Общая физика с биологическими примерами»

 Москва, 1986

2. А. В. Пименов, И. Н. Пименова «Биология человека» (В вопросах и ответах) Москва, 1996.

3. «Проблемы биоэнергетики», сборник (12.1985)

5. Детская энциклопедия. Тема №7 «Человек».
6. Библиотека «Квант» К.Ю. Богданов «Физик в гостях у биолога»
7. Журнал «Физика в школе» №4 за1999г.

9)  Журнал «Физика в школе» №5 за1994г.

    10) Т.И. Трофимова «Курс физики» Глава 6. стр63,65.

    11) Э. Рожжерс. «Физика для любознательных».

         Том1.Материя, движение, сила.  Стр 308, 309.

nsportal.ru

Реферат на тему: Физика футбола

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя Общеобразовательная школа №26 с углубленным изучением отдельных предметов»

Научное общество учащихся

Секция: естественно-математических дисциплин

Тема: Физика футбола

Выполнил: Тетерин Сергей

ученик 7 «В» класса школы №26

Руководитель:

Евдокимов Сергей Анатольевич

Абакан

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Содержание

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Не давно, на глаза мне попалась газетная вырезка, о взаимосвязи науки и спорта. Достаточно упомянуть такой вид спорта, как метание копья. Где с помощью физики, этот вид спорта сделали более упрощённым. А добились это с помощью перемещения центра тяжести, чем непременно занимается физика. Но речь пойдёт не об этом...

Меня заинтересовала связь науки и спорта не спроста. И отчасти я должен отдать должное той статье, которая и дала мне толчок к написанию этой работы. Футбол - любимый вид спорта для меня, а физика предмет, которым очень сильно увлечён, и к этому сочетанию я проявил удвоенную заинтересованность. И так, начнём...

Введение

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

Среди ученых больше других увлекались этой игрой физики. Это ещё один фактор, который меня непременно удивил. Достаточно упомянуть такие личности 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. Так же выяснилось, что футбол, одна из самых популярных и исследуемых игр, среди учёных физиков. И после выше изложенного мной, передо мной встал вопрос и следующие цели.

• Почему же именно внимание физиков больше всего привлекает этот вид спорта?

• Можно ли использовать знания физики в игре и, если можно то, как?

Эти два вопроса и стали целью моей первой, серьёзной исследовательской работы. Но для того чтобы найти ответ на эти вопросы нужно узнать о взаимосвязи футбола и физики, что их объединяет. И есть ли вообще эта взаимосвязь. Поэтому были поставлены следующие задачи для' данной работы.

• Какие законы физики применимы для футбола?

• Выяснить, что привлекает физиков в футболе

• Выяснить, целесообразно ли применять знания физики в футболе или лучше использовать только свой опыт и тренировку.

И так все знают, что футбол это командная игра, происходящая в реальности, а, следовательно, для неё характерны основные физические величины (сила тяжести и трения, инерции и инертности, а так же многие друге законы). И так, цели поставлены, вопросы заданы, начнём теоретическую часть.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Трение

'Чего только не делает сила трения...

Первое о чём я бы хотел поговорить - это трение. Для всех видов спорта и не только для них важно трение. В чём это проявляется в футболе? На мой взгляд, самым главным является то, что в разную погоду, на разных площадках будут разные поверхности и, зная это и силу трения, которая будет действовать на мяч, игроку будет проще играть. Уже перед началом игры он будет знать, на что обратить внимание, какую форму, размер и тип шипов и бутс выбрать ему для данного матча, т.к. от этого зависит очень многое.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Сила Магнуса

Мало попасть по воротам, нужно ещё

промахнуться по вратарю!

Второе - сила Магнуса. В футболе одним из коварных ударов для вратаря считается так называемый «сухой лист». Похожий удар применяется в теннисе и других играх с мячом. При этом ударе мяч в полёте быстро вращается, и его траектория становится значительно сложнее по сравнению с траекторией мяча, посланного обычным ударом. Предвидеть, куда полетит такой крученый мяч, неопытному спортсмену довольно трудно. «Виновата» во всём сила Магнуса, проявляющаяся при движении закрученного вдоль своей оси симметрического тела - мяча, цилиндра и т.п. Конечно, футболист, даже не зная об этом эффекте, может неплохо закрутить мяч, но неопытному новичку, на мой взгляд, было бы неплохо узнать сначала немного теории, даже для собственного интереса, а уже после перейти к усиленным тренировкам. Кстати, для этого случая есть небольшой интересный факт из реальной жизни. Истинные болельщики наверняка помнят штрафной удар бразильца Роберто Карлоса на турнире во Франции летом 1997 года. Мяч был установлен примерно в 35 м от ворот соперников, ближе к правому краю поля. После удара Карлоса мяч полетел далеко в правую сторону, облетел «стенку» в метре от нее и заставил пригнуть голову подающего' мячи мальчика. После этого чудесным образом мяч повернул влево и влетел в верхний правый угол ворот - к изумлению игроков, вратаря и представителей СМИ. Ученые долгое время считали это невозможным для повторения, но вскоре объяснили это с помощью уже немного известной нам силы Магнуса.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Удар

«Забить» гораздо проще, чем попасть.

Третье - удар. Футбол это яркая и многовариантная демонстрация такого распространенного в природе явления как удар, законы которого объясняет физика. Ударом в механике называется кратковременное взаимодействие тел, в результате которого изменяются их скорости. Ударная сила зависит, согласно закону Ньютона, от эффективной массы ударяющего тела и его ускорения.

Если рассматривать удар во времени, то взаимодействие длится очень короткое время - от десятитысячных, до десятых долей секунды. Ударная сила в начале удара быстро возрастает до наибольшего значения, а затем падает до нуля. Максимальное ее значение может быть очень большим. Однако основной мерой ударного взаимодействия является не сила, а ударный импульс.

Иногда спортсмен наносит два удара с одной и той же скоростью, а сила удара оказывается различной. Это происходит из-за того, что ударная масса неодинакова. Величина ударной массы может использоваться как критерий эффективности техники ударов. Поскольку рассчитать ударную массу довольно сложно, то эффективность ударного взаимодействия оценивают как отношение скорости снаряда после удара и скорости ударного элемента до удара. Этот показатель различен в ударах разных типов. Зависит, он и от веса спортсмена.

Некоторые спортсмены, владеющие очень сильным ударом (в боксе, волейболе, футболе и др.), большой мышечной силой не отличаются. Но они умеют сообщать большую скорость ударяющему сегменту и в момент удара взаимодействовать с ударяемым телом большой ударной массой.

Многие ударные спортивные действия нельзя рассматривать как «чистый» удар, основа теории которого изложена выше. В теории удара в механике предполагается, что удар происходит настолько быстро и ударные силы настолько велики, что всеми остальными силами можно пренебречь. Во многих ударных действиях в спорте эти допущения не оправданы. Время удара в них хотя и мало, но все-таки пренебрегать им нельзя; путь ударного взаимодействия, по которому во время удара движутся вместе соударяющиеся тела, может достигать 20-30 см.

Координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям:

• Сообщение наибольшей скорости ударяющему звену к моменту соприкосновения с ударяемым телом. В этой фазе движения используются те же способы увеличения скорости, что и в других перемещающих действиях

• Увеличение ударной массы в момент удара. Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего сегмента путем одновременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения. Например, в боксе и карате сила удара правой рукой увеличивается примерно вдвое, если ось вращения проходит вблизи левого плечевого сустава, по сравнению с ударами, при которых ось вращения совпадает с центральной продольной осью тела.

Время удара настолько кратковременно, что исправить допущенные ошибки уже невозможно. Поэтому точность удара в решающей мере обеспечивается правильными действиями при замахе и ударном движении. Тактика спортивных состязаний нередко требует неожиданных для противника ударов («скрытых»). Это достигается выполнением ударов без подготовки (иногда даже без замаха), после обманных движений (финтов) и т. п. Биомеханические характеристики ударов при этом меняются, так как они выполняются в таких случаях обычно за счет действия лишь удаленных от туловища сегментов конечностей.

Удар - одна из важнейших составляющих игры без него не обойтись и как писал Кювье: "Удалившись от удара, мы не сможем составить ясной идеи об отношениях между причиной и действием" Знать механику удара тел -значит уметь предвидеть, какова будет скорость соударяющихся тел после их столкновения, что является очень важным для футболиста. А также, по мнению некоторых источников, удар является одним из самых притягательных для физиков, хотя и не одно только это.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Движение тела под углом к горизонту

Сила без движения - это мертвая сила.

Пока слон стоит на месте, можно сколь

угодно долго удивляться его размерам, но

так и не узнать,, насколько он силен.

Четвертое, что я хотел бы отметить и очень подробно рассмотреть, а также это будет началом к ответу на третью, поставленную мною задачу, является движение мяча под углом к горизонту, А главное в данном случае, что я бы хотел рассмотреть это зависимость высоты, времени, дальности от угла полёта.

У многих футболистов (у новичков и любителей в основном, потому что те, кто занимается футболом профессионально, знают это из практики) возникает вопрос, как пнуть мяч, чтобы он пролетел дальше или как хорошо навесить. На эти вопросы легко может ответить физика, и это я бы хотел осветить более подробно.

Зная кинематику и произведя небольшие расчёты, практически каждый может ответить на эти вопросы.

Слева даны две формулы (1) и (2), они являются основными для данной темы. На самом графике находятся две формулы одна из них для нахождения времени падения, а другая гласит, что время падения (3) равно половине всего времени. Главное надо помнить, что тело, брошенное под углом к горизонту (также как и брошенное горизонтально) участвует одновременно в двух движениях: в равномерном по горизонтали (по инерции) и в равноускоренном по вертикали (под действием силы тяжести).

Траектория результаты движения - парабола. Отсюда можно сказать, что вывести формулы для этих движений не сложно, главное помнить некоторые формулы кинематики или знать, как их выводить. Формулы (3) и (4) показывают зависимость дальности полёта, высоты подъема и угла. Они были получены после небольших преобразований

Из графиков видно, что, увеличивая угол, мы увеличиваем высоту полёта, одновременно уменьшая дальность и наоборот.

Дальность полета получим из первой формулы. Дальность полета - это значение координаты х в конце полета, т.е. в момент времени, равный/«. Подставляя значение (t0) в первую формулу, получаем:

(6)

Из этой формулы видно, что наибольшая дальность полета достигается при значении угла бросания, равном 45 градусов.

Наибольшую высоту подъема брошенного тела можно получить из второй формулы. Для этого нужно подставить в эту формулу значение времени, равное половине времени полета (2), т.к. именно в средней точке траектории высота полета максимальна. Проводя вычисления, получаем

(7)

Из уравнений (1) и (2) можно получить уравнение траектории тела, т.е. уравнение, связывающее координаты х и у тела во время движения. Для этого нужно из первого уравнения выразить время:

и подставить его во второе уравнение. Тогда получим:

Это уравнение является уравнением траектории движения.

На рисунке выше приведены данные для полёта мяча в безвоздушном пространстве. Из них видно, что на одно и то же расстояние можно бросить тело(с одинаковой начальной скоростью) двумя способами - так называемая навесная и настильная баллистические траектории, а также видно, что максимальная дальность будет при угле в 45 градусов.

Но с последним я не соглашусь (именно в футболе), потому что недавно натолкнулся ещё на одну статью под названием «Полет футбольного мяча противоречит законам физики». В ней говорилось, что «чтобы футбольный мяч пролетел большее расстояние и с более высокой скоростью, его нужно направлять под углом 25-30 градусов от поверхности земли, хотя это и противоречит законам физики. К такому выводу пришли ученые британского университета Brunei University Николас Лин торн и Дэвид Эверетт, которые посвятили разгадке этого феномена специальное исследование, пишет издание Nature (полный текст на сайте Inopressa.ru).

Специалисты лишь подтвердили то, что многие футболисты и так знают на практике: когда нужно сделать удар как можно дальше и сильнее, математические принципы не всегда применимы. Однако Линторн и Эверетт готовы дать несколько советов футбольным тренерам по поводу того, как наилучшим образом исполнять дальний навесной удар.

Каждый студент-физик знает: для того, чтобы получить максимальную дальность выстрела при стрельбе из артиллерийского орудия, наклон ствола должен составлять 45 градусов от земли. Но футболисты, равно как игроки в гольф, метатели копья и метатели диска, обычно используют траекторию, имеющую угол намного меньше - 30-35 градусов. Игроки выработали такую траекторию в результате длительной практики.

"Мы не можем объяснить, почему эффективная траектория является такой необычной", - говорит Линторн. Он и Эверетт исследовали футбольный навес, изучив кадры видеосъемки футболистов, выполняющих этот удар под различными траекториями. Затем они попытались описать полученные данные о скорости мяча, расстоянии, на которое он пролетел, и времени его полета, в виде .математических уравнений.

Это дало исследователям возможность найти самый оптимальный угол, под которым нужно направлять мяч, чтобы тот пролетел наибольшее расстояние. Оказывается, он должен составлять от 20 до 35 градусов. Информация о результатах исследования опубликована в журнале Sports Biomechanics!.

Почему же здесь наблюдаются такие большие отличия от традиционной механики? По словам Линторна, все дело в том, что традиционная механика не учитывает особенности строения костей и мышечной структуры человеческого тела, а они позволяют приложить большую силу к мячу, который летит под более низким углом, чем под более высоким. -Поэтому мяч, летящий под более низким углом, имеет более высокую скорость. А скорость - это главный фактор, определяющий дальность полета.

Иногда имеет значение не дальность удара, а время полета мяча. Например, когда нужно быстрым пасом застать противника врасплох. Ученые установили, что в этом случае траектория должна быть на несколько градусов ниже. Это почти не изменит дальность, но может изменить время полета, а сэкономленные десятые доли секунды порой приобретают решающие значение в ходе матча.

"Навесные удары широко практикуются в футболе, - говорит Линторн. - В большинстве футбольных команд есть игрок, специализирующийся на таких ударах". Знание того, как мастера осуществляют эти навесы, может помочь тренерам понять, что им не следует применять некоторые правила физики для достижения оптимального результата.

Возможно, самую большую ценность из этого исследования извлекут школьные учителя - с его помощью легко повысить у детей интерес к физике. Ведь все, что имеет отношение к спорту, вызывает у учеников большой интерес, отметил Линторн.»

Я полностью согласен с приведённой выше статьёй, и это уже ни раз замечалось мною во время тренировок. Раньше я не мог понять, почему же так происходит и почему происходит расхождение с механикой, но после прочтения этой статьи всё стало на свои места.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Дополнительно

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.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Заключение

Пусть на футболе мы враги,

Но здесь не место для потерь

И что вы ты не говорил

No one like,, us we don't care!

И так. Абсолютно ясно, что футбол напрямую связан с физикой. От самых простых явлений как трение, которое дети проходят в 7 классе, до силы Магнуса, которую знают не многие (не считая физиков). Многое, конечно, зависит от человека, который играет в эту игру, но знание физики помогает совершенствовать своё мастерство (ну и конечно практика, практика, практика). Ещё многое не известно, так как открытия совершаются, а за ними пойдут новые гипотезы, новые предположения, и новые объяснения траектории полёта мяча и т. п. Но я знаю точно, всё будет зависеть от человека, играющего в эту игру. Эта работа, дала мне очень многое. Я надеюсь, что теперь с помощью, моих новых знаний я повышу своё мастерство, и в сложной ситуации на игре, я воспользуюсь знаниями физики.

На мой взгляд, физиков в этой игре привлекает абсолютно всё. В одной игре совмещено огромное количество законов физики.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Спасибо за уделённое время на мою работу.

В данной работе я использовал материалы:

• Энциклопедия для детей, Физика 1, гл. редактор Аксёнова М.

• Школьный справочник по физике, Гришина Э.Н., Веклюк И.Н.

• Занимательная механика, Перельман Я.И.

• Универсальный справочник школьника. Книга 2. Раздел физика. Фрадкин В.Е. и Ляпцев А.В.

• Сайт ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/virtlab/text/m2_ 1 .html

• Сайт www.football-expert.ru/stat/polet-futbolnogo-myacha-protivorechit-zakonam-fiziki

• Сайт izverg.ru/training/impact</</p>

Я физик и имею право на сохранение энергии.

Физика футбола Футбол - это мужская война, в которой сражение - праздник, а победа - счастье!

Рецензия

Рецензия на работу Тетерина Сергея ученика 7 «В», МБОУ «СОШ №26», города Абакана по теме: «Физика футбола»

В данной работе Сергей предлагает один из вариантов изложения некоторых тем из раздела механики в школьной программе. Материал, который он использует в своей работе, выходит за рамки базового курса, в этом заключается научность данной работы. Тем не менее, материал систематизируется в доступную и интересную для восприятия форму.

Актуальность работы заключается в том, что Сергей предлагает свой вариант изложения некоторых тем из раздела механики в интересной и увлекательной форме, что позволяет использовать его не только на уроках, но и при занятиях спортом. Цели, которые он ставил перед собой, достигнуты: 1) переработка большого материала, 2) использование дополнительной литературы, 3) доступная форма изложения учебного материала, 4) научность и актуальность, 5) систематизация и построение логических связей.

Учитель Высшей категории:

Евдокимов С.А.

Я физик и имею право на сохранение энергии.

botana.cc

Мастер-класс "Физика и спорт, или Как применять знания физики в спорте"

Разделы: Физика

Цель: выяснить, как правильное использование соответствующих физических законов может помочь спортсмену в достижении успеха.

Презентация.

Статья из “Марийской правды”.

- А в спорте помогает физика? (Развитие науки влияет на совершенствование спортивных достижений).

Спорт без науки и, в частности, без физики бессилен.

Докажем эту мысль на примерах.

- Какими видами спорта занимаются наши учащиеся в школе? (Лыжи, лёгкая атлетика, футбол, баскетбол и т.д.)

Физическая основа бега на лыжах.

Рассмотрим, например, лыжный спорт.

- Что нужно спортсмену, чтобы добиться хороших результатов? (Подходящие физические данные, выносливость, экипировка, умение применять вовремя 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 лыжных видах спорта необходимо учитывать сопротивление воздуха и силы трения. Когда лыжи хорошо скользят то говорят, что они идут ходко, как по маслу.

- Что имеют в виду спортсмены?

- А что имеют в виду физики?

Сила трения скольжения маленькая. И лыжи легко скользят. Сила трения скольжения это сила возникающая между соприкасающимися телами при относительном движении. Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы реакции опоры, от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения.

- Как добиваются хорошего скольжения спортсмены? (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.

- Для чего еще применяют лыжные мази?

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.

- А существует ли 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.

Вывод: для того, чтобы стать чемпионом в лыжном спорте, попасть на Олимпийские игры и получить шанс стать лучшим в мире нужна:

• Огромная выносливость;
• Упорные тренировки;
• Лучшая экипировка;
• Знать и умело применять физические законы и достижения физической науки;

- Теперь давайте попробуем раскрыть секрет популярности коньков среди детей? (Скроется в их чудесной способности скользить по льду.)

Катание на коньках относится к такому уникальному виду двигательной активности, который одновременно является и спортом, и прекрасным отдыхом.

- Почему коньки скользят на льду?

Когда мы стоим в острых коньках на льду, вес нашего тела распределяется по небольшой площади, которую занимают острия коньков. Поэтому мы оказываем на лед сравнительно большое давление. Лед под лезвиями плавится, между ними и льдом образуется тоненькая пленка воды, действующая как смазка. Пленка воды тоньше папиросной бумаги, но без нее не было бы скольжения. Это значительно снижает трение, что позволяет нам легко бегать на коньках.

Чтобы лед таял, недостаточно увеличить давление, нужна еще и дополнительная тепловая энергия. Согласно теории скольжения при движении конькобежца по льду возникают силы трения. Механическая энергия сил трения переходит во внутреннюю энергию льда. Именно за счет повышения внутренней энергии лед в точках соприкосновения с коньком расплавляется, образуется пленка воды, выполняющая роль смазки и облегчающая скольжение.

Физика бега.

Одно из важнейших мест в физическом воспитании учащихся в школе принадлежит бегу.

- Что важно в спринтерском беге? (Стартовый разгон.)

Низкий старт позволяет придать бегуну необходимое ускорение, разогнаться на первых метрах до предельно возможной скорости. Главное - правильно и энергично оттолкнуться под острым углом к беговой дорожке и максимально быстро выполнять движения руками и ногами при выходе со старта.

Стартовый разгон - это участок дистанции, на котором происходит нарастание скорости бега от нуля до максимальной. Во время стартового разгона бегун движется ускоренно. В это время по второму закону Ньютона на него действует сила прямо пропорциональная ускорению и массе тела. Эта сила мешает бегуну набрать наибольшую скорость.

- Как преодолевает эту силу бегун?

Чтобы преодолеть эту силу бегун наклоняет тело вперед. Выводит центр тяжести тела за площадь опоры и облегчает продвижение вперед, происходит наибольшее увеличение скорости. Центр тяжести тела человека находится в нижней части живота.

- Как удержать равновесие?

При наклоне человек не падает до тех пор пока вертикальная линия из центра тяжести проходит через площадь ограниченную его ступнями. Чтобы удержать равновесие на первых шагах старта бегун ставит ноги по двум линиям.

Наиболее оптимальным для школьной практики является такой способ установки стартовых колодок, когда передняя колодка для сильнейшей (толчковой) ноги устанавливается на расстоянии 1,5 стопы от линии старта, а задняя – на расстоянии 1–1,5 стопы от передней (или на расстоянии длины голени от передней колодки). Опорная площадка передней колодки наклонена под углом 45–60°, задняя – под углом 60–80°. Расстояние между колодками по ширине обычно равно длине ступни. В стартовом разгоне туловище бегуна принимает постепенно вертикальное положение, длина шагов возрастает, и к концу разгона становится постоянным. Первый шаг не следует делать большим, он должен быть 4-5 ступней от линии старта. По мере нарастания скорости и удлинения шагов бегун плавно уменьшает наклон туловища. Длина шага на дистанции постоянна 8-9 ступней бегуна.

- Как правильный выбор тактики бега помогает спортсмену победить на соревнованиях?

Забег на 800 метров. Два примерно равных по силам спортсмена Шмыков и Быков используют разную тактику борьбы за первое место. Шмыков первую половину дистанции бежит со скоростью v1 = 11 км/ч, а вторую со скоростью

v2 = 15 км/ч. Быковизбрал другую тактику, он половину времени бежит со скоростью 11 км/ч, а вторую половину времени - 15 км/ч. Кто из них победит в забеге и с каким отрывом?

(Шмыков за 3,8 мин, Быков за 3,7 мин. Шмыков из точных наук изучал только бег и в результате проиграл, отстав от победителя на 0,1 мин примерно 6 сек.)

Ответ. Быков опередил Шмыкова на 6 секунд.

Вывод:

В беге на короткие дистанции добиваются успеха спортсмены, которые владеют:

• Отличной координацией и высокими скоростными способностями;
• Хорошо владеют техникой бега;
• Умеют правильно выбрать тактику бега;

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 англичанин Э. Резерфорд (отец ядерной физики), датчанин Н. Бор (в свое время он был даже запасным вратарем сборной Дании по футболу) Все они – нобелевские лауреаты.

- Почему среди ученых футбол больше всего привлекал внимание физиков?

Прежде всего, потому, что для этой игры нужно иметь высокую быстроту реакции и мышления.

- Можно ли попасть с углового в девятку?

Этот удар в футболе называется “сухой лист”. “Сухой лист” - это навесной удар с вращением мяча и с искривлением траектории мяча движения в горизонтальной или вертикальной плоскости в результате вращения.

Чтобы выполнить этот удар нужно бить не в центр мяча, а сбоку. При этом мяч закручивается, и за счёт разницы давлений мяч будет лететь вверх и вбок.

- А как называется это явление в физике?

Это явление, названо в честь немецкого физика Генриха Густава Магнуса – эффект Магнуса. Суть его в том, что при движении вращающегося тела в потоке воздуха скорость движения среды с одной стороны тела увеличивается, с другой стороны – уменьшается. Разность скоростей приводит к разности давлений (P1 – P2) и, в возникновении перпендикулярной силе Магнуса Fм, действующей на вращающееся тело.Вращающийся объект создаёт в среде вокруг себя вихревое движение. С одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. С другой стороны объекта направление вихря противоположно направлению движения потока, и скорость движения среды уменьшается. Ввиду этой разности скоростей возникает разность давлений, порождающая поперечную силу от той стороны вращающегося тела, на которой направление вращения и направление потока противоположны, к той стороне, на которой эти направления совпадают. Подъемная сила тянет мяч вверх и вбок, что вызывает эффект Магнуса.

Можно рассчитать силы, действующие вовремя хорошо выполненного штрафного удара. Предположим, что скорость мяча составляет 25-30 м/с, а скорость вращения - 8-10 об/с. Тогда подъемная сила оказывается равной примерно 3,5 Н. Поскольку согласно правилам ФИФА масса мяча должна быть равной 410-450 г, его ускорение составляет 8 м/с2. А так как мяч за секунду пролетит 30 метров, то подъемная сила может заставить его отклониться на целых 4 м от обычной прямой линии – вполне достаточно, чтобы вратарю стало не по себе!

- Ещё какими качествами должен обладать футболист?

Особо следует сказать о важности быстроты реакции в футболе. В первую очередь это относится к игре вратаря. Для людей 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.Таким образом, быстрота реакции вратаря может находиться в пределах 0,01 - 0,05 с.

Время реакции человека - это время, за которое человек реагирует на какой-то сигнал, раздражение. “Время реакции (в психологии) – это протяженность от начала сигнала до реакции организма человека на этот сигнал”.

Если позволить вертикально расположенной линейке падать свободно, разжав державшие за её конец пальцы, то она будет свободно падать с ускорением g = 9,8 м/с2 . Если сразу после начала падения линейку поймать, то по её участку “между пальцами” - отметкой, где мы её держали вначале, и, у которой её поймали, можно судить о том, сколько времени она падала. Это и будет время реакции человека.

Порядок выполнения эксперимента.

Если позволить вертикально расположенной линейке падать свободно, то она будет двигаться вниз равноускорено с ускорением g. Если же линейку сразу поймать, то по участку между пальцами – отметками, где мы её удерживали и где поймали, – можно судить о том, сколько времени она падала. Это время и будет временем вашей реакции.

Для проведения эксперимента нужны два человека. Один (находящийся под наблюдением) опирается рукой о стол таким образом, что кисть руки находится вне стола. Между большим и остальными пальцами должно оставаться свободное пространство. Второй участник держит в пальцах верхний конец линейки, а нижний помещен на высоте большого пальца испытуемого. Участник держащий линейку отпускает ее без предупреждения. Задача второго участника – поймать как можно быстрее.

H =

t =

H,см	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
t.с	0,045	0,064	0,078	0,090	0,101	0,111	0,119	0,128	0,135	0,143	0,150	0,156	0,163	0,169	0,175	0,181	0,186	0,192	0,197	0,202

Вывод:

Футбол - игра не только атлетическая, но и интеллектуальная. Футболист должен обладать не только быстротой спринтера, но и выносливостью марафонца. Футболисту нужна большая физическая сила и быстрота реакции и мышления.

Мы с вами проблему поставленную вначале решили. Действительно, спорт без науки и, в частности, без физики бессилен.

Рефлексия.

На слайде вы видите чемодан, мясорубку и корзину. Чемодан – это мне пригодится в моей работе. Мясорубка – информацию переработаю. Корзина – всё выброшу. Поднимите ту карточку, которая лучше всего подойдёт к тому, как вы поступите с полученной информацией.

Литература.

1. Ланина И.Я. Не уроком единым. [Текст] : развитие интереса к физике / Ланина И.Я. – М. : Просвещение,1991.
2. Локтев В. И. Механика и техника “сухого листа” [Текст] / В. И. Локтев, С. М. Агуреев // Молодой ученый. — 2013. — №2. — С. 4-9.
3. Шамбулина В.Н. Физика и спорт [Текст]: метод. указания / В. Н. Шамбулина, Л.Н. Чиркова, Д.А. Зарубин. – Ухта: УГТУ, 2010. – 39 с.
4. Хильневич С.С. Физика вокруг нас [Текст] / Хильневич С.С. – М. : Наука, 1985.

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Физика в спорте – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Дрофа-Вентана

• Участник: Кулинич Елизавета Андреевна
• Руководитель: Рехлецкая Зинаида Гавриловна

Физическая культура играет важную роль в жизни человека. Но многие никогда не задумывались, какая существует связь между физикой и спортом. Есть множество видов спорта: футбол, волейбол, хоккей, баскетбол и т.д. В каждом из них действуют законы физики.

Обоснование выбора темы:

Физическая культура играет важную роль в жизни человека. Но многие никогда не задумывались, какая существует связь между физикой и спортом. Есть множество видов спорта: футбол, волейбол, хоккей, баскетбол и т.д. В каждом из них действуют законы физики.

Недавно подруга рассказала мне историю о том, как они со своим братом зимой катались на коньках. Мне стало интересно, как же фигурное катание и другие виды спорта связаны с физикой. Какие физические законы действуют при занятии спортом? Все ответы на мои вопросы дал учебник физики А.В. Пёрышкина.

Физические явления и спорт

1. Фигурное катание

Фигурное катание – один из самых красивых и элегантных видов спорта. Оно пользуется большой популярностью во всём мире. История этого прекрасного спорта началась много веков назад.

Фигурное катание зародилось в Голландии, в XII—XIV веке. Заниматься им стало возможно после создания железных коньков с двумя ребрами. Но это было не то фигурное катание, к которому мы с вами привыкли. Спортсмены вычерчивали на льду различные фигуры, сохраняя при этом красивую позу.

Физика в фигурном катании: во время движения фигуриста, при соприкосновении конька со льдом возникает сила трения скольжения.

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения.

В учебнике физики (7 класс) А.В. Пёрышкина сила трения рассматривается в §32.

Лёд – это твёрдое вещество. И его молекулы слабо подвижны, однако на его поверхности молекулы намного свободнее, они в 100 000 раз подвижнее, чем внутренние. То есть поверхность льда больше напоминает жидкость, чем твёрдое тело. Это и обеспечивает отличное скольжение коньков по льду.

Законы физики не только объясняют, как человек катается на коньках, они также помогают в создании идеального катка. Секрет для создания идеально ровного катка также объясняется с точки зрения физики. Если начать заливать его с краев, то лед застынет более равномерно. Кроме того, важно разливать воду тонкими слоями, которые застывают быстрее.

Физика является незаменимым другом фигуристов. В этом мы убедились, говоря о трении скольжения.

2. Футбол

Футбол – это один из самых популярных командных видов спорта.

Важную роль в футболе играет быстрота реакции. В первую очередь это относится к игре вратаря.

Точной даты возникновения футбола не известно, но можно с уверенностью сказать, что история футбола насчитывает не одно столетие и затронула немало стран. Игры с мячом были популярны на всех континентах, об этом говорят повсеместные находки археологов.

Физика в футболе: наблюдения и опыты показывают, что скорость тела сама по себе измениться не может.

Футбольный мяч лежит на поле. Ударом ноги футболист приводит его в движение. Но сам мяч не изменит свою скорость и не начнёт двигаться, пока на него не подействует другие тела.

Футбольный мяч, катящийся по земле, останавливается из-за трения о землю.

Под действием другого тела происходит также изменение направления скорости.

При игре в футбол действует явление инерции.

Явление, сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией.

Чем меньше действие другого тела на мяч, тем дольше сохраняется скорость его движения и тем ближе оно к равномерному.

В учебнике физики (7 класс) А.В. Пёрышкина об инерции говорится в §18.

В 1997 году на матче Франции и Бразилии молодой бразильский футболист Роберто Карлос готовился к штрафному удару с 45 метров.

Так как ворота защищала стенка, Карлос попытался осуществить, казалось бы, невозможный удар. Мяч пролетел в стороне от стенки, повернул влево и влетел в ворота.

Как же получился этот удар?

Футболист придал направление мячу, но какая сила заставила мяч повернуться и влететь в ворота. Дело во вращении мяча. Карлос ударил по мячу в правом нижнем углу, из-за чего он взлетел вверх и вправо, вращаясь вокруг своей оси. Сначала мяч двигался как будто по прямой траектории. Перепад давления воздушных потоков заставил траекторию мяча повернуть влево. Так и произошёл один из самых великолепных голов в истории футбола.

3. Хоккей

Хоккей всегда был захватывающе жесткой, быстрой игрой, в которой одинаково интересно быть и зрителем и участником. Она зародилась на замерзших зимних озерах Канады. Но в настоящее время профессиональные хоккеисты играют в закрытых помещениях на искусственном льду.

Физика в хоккее: силовые приёмы – составная значимая часть хоккея. Они направлены на отбор шайбы у соперника.

В результате силовых приёмов игроки сталкиваются друг с другом и отскакивают в стороны в результате контакта. Спортсмен прикладывает силу своего тела к другому игроку и заставляет соперника двигаться в направлении приложенной силы.

Когда игрок ударяется о бортик, он отлетает о него обратно. Иногда игроки сталкиваются на льду на большой скорости и разлетаются в противоположные стороны.

За счёт специальной техники выполнения броска хоккеисты используют силу упругой деформации клюшки для придания шайбе дополнительного ускорения.

Здесь действует закон Гука (об упругой деформации).

Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходной положение, называется силой упругости.

Изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо пропорционально модулю силы упругости.

В учебнике физики (7класс) А.В. Пёрышкина закон Гука рассматривается в §26.

Победу в хоккее легко завоевать, если на службе у игроков и тренеров стоит знание законов физики и наиболее правильное использование этих законов.

4. Настольный теннис

Среди различных игр с мячом настольный теннис – это самая настоящая динамическая тренировка для всего тела, играть в настольный теннис – значит, развивать не только мышцы, но и скорость реакции и мышления.

Сейчас уже сложно сказать в какой именно стране зародился настольный теннис. Некоторые полагают, что впервые настольный теннис появился в Японии или Китае, другие считают, что его родина Франция или Англия. Ряд историков ищет истоки игры в Древнем Риме. Несмотря на все эти споры с уверенность можно сказать, что история тенниса уходит своими корнями в далекое прошлое.

На всех крупнейших соревнованиях по настольному теннису неоспоримыми лидерами являются спортсменами из Китая.

Мяч для настольного тенниса в момент удара ракеткой испытывает такое же ускорение, как и ружейная пуля в момент выстрела.

Физика в настольном теннисе: Какие силы действуют на мячик для настольного тенниса при его полёте?

На теннисный мячик, как и на любое тело на Земле, действует сила тяжести, направленная вниз.

В учебнике физики (7 класс) А.В. Пёрышкина о силе тяжести говорится в §25.

Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.

Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела.

Если мяч для настольного тенниса погрузить в воду, то оно будет всплывать. Почему так происходит?

Потому что на мяч, погружённый в жидкость, действует выталкивающая сила. Эта силы ещё называется архимедовой силой.

В учебнике физики (7 класса )А.В. Пёрышкина об этой силе говорится в §51.

На тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа).

5. Баскетбол

Баскетбол – это командная игра, суть которой заключается в забрасывании мяча в корзину соперника. Баскетбол сейчас является одним из самых популярных в мире видов спорта.

Баскетбол зародился в Соединённых Штатах Америки. Первые игры лишь отдалённо напоминали современный баскетбол.

Самый первый международный матч состоялся в 1904 году.

Физика в баскетболе: Бег – это главное средство передвижение игроков в баскетболе. Во время бега на игрока действуют сила трения и сила тяжести.

В учебнике физики (7 класс) А.В. Пёрышкина сила трения рассматривается в §32, а сила тяжести в §25.

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения.

При прыжке игрок мускулами создаёт такую «силу выталкивания», которая позволяет ему подпрыгнуть и преодолеть силу тяготения.

Притяжение всех тел Вселенной друг к другу называется всемирным тяготением.

Английский учёный Исаак Ньютон первым установил закон всемирного тяготения.

Вывод:

1. С помощью физики и её законов, стало появляться больше видов спорта.
2. Значение физических законов играет большую роль в совершенствовании спортивных достижений.
3.  Спорт без физики бессилен.
4. Физика – важная наука в спорте.

Мой видеоролик: https://yadi.sk/i/X84bWfVe3Jc7uy

drofa-ventana.ru

Формула победного удара

Как законы физики и конструкция футбольного мяча могут способствовать футбольным победам?

Азартно болея на футбольных сражениях, радуясь и приходя в отчаяние от забитых красивых голов, мы не подозреваем, как сильно зависят траектории особо мастерских ударов от законов физики.

Например, крученые мячи всегда вызывают у болельщиков настоящую бурю эмоций. Наверное, каждый мальчишка знает, что такое "сухой лист", и наслышан о мастерах этого удара: Лобановском, Диди, Сальникове и других. Основным признаком удара «сухой лист» является траектория полёта мяча. Изначально мяч летит по сложной дуге и на последнем участке траектории падает резко вниз. Придать такую траекторию мячу можно ударом носка, но классическим принято считать удар внешней стороной стопы. Первым в мире исполнителем «сухого листа», по одной из спорных версий, был капитан команды ЦСКА Григорий Федотов, а название «folha seca» появилось благодаря бразильскому футболисту Диди (Валдир Перейра).

Изобретателем неотразимого удара с углового был легендарный советский форвард Валерий Лобановский. Он пускал мяч с углового по очень крутой траектории - в итоге мяч опускался за спиной вратаря под перекладину. Этот удар долгое время никто не мог повторить. В игре Лобановского подстраховывал мастер верховых атак Олег Базилевич, который мог подправить мяч в прыжке головой. В дуэте они одержали множество побед. Кстати, такой закрученный удар получил свое название и при игре в теннис: теннисисты стараются подать «срезанный» мяч.

Ученым давно известно, что ключевым параметром, отвечающим за управляемость мяча, являются параметры его вращения. Так называемый эффект Магнуса первым описал еще Исаак Ньютон, наблюдавший за полетом теннисного мяча: разные стороны вращающегося в набегающем потоке воздуха мяча обдуваются с разными скоростями. Отклонение вращающихся тел от траектории свободного падения заметили еще во времена, когда при стрельбе использовали пушечные ядра: в 1742 году английский изобретатель Бенджамин Роббинс предположил, что это отклонение связано с вращением пушечного ядра.

Были проведены эксперименты, в которых опытным путем ученые пытались доказать свое предположение. Так, например, в 1830 году стали применять ядра с эксцентрически расположенным центром тяжести. Ядро разнообразно вкладывали в пушку и запускали в намеченную мишень. И каждый раз ядро отклонялось в сторону, что доказало действие на тело воздушных сил. Эффект Магнуса был впервые обнаружен при изучении полета вращающихся артиллерийских снарядов: подъемная сила, действующая со стороны встречного потока воздуха, отклоняет снаряд от линии прицела. Это отклонение должно учитываться при точной стрельбе. Сам же эффект описан немецким физиком  Генрихом Густавом Магнусом в 1853 году и получил его имя. Эффект проявляется на телах вращения и находит свое применение во многих областях - например, в баллистике, в  конструировании воздушных змеев, при разделении смешанных жидкостей на фазы,  в ветроэнергетических установках и даже в судостроении.

Современные исследователи отмечают, что на вращение мяча может влиять неровность его поверхности. Именно этот параметр определяет то, в какую сторону будет закручиваться траектория. Абсолютно гладкий и негладкий мячи, закрученные с одинаковой скоростью, будут отклоняться в разные стороны. В своем исследовании  «Аэродинамика прекрасной игры»  профессор прикладной математики Массачусетского технологического института (США) Джон Буш подчеркивает, что эффект Магнуса может менять свой знак.  Причина кроется в том, как вращающийся мяч увлекает воздух в так называемом пограничном слое. Чем грубее поверхность мяча, тем легче, согласно классическому эффекту Магнуса, отклонить влево закрученный против часовой стрелки мяч. То есть стоит изменить рисунок секций мяча, как тут же изменится распределение давления на него.

Мяч "Джабулани", дизайн которого был разработан компанией Adidas к чемпионату мира 2010 года, был гладким. Грани нового мяча "Бразука", которым играют на мундиале-2014, более чем наполовину длиннее, что делает поверхность менее гладкой и полет более предсказуемым. Еще один интересный эффект, разобранный в статье Буша, возникает, когда футболист запускает мяч с минимальным вращением. В этом случае мяч может лететь, покачиваясь влево-вправо. У бразильцев, играющих в футбол с младенчества, это называют pombo sem asa, или "голубь без крыльев". Такое движение мяча, утверждает Буш, возникает из-за того, что смена режима обтекания в пограничном слое с обеих сторон мяча постоянно происходит в разных точках. "Мяч движется сообразно распределению давления, которое постоянно меняется", — говорит исследователь. Так летел мяч, запущенный на чемпионате-2014 итальянцем Андреа Пирло в матче против англичан. Его удар смутил вратаря, но мяч ударился о перекладину.

Математики и физики – тоже любители футбола. И хотя они пытаются описать законами строгой науки непередаваемую точность и сложность игры, футбол и для них тоже остается футболом – прекрасным и непредсказуемым. 

scientificrussia.ru

---

Смотрите также

• 
  Футбол в японии
• 
  Футбол в болгарии
• 
  Топ в футболе
• 
  Италия испании футбол
• 
  Сборная мира футбол
• 
  Футбол матчи сборных
• 
  Life2Sport американский футбол
• 
  Футбол хакида реферат
• 
  Футбол придумали масоны
• 
  Футбол на корточках
• Оэ кэндзабуро футбол