Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Научные работы / Исследовательская работа "Физика ходьбы"

Исследовательская работа "Физика ходьбы"

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:





ЯМАЛО-НЕНЕЦКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Г. НОЯБРЬСК

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 6»

муниципального образования город Ноябрьск

(МБОУ СОШ № 6)











Физика ходьбы









Автор: Мижиевская Екатерина,

учащаяся 8 б класса, МБОУ СОШ № 6, г. Ноябрьск

Руководитель: Иоха Татьяна Ивановна,

учитель физики МБОУ СОШ № 6, г. Ноябрьск











г Ноябрьск

2016

Оглавление


Введение………………………………………………………………………………..…..5

  1. Основная часть………………………………………………………...………………......6

    1. Всероссийский физкультурно-спортивный комплекс «Готов к труду и обороне» ……………………………………………………………………………………………....6

    2. Кинематика ходьбы……….…………………………………………….……....................7

    3. Динамика ходьбы………………………………………………………………………….7

    4. Энергетика ходьбы…………………………………………………………………...……8

    5. Управление движением…………………………………………………………….……..8

    6. Скандинавская ходьба как вид любительского спорта………………………………....9

  2. Практическая часть………………………………………................................................11

Заключение………………………………………...…………………………………......12

Библиография…………………………………………………….....................................13

Приложение…………………………………………………………................................14

























Паспорт проекта

  • предметное направление: естественные науки

  • возрастная категория (класс): 8 класс

  • секция: исследовательский проект.

  • название проекта: «Физика ходьбы»

  • цель проекта:

Рассмотреть биомеханические закономерности ходьбы, собрать сведения о скорости, темпе, длине шага, необходимые для совершенствования тактики ходьбы.

  • задачи проекта:

  • определить какие силы действуют на человека во время ходьбы;

  • рассмотреть зависимость энергетических затрат при ходьбе;

  • создать презентацию «Скандинавская ходьба как вид любительского спорта», с помощью приложений сервиса Google, которая будет доступна всем пользователям интернет ресурса.

  • аннотация:

содержание

В работе автор обращается к актуальной для школьников проблеме подготовки сдачи нормативов комплекса ГТО для школьников. Работа выполнена на 12 страницах машинописного текста. Оформление текста соответствует техническим требованиям. Список источников оформлен в соответствии требованиям ГОСТ 7.0.5 — 2008, в тексте присутствуют ссылки на источники информации. В работе имеется Введение, в котором описывается методологический аппарат исследования. В основной части рассматриваются биомеханические закономерности ходьбы, собраны сведения о скорости, темпе, длине шага, необходимые для совершенствования тактики ходьбы и бега, раскрывается понятие физкультурно-спортивного комплекса «Готов к труду и обороне». В практической части выделены особенности «Скандинавской ходьбы как вида любительского спорта», создана презентация «Скандинавская ходьба как вид любительского спорта», с помощью приложений сервиса Google, которая доступна всем пользователям интернет ресурса.

Актуальность темы

Будучи «фундаментальными человеческими движениями», ходьба и бег интересны сами по себе. Кроме того, чтобы справиться с нормативами комплекса ГТО для школьников, рекомендуют соблюдать недельный двигательный режим каждому школьнику. За 70 лет жизни человек совершает в среднем 500 миллионов шагов и преодолевает путь, приблизительно равный расстоянию от Земли до Луны (384 тыс. км). Закономерности ходьбы, бега рассматриваются в кинематике (длина шага, темп, позы, фазовый состав), топографии работающих мышц, динамике (источники сил и их согласование), биоэнергетике и оптимальных режимах двигательной деятельности.

Значимость проекта

Созданная с помощью приложений сервиса Google презентация «Скандинавская ходьба как вид любительского спорта» будет доступна всем пользователям интернет ресурса.

  • сроки проведения: октябрь-март

  • проблема, решению которой посвящен проект:

Для того, чтобы понять, как человек ходит, прежде всего, нужно изучить физические закономерности ходьбы. Двигательная активность повышает способность усвоения поступающей информации, поэтому физические упражнения помогают процессу обучения школьника и становлению нравственной личности.

  • форма представления проекта: презентация

  • используемые информационные ресурсы: печатный и электронный материал: учебные издания по физике, биологии, биомеханики, материалы образовательных интернет-сайтов.

  • используемые информационные технологии и программные продукты: Microsoft Word 2010, Paint, Microsoft PowerPoint, приложения сервиса Google.









Введение

«Ходьба оживляет и воодушевляет мои мысли. Оставаясь в покое, я почти не могу думать. Необходимо, чтобы мое тело находилось в движении, тогда ум тоже начинает двигаться».
Жан-Жак Руссо

Актуальность темы

Будучи «фундаментальными человеческими движениями», ходьба и бег интересны сами по себе. Кроме того, чтобы справиться с нормативами комплекса ГТО для школьников, рекомендуют соблюдать недельный двигательный режим каждому школьнику. За 70 лет жизни человек совершает в среднем 500 миллионов шагов и преодолевает путь, приблизительно равный расстоянию от Земли до Луны (384 тыс. км).
Закономерности ходьбы, бега рассматриваются в кинематике (длина шага, темп, позы, фазовый состав), топографии работающих мышц, динамике (источники сил и их согласование), биоэнергетике и оптимальных режимах двигательной деятельности.

Цель работы: Рассмотреть биомеханические закономерности ходьбы, собрать сведения о скорости, темпе, длине шага, необходимые для совершенствования тактики ходьбы и бега.

Поставленная цель определяет выполнение следующих задач:

  • определить какие силы действуют на человека во время ходьбы;

  • рассмотреть зависимость энергетических затрат при ходьбе;

  • создать презентацию «Скандинавская ходьба как вид любительского спорта», с помощью приложений сервиса Google, которая будет доступна всем пользователям интернет ресурса.



Гипотеза: мы предполагаем, что для того, чтобы понять, как человек ходит, прежде всего, нужно изучить физические закономерности ходьбы.

Методы исследования: обще логические методы исследования: анализ, синтез, классификация были использованы при изучении теоретического материала.

Объект исследования: биомеханические закономерности ходьбы.

Предмет исследования: техника ходьбы.

Основными источниками информации по теме исследования являлись учебные пособия по физике и биологии, использовались материалы интернет-сайтов, на страницах которых размещены характеристики различных видов спортивной нагрузки. По материалам учебных пособий, а также страницам образовательных сайтов причиной движения человека служат его внутренние силы, повышение мышечной силы зависит от их тренировки. «Скандинавская ходьба» позволяет эффективно воздействовать на состояние организма и поддерживать спортивную форму. Созданная с помощью приложений сервиса Google презентация «Скандинавская ходьба как вид любительского спорта» будет доступна всем пользователям интернет ресурса.

1. Основная часть

1.1. Всероссийский физкультурно-спортивный комплекс «Готов к труду и обороне»

Всероссийский физкультурно-спортивный комплекс «Готов к труду и обороне» (ГТО) — полноценная программная и нормативная основа физического воспитания населения страны, нацеленная на развитие массового спорта и оздоровление нации. Комплекс ГТО предусматривает подготовку к выполнению и непосредственное выполнение населением различных возрастных групп (от 6 до 70 лет и старше) установленных нормативных требований по трем уровням трудности, соответствующим золотому, серебряному и бронзовому знакам отличия «Готов к труду и обороне» (ГТО). [4] Для школьников старших классов усвоение новых физических упражнений имеет практическое значение для подготовки к военной службе, спортивной или трудовой деятельности. Достижения по физической культуре и споту, наличие знаков отличия ГТО учитываются при приёме в ВУЗ. Двигательная активность повышает способность усвоения поступающей информации, поэтому физические упражнения помогают процессу обучения школьника и становлению нравственной личности. Таблицы нормативов ГТО для школьников представлены на сайте http://gto-normativy.ru/gto-dlya-shkolnikov/ Для того, чтобы справиться с комплексом ГТО рекомендуют соблюдать недельный двигательный режим каждому школьнику.

1.2. Кинематика ходьбы

В учебном пособии В.Л. Уткина «Биомеханика физических упражнений» 1989 года описаны теоретические основы современной биомеханики, показан метод моделирования двигательной деятельности. Можно сказать, что к биомеханическим закономерностям физических упражнений (ходьба, бег…) относятся кинематика, динамика и энергетика ходьбы. При ходьбе скорость передвижения прямо пропорциональна длине шага и темпу. V=l*n/60, где l- длина шага (м), n- частота шагов (1/мин). Графическое представление скорости выполнено на Рис.2 Приложения. Увеличить скорость можно тремя способами: повысив длину шага, подняв темп и увеличив одновременно и длину, и частоту шагов. По мере увеличения скорости передвижения при ходьбе сокращается период двойной опоры (когда обе ноги находятся на земле), при спортивной ходьбе он почти полностью исчезает. Хронограмма обычной и спортивной ходьбы представлена в Приложении Рис.1

1.3. Динамика ходьбы

Причиной движения человека служат его внутренние силы, создаваемые мышцами и приложенные к подвижным звеньям тела. F- сила действия ноги на опору (как и сила реакции опоры) содержит две составляющие: вертикальную и горизонтальную. К внутренним относится и сила инерции, приложенная к центру масс тела. Сила инерции (Fин) равна произведению массы тела на его ускорение и направлена в сторону, противоположную ускорению. Поэтому сила инерции замедляет и разгон, и торможение. На человека при ходьбе также действуют внешние силы: сила тяжести, сила реакции опоры, сила сопротивления воздуха. Сила тяжести приложена к центру масс и равна произведению массы тела на ускорение свободного падения: Fт=m*g, g=9,8м/с2. Сила сопротивления воздуха приложена к центру поверхности тела. Она увеличивается пропорционально квадрату скорости. Сила реакции опоры не является движущей силой, но ее учитывают при определении равнодействующей всех сил. Отталкиваясь от опоры, человек воздействует на нее с силой отталкивания, которая состоит из двух составляющих: статистической – вес (равный силе тяжести) и динамической. Динамическая составляющая возникает только при движениях, выполняемых с ускорением, когда все тело или отдельные звенья разгоняются или тормозятся.

    1. . Энергетика ходьбы

При ходьбе механическая энергия определяется скоростями движения тела и его звеньев, их расположением, т.е. кинетической и потенциальной энергией. При ходьбе человек затрачивает энергию на горизонтальные, вертикальные перемещения общего центра масс. В момент постановки ноги на опору максимум кинетической энергии совпадает с минимумом потенциальной. При ходьбе происходит сохранение энергии: кинетическая энергия переходит в потенциальную. Энергетические затраты зависят от сочетания длины и частоты шагов. Экономичные величины скорости, длины шага и темпа изменяются с возрастом. При формировании выносливости в спорте учитывают диапазон скоростей: от оптимальной (наиболее экономичной) до пороговой. Границы зоны экономических режимов при ходьбе представлены в Приложении Рис.3.

1.5. Управление движением

Головной мозг управляет сложными движениями – от простой ходьбы до игры на фортепиано и выполнения любых трудовых навыков. Одни участки головного мозга отвечают за простые реакции – за сокращение отдельных групп мышц, другие – за более сложные движения, требующие одновременного участия многих мышц, как это бывает при движениях конечностей, третьи – за самые сложные движения, вроде тонких движений пальцев руки. Мышцы обеспечивают поддержание равновесия нашего тела, образование звуков речи и др. Движения возможны благодаря тому, что кости, соединенные подвижными суставами и приводимые в движение мышцами, используются как рычаги. По функциональным признакам мышцы подразделяются в соответствии с производимыми ими движениями на сгибатели и разгибатели, поднимающие и опускающие и др. Большинство движений осуществляется благодаря одновременному сокращению сразу нескольких мышц и расслаблению других. Если одно и то же движение попеременно выполняется правой и левой рукой, усталость возникает не так скоро, как в случае, если то же движение и в том же ритме осуществляется только одной рукой. Работоспособность мышц восстанавливается намного быстрее при интенсивной работе других мышечных групп. [3] Таки образом, наиболее эффективным способом поддержания спортивной формы может быть «Скандинавская ходьба». Скандинавская ходьба позволяет эффективно воздействовать на состояние организма, применение палок обеспечивает снижение нагрузки до 35% на поясничный отдел и суставы ног. Одновременно работают верхняя и нижняя части тела, что способствует тренировке около 90% мышц. Способность мышц выполнять физическую работу зависит от их предшествующей тренировки, которая повышает мышечную силу. На важность тренировки мышц обращал внимание русский ученый П.Ф. Лесгафт. Он создал теорию физического воспитания, в основе которой заложена мысль о том, что физическое развитие способствует умственному совершенствованию.

1.6. Скандинавская ходьба как вид любительского спорта

Скандинавская ходьба с палками (северная ходьба, нордическая ходьба, финская ходьба) - своеобразный вид любительского спорта, представляющий собой пешие путешествия, во время которых при ходьбе опираются на специальные палки, вид которых отдаленно напоминает лыжные. Идея самой ходьбы с палками принадлежит финским спортсменам-лыжникам, которые вначале использовали обычные лыжные палки. Впоследствии оказалось, что спортсмены, интенсивно тренировавшиеся летом при помощи ходьбы с палками, получили зимой значительно более высокие результаты на лыжных соревнованиях. Автор патентованного названия Марк Кантан разработал и опубликовал первое пособие по оригинальной скандинавской ходьбе, и значительно модифицировал строение палок. Благодаря его изобретениям популярность ходьбы с палками сделала новый виток – оригинальный вид физической культуры получил широкое распространение во многих странах мира. При скандинавской спортивной ходьбе получают повышенную нагрузку около 90% всех мышц человеческого тела, а при обычной ходьбе – только 70%, при ходьбе с палками очень хорошо тренируются мышцы спины и плечевого пояса. Большая энергоемкость скандинавской ходьбы способствует тренировке мышцы сердца (повышает частоту сердечных сокращений на 10-15 ударов в минуту). Инструкторы по скандинавской ходьбе советуют придерживаться стандартного режима тренировок: не менее 2-3 раз в неделю с продолжительностью прогулки 30 минут и больше. Во время ходьбы следует сначала становиться на пятку, а затем на носок, при этом движения должны быть плавными, без излишних рывков. Как и при любом путешествии, при скандинавской ходьбе главное - сделать первый шаг: при этом одну руку немного сгибают в локте и вытягивают вперед, следя за тем, чтобы палка находилась под углом, а другую, согнутую в локте руку, держат на уровне таза и направляют назад. Темп скандинавской ходьбы, как правило, несколько интенсивней, чем обычной прогулочной. При этом амплитуда движения рук определяет ширину шага и, соответственно, общую нагрузку на мышцы тела. [5] В 2010 году появились первые в России организации, занимающиеся профессиональным обучением любителей этого вида спорта.
В Санкт-Петербурге регулярно проходят международные фестивали и соревнования любителей ходьбы со скандинавскими палками.

Выделим особенности данного вида спорта:

  • Для занятий скандинавской ходьбой нет ограничений по возрасту, ходить с палками могут и юные спортсмены, и пенсионеры.

  • Скандинавская ходьба не требует длительного обучения – достаточно всего 3-5 тренировок с инструктором, чтобы полностью освоить данный вид спорта.

  • Ходьба с палками обладает мощным лечебно-оздоровительным потенциалом: помогает в борьбе с избыточным весом и многими серьезными патологиями, оказывает омолаживающее и общеукрепляющее действие на организм.

  • Помимо пользы для здоровья, тренировки доставляют удовольствие сами по себе: они проводятся на свежем воздухе, способствуют общению с природой и знакомству с новыми интересными людьми.





  1. Практическая часть

Эксперимент № 1

Цель: увеличить скорость можно тремя способами: повысив длину шага, подняв темп и увеличив одновременно и длину, и частоту шагов.

hello_html_m62819c6c.gif

Рис. 4. График изменения скорости при уменьшении длины и частоты шага.

Вывод: при ходьбе скорость увеличивается, если одновременно увеличить длину и частоту шага. Сведения о скорости, длине шага необходимы для совершенствования тактики ходьбы.

Эксперимент № 2 Измерение физических величин при ходьбе.

Цель: рассмотреть изменения энергетических затрат при увеличении скорости при ходьбе.

Таблица №1 Результаты эксперимента № 2

Вывод: при увеличении скорости движения энергетические затраты увеличиваются.

С помощью приложений сервиса Google создана презентация «Скандинавская ходьба как вид любительского спорта», в которой представлена информация о технике скандинавской ходьбы, составлена база упражнений для начинающих.

Заключение

В ходе исследовательской работы были изучены различные источники информации по теме исследования. Экспериментальная часть работы позволила доказать, что скорость увеличивается при одновременном увеличении длины и частоты шага. Затраты энергии при ходьбе меньше, чем при беге, но только при низких скоростях передвижения. При высоких скоростях бег экономичнее ходьбы. Энергетические затраты зависят от сочетания длины и частоты шагов. Скандинавская ходьба позволяет эффективно воздействовать на состояние организма, поэтому является эффективным способом поддержания спортивной формы. Гипотеза исследовательской работы о том, чтобы понять, как человек ходит, прежде всего, нужно изучить физические закономерности ходьбы, подтверждается. Изучение закономерностей управления движением человека показывает возможность использования моделирования в научных исследованиях по созданию интеллектуальных систем управления движением человека. (робототехника). В результате выполнения исследовательской работы создана презентация «Скандинавская ходьба как вид любительского спорта», с помощью приложений сервиса Google, которая доступна всем пользователям интернет ресурса:

https://docs.google.com/presentation/d/1Tjjhw7MDDE2coX0gWueNsng2p95BVVcQzgYBxhuISrY/edit#slide=id.p





.









Библиография

  1. А. В. Перышкин, Физика. 7 кл.: учебник.-3-е изд., доп.- М.: Дрофа, 2014

  2. В. Л. Уткин Биомеханика физических упражнений: Учеб. пособие для студентов физ. воспитания институтов физ. культуры. - М.: Просвещение, 1989

  3. А. С. Батуев, И.Д. Кузьмина, А. Д. Ноздрачев и др. Биология. Человек: учебник для 9 кл. общеобразоват. учеб. заведений. М.: Дрофа, 2000

  4. URL: http://www.gto.ru/

  5. URL: http://www.tiensmed.ru/news/nordicwalking-B3i.html

  6. URL: http://gto-normativy.ru/gto-dlya-shkolnikov/





Приложение

hello_html_m527204c9.png



Прямая со стрелкой 1Прямая со стрелкой 2Дуга 5l













n

n 2n

Рис. 2. Скорость как произведение

длины и частоты шагов.











скорость, м/с

Прямая со стрелкой 1

4Овал 8Овал 9Прямая соединительная линия 10 2

3Овал 5Овал 6Прямая соединительная линия 7 1

2

1Овал 4 3

Прямая со стрелкой 2 1 2 3 4 скорость, м/с

Рис. 3. Границы зоны экономических режимов при ходьбе:

1-тренированные девушки 15-16 лет

2-тренированные юноши 15-16 лет

3-мужчины после инфаркта миокарда







hello_html_4644cb9.gif

Рис. 4. График изменения скорости при увеличении длины и частоты шага.







Базовые упражнения

hello_html_m757f6956.jpgПеред началом ходьбы следует сделать разминку. Упражнения для разминки хорошо изложены в опубликованных пособиях по технике скандинавской ходьбы. Они предполагают участие всех групп мышц и использование палок для ходьбы.

Мы приводим самые популярные и несложные упражнения. Для новичков такой разминки будет вполне достаточно, чтобы подготовиться к собственно скандинавской ходьбе.
Упражнение1
Берем палку для скандинавской ходьбы за оба конца, и поднимаем ее над головой. Совершаем последовательные наклоны вправо и влево.
Упражнение2
Выставляем одну ногу вперед. Делаем наклон вперед, а руки при этом направляем назад. Затем наклоняемся назад, а руки направляем вперед. Сделав несколько наклонов, выставляем вперед другую ногу, и повторяем упражнение.
Упражнение3
Берем в руки палки для ходьбы. Слегка отводим руки назад, так чтобы концы палок упирались чуть сзади. С упором на палки совершаем приседания. Инструкторы советуют делать не менее 15 приседаний (разумеется, новичкам следует начинать с 3-6 приседаний, а затем постепенно увеличивать их количество).
Упражнение4
Опираемся на палку правой рукой, сгибаем левую ногу в колене и обхватываем лодыжку левой рукой. Стараемся поднести лодыжку к ягодичным мышцам. Останавливаемся в таком положении на 10-20 секунд. Стоим прямо. Затем проделываем то же упражнение с лодыжкой правой ноги.
Упражнение5
Обе палки для скандинавской ходьбы ставим перед собой на расстояние чуть согнутой руки, на ширине плеч. Вытягиваем одну ногу вперед и ставим ее на пятку, носок поднимаем вверх. Другую ногу осторожно сгибаем в колене и наклоняемся вперед. Спину держим ровно, не сгибая. Задерживаемся в таком положении на 15 секунд. Затем повторяем упражнение, выставляя вперед другую ногу.

Упражнение6
Берем обе палки в руки, и слегка отводим руки в стороны. Затем направляем руки назад и вверх. Поднимаем палки за спиной, пока не почувствуем натяжение мышц. Упражнение выполняем плавно, без рывков.
Упражнение7
Обе палки для ходьбы - в руках. Делаем наклон вперед и упираемся на палки прямыми вытянутыми руками. Несколько раз прогибаемся, опираясь на палки.
Упражнение8
Берем палку для скандинавской ходьбы в одну руку, поднимаем руку вверх и, сгибая в локте, закидываем за голову, так чтобы палка оказалась за спиной. Нижний конец палки перехватываем другой рукой, заводя руку за спину на уровне таза. Поднимаем верхнюю руку вверх до тех пор, пока не почувствуем натяжение мышц нижней руки. Повторяем упражнение, поменяв руки местами.

Данный базовый набор можно и нужно со временем дополнять собственными упражнениями, поскольку потребности в разминке у каждого индивидуальны.







Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 01.10.2016
Раздел Физика
Подраздел Научные работы
Просмотров142
Номер материала ДБ-228689
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх