Исследовательская работа "Физика в прыжках с шестом"

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

РОСТОВСКАЯ ОБЛАСТЬ

Департамент образования г. Шахты

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

г.Шахты Ростовской области

                «Лицей № 3 имени академика  В.М.Глушкова»

                              ул. Шевченко 94, г. Шахты,346500 

                        Тел./факс [phone], e-mail: [e-mail]

          ОКПО 48235416 ОГРН 1026102777084 ИНН 6155921076 КПП 615501001

Секция: Физика

Исследовательская работа.

Тема: «Физика в прыжках с шестом».

Автор работы:

Самойлова Анастасия Михайловна,
учащаяся 10 Б класса
МБОУ Лицей
№3 им. академика В.М. Глушкова.

Руководитель:

 Краснянская Светлана Федоровна,
учитель физики
МБОУ Лицей
№3 им. академика В.М. Глушкова.

г. Шахты
2018 г.

Содержание:

1.    Актуальность проблемы………………………………………...2

2.    Цель………………………………………………………………3

3.    Задачи……………………………………………………….……3

4.    Гипотеза………………………………………………………….3

5.    Объект исследования…………………………………………....3

6.    Методы…………………………………………………………..3

7.    Этапы исследования…………………………………………….3

8.    Основной материал……………………………………………...4

1)   Введение………………………………………………………4

2)   Что такое биомеханика………………………………………4

3)   Задачи биомеханики спорта…………………………………4

4)   Как выполняется прыжок с шестом…………………………5

5)   Разбег………………………………………………………….5

6)   Отталкивание…………………………………………………6

7)   Взмах………………………………………………………….6

8)   Отжимание……………………………………………………7

9)   Переход через планку и приземление………………………7

10)         Выведение формул………………………………………..7

11)         Опыт……………………………………………………….9

12)         Заключение………………………………………………..9

13)         Вывод……………………………………………………...9

14)         Литература………………………………………………..10

Актуальность проблемы.

В современном мире спорт занимает значительное место в нашей жизни. Существует большое множество видов спорта, которые интересны своей техникой. Один из них это прыжки с шестом. Я задумалась, возможно ли улучшить свой результат, если понять, как всё работает с точки зрения физики. Именно об этом я буду рассуждать в своей работе.

 Цель.

Цель моей работы заключается в рассмотрении прыжков с шестом с точки зрения физики и улучшения своих результатов за счёт этого.

 Задачи.

1.    Рассмотреть отдельные элементы в технике прыжка с шестом.

2.    Вывести формулы, которые могут повлиять на результат.

 Гипотеза.

Понимание физический процессов и формул может привести к улучшению результатов.

Объект исследования.
Профессиональный спортсмен в прыжках с шестом, шест.

Методы.
Поиск информации, анализ, проведение эксперимента, наблюдение за результатами, формулирование вывода.

Этапы исследования.

1.    Сбор информации

2.    Анализ данных о биомеханике, как раздела физики

3.    Анализ техники прыжка

4.    Анализ формул

5.    Выведение гипотезы

6.    Эксперимент

7.    Вывод

Введение.

С каждым годом число спортсменов растёт по всему миру. Это, действительно, превосходно, так как всё больше и больше людей начинают задумываться о своём организме и содержания его в норме. Однако, существуют такие спортсмены, которые хотят понять, на каких физических процессах оссновывается их вид спорта, попытаться улучшить результат, основываясь на научном материале. Самое время разобраться, как всё работает с точки зрения физики.

Что такое биомеханика.

В отличие от традиционной механики, в которой рассматривается движение и взаимодействие предметов, биомеханика — это наука, которая изучает и анализирует разносторонние движения живых существ. В фитнесе, да и во всех видах спорта, особенно подвижных, биомеханика рассматривается и используется, как базовая наука и имеет большое значение. Основу биомеханики составляют физиология, геометрия, математика, анатомия и физика в разделе механики.

Задачи биомеханики спорта.

Общая задача изучения движений человека в биомеханике спорта - оценка эффективности приложения сил для более совершенного достижения поставленной цели.

Частные задачи биомеханики спорта состоят в изучении следующих основных вопросов:

а) строение, свойства и двигательные функции тела спортсмена;

б) рациональная спортивная техника

в) техническое совершенствование спортсмена.

Поскольку особенности движений зависят от объекта движений - тела человека, в биомеханике спорта изучают строение опорно-двигательного аппарата, его механические свойства и функции с учетом возрастных и половых особенностей, влияния уровня тренированности и т.п.

Как выполняется прыжок с шестом.

Прыжок с шестом - целостное упражнение, которое условно можно разделить на исходное положение, разбег, отталкивание, взмах, разгибание, подтягивание, отжимание, переход через планку и приземление.

Разбег.

Разбег начинается с момента выведения тела спортсмена из равновесия и кончается постановкой ноги на толчок. Задача разбега:

1.    Развить максимальную контролируемую скорость.

2.    Сформировать в конце разбега ритмо-темповую структуру с повышенной частотой беговых шагов.

3.    Эффективно осуществить постановку шеста в упор и точно поставить ногу на место толчка.

Длина разбега 35-45 м. Скорость к концу разбега достигает 9,6-9,8 м/с.

Первые шаги спортсмен выполняет с некоторым наклоном тела вперед, с плавным ускорением, одновременно увеличивая длину и частоту шагов.

Равноускоренное движение в разбеге во многом определяется равномерным опусканием шеста за счет сгибания правой руки по всей длине разбега, т.е. скорость опускания снаряда должна быть синхронной со скоростью прыгуна в разбеге. Торможение шеста при опускании приводит к потере скорости продвижения спортсмена.

К концу разбега шест активно посылают вперед, направляя левой рукой нижний конец в ящик для упора и поднимая верхний конец.

Отталкивание.

Отталкивание начинается с момента постановки толчковой ноги на грунт и продолжается до отрыва от него.

Задачи:

1. Создать вертикальный вектор скорости с наименьшей потерей горизонтальной скорости.

2. Сформировать позу тела, способствующую эффективному сгибанию шеста, продвижению системы «прыгун-шест» вперед-вверх и взмаху спортсмена.

С постановкой толчковой ноги динамический удар, образованный силой инерции тела спортсмена, смягчается небольшим сгибанием в коленном суставе (30-35°). Спортсмен маховым движением сильно согнутой в коленном суставе правой ноги быстро проходит тазом и грудью через опорную ногу, оставляя сзади правую руку и левую ногу. Активно выталкиваясь вперед-вверх выпрямлением в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах опорной ноги, прыгун через левую руку (угол между предплечьем и шестом 90°) оказывает давление на шест вверх, а правой, как бы стягивая шест вниз, образует пару сил, которая сгибает снаряд.

Взмах.

Продвинувшись грудью вперед, спортсмен в следующее мгновение мощным усилием мышц рук и плечевого пояса взмахивает вверх. Ось вращения при этом проходит через плечевой пояс.

В результате изменения в разбеге прямолинейного движения на маятникообразное по дуге возникает центробежная сила, направленная с точки хвата вдоль тела прыгуна. Она как бы стягивает тело с шеста, тем самым увеличивая его сгибание. Ускоряя подъем нижних частей тела, спортсмен оттягивает плечи назад и укорачивает радиус взмаха, что приводит к еще большему давлению на шест, а значит - к большему его сгибанию. В момент, когда сгибающие шест силы становятся меньше упругой силы снаряда, он начинает разгибаться и поднимать прыгуна вверх.

Отжимание.

Отжимание выполняется правой рукой с момента, когда кисть находится над плечом, и заканчивается началом перехода через планку.

Переход через планку и приземление.

Завершая отталкивание рукой, спортсмен опускает ноги за планку. Тело принимает дугообразную форму, голова опущена, правая рука прямая, левая согнутая в локте, уходит вверх. Продвигаясь вперед, прыгун огибает планку. Когда планка оказывается на уровне груди, спортсмен отводит назад руки и плечи, тем самым избегая касания, и падает вниз. Приземление, как правило, приходится на ноги и спину с последующим перекатом на лопатки.

Выведение формул.

Используя только ноги, прыгун не может преобразовать достаточно большую часть энергии разбега в энергию вертикального толчка. Используя шест, он может выполнить такое преобразование с большей эффективностью. При этом кинетическая энергия бега преобразуется в упругую потенциальную энергию шеста. Когда шест разгибается, за счет этой энергии он совершает работу, поднимая прыгуна над планкой. Оценим максимальную высоту, которую может взять прыгун с шестом. Соотношение для этого случая принимает следующий вид:

Е₂-Е₁=А_толчка. (9.12)

Рис. 9.9.Прыжок с шестом

Начальная энергия складывается из кинетической энергии разбега и потенциальной энергии центра масс бегущего человека:

где H₀ = 1 м.

Энергия человека в момент перехода через планку на высоте Н фактически является потенциальной энергией: E₂ = mgH.

Работа, совершенная при отталкивании — это работа аналогичная работе мышц при прыжке вверх с места. При рассмотрении таких прыжков была получена формула для расчета этой работы:

 

Подставим все эти формулы в соотношение (9.12):

Отсюда получим формулу для расчета предельной высоты прыжка:

Если положить максимальную скорость равной 9,5 м/с (мы не выбираем максимальную скорость равной 10,5 м/с, потому что прыгун еще несет шест), то получим:

 

Эта оценка несколько превосходит реально достигнутую высоту, так как не вся кинетическая энергия прыгуна может превратиться в упругую потенциальную энергию шеста — прыгун должен обладать еще и некоторой горизонтальной скоростью для пересечения планки. Современный мировой рекорд для прыжков с шестом равен 6,2 м.

Опыт.

Я решила провести личный эксперимент. Для этого я отправилась в легкоатлетический манеж и, благодаря формулам, получила благоприятный результат. Просмотрим видеоматериал.

С помощью формул, прыжок был более осознанным, и я преодолела высоту 3м 20 см, что является первым взрослым разрядом, среди девушек.

Заключение.

Хочется отметить, что если человек умеет анализировать и совершать действия одновременно, то его результаты будут выше.

Вывод.

Физика помогает познавать мир во всех сферах жизнедеятельности. В спорте она помогает понять, как происходят движения. Безусловно, эти знания отражаются на результатах спортсмена.

Литература.

Текст: https://oyla.xyz/article/kak-eto-ustroeno-pryzki-s-sestom

https://ru.wikihow.com/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0

http://atlox.ru/17-3-tehnika-pryzhka-s-shestom.html

Картинки: https://yandex.ru/images/search?text=%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B1%D0%B5%D0%B3%20%D0%BF%D1%80%D1%8B%D0%B6%D0%BA%D0%B8%20%D1%81%20%D1%88%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%BC