Региональный конкурс научных работ обучающихся

средних общеобразовательных учреждений

«Юный ученый»

 

Физика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФИЗИКА В БАЛЕТЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Маркелова Д. М., обучающаяся 8 кл.

МБОУ «СШ № 23 г. Димитровграда»

 

Научный руководитель:

Нечаева Т. В., учитель физики

высшей категории.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Димитровград, 2018

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение                                                                                                             3

Актуальность темы                                                                                             4

Гипотеза                                                                                                             4

Цель                                                                                                                    4

Задачи                                                                                                                 5

Равновесие                                                                                                          6

Центр тяжести тела                                                                                             7

Поддержки                                                                                                         7

Вращение                                                                                                            8

Прыжки                                                                                                              9

Практическая работа №1: «Нахождение центра тяжести у тел правильной формы»                                                                                                                   10

Практическая работа №2: «Нахождение центра тяжести у тел неправильной формы»                                                                                                               12

Практическая работа №3: «Нахождение частоты вращения и угловой скорости при различных положениях тела»                                                                             15

Заключение                                                                                                         17

Список используемых интернет-ресурсов                                                         18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В последние годы в России прочно утвердилась практика каждый год посвящать какому-то значимому событию в жизни страны. Я особенно восторженно воспринимаю этот год, т.к. 2018 год пройдёт в России под покровительством музы Терпсихоры, и будет посвящён искусству балетного танца. Правительство уже заявило о множестве мероприятий в 2018 году. Всех поклонников и ценителей искусства балетного танца ожидает время, наполненное лучшими хореографическими постановками.

Для меня классический танец является частью моей жизни. Танцуя с пяти лет в студии танца М. Голубенко и выступая с небольшими партиями из балетных постановок, я понимала, что это не только красота, но и тяжкий труд. Это искусство, живущее по самым строгим правилам. В седьмом классе, мы начали изучать физику. Любовь к физике развивалась постепенно, я чувствовала красоту и гармонию этой науки. Физика состоит не только из скучных формул. За ними нечто более гармоничное, красивое, фундаментальное.

Танец и физика для меня сплелись воедино.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

 

        Выбор моей темы обусловлен тем, что, занимаясь танцами, мне стало интересно, как физика проявляет себя в мире танцев.

        О популярности танцев среди молодёжи свидетельствует шоу «Танцы» на канале «ТНТ» и «Россия». Танцевальные движения неразрывно связаны с такими физическими понятиями, как равновесие и инерция. Поэтому более точные и красивые движения, которые выполняются танцорами, немыслимы без объяснения законов физики.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

 

 

ГИПОТЕЗА

 

Знание законов физики и применение их в работе танцовщиков поможет им в исполнении танцевальных элементов, а также сможет уменьшить вероятность травмирования артистов.

 

 

 

ЦЕЛЬ

 

1. Исследовать влияния знаний законов физики на качество выполнения танцевальных элементов и их безопасность.

2. Научиться находить центр тяжести у предметов правильной и неправильной формы, рассчитывать частоту вращения и угловую скорость при различном положения тела.

3. Выяснить как зависит частота вращения и угловая скорость от положения рук тела.

ЗАДАЧИ

 

Я решила проверить и убедиться в своей гипотезе о том, что знание законов физики и применение их в работе танцовщиков поможет им в исполнении элементов и может уменьшить вероятность травмированности артистов.

Для этого мне необходимо:

1. Изучить литературу по данному вопросу с точки зрения физики и балетного искусства.

2. Познакомиться с законами равновесия тел и их вращения.

3. Научиться применять эти знания для выполнения исследовательских работ.

Для того чтобы подтвердить свою гипотезу необходимо разобрать следующие пункты:

 

1.                     Равновесие

2.                     Вращение

3.                     Поддержки

4.                     Прыжки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАВНОВЕСИЕ

 

Равновесие является важной частью станка и экзерсиса. Экзерси́с (фр. exercice — «упражнение») — это комплекс всевозможных тренировочных упражнений, составляющих основу урока классического танца, способствующий развитию силы мышц, эластичности связок. Довольно часто для начинающих танцоров удержать баланс бывает затруднительно, даже имея опору.

Уверенно стоять на ногах, а зачастую даже на одной, поможет соблюдение простого правила: вертикальная проекция центра тяжести должна находиться внутри площади опоры.

 

 

Рис. 2

 

 

Наглядный пример этого закона – Пизанская башня (рис. 3), она не падает, потому что закономерность соблюдается. Если же центр тяжести исполнителя смещается, то человеку приходится переступить и принять новую позу.

Так же действует зависимость: чем выше центр тяжести, тем большее затруднение вызывает сохранение устойчивого положения. Так, например, в игрушках типа неваляшки он располагается очень низко, поэтому они устойчивые.

 

 

 

Рис. 3. Пизанская башня.

 

 

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ТЕЛА

 

Каждая часть тела обладает собственным центром тяжести; объединяясь, они формируют общий центр тяжести тела.

Во все стороны от этой точки, по любому направлению, моменты сил тяжести взаимно уравновешиваются.

Сумма всех сил, действующих на все части тела в любом направлении, приложена к общему центру тяжести.

 

Условия равновесия тела:

1.    

(1)

Геометрическая сумма всех внешних сил, приложенных к телу, равна нулю.

 

2.     Сумма моментов всех внешних сил, действующих на тело, относительно любой оси, равна нулю.

	(2)

 

 

3.     Момент силы – это произведение силы на плечо (кратчайшее расстояние от оси вращения).

	(3)

 

 

 

ПОДДЕРЖКИ

 

Поддержка – один из красивейших элементов балетных номеров.  

Танцовщик легко соблюдает устойчивость при исполнении различных поддержек, следя лишь за тем, чтобы общий центр тяжести исполнителей всегда находился точно над его ступнями.

 

 

 

 

 

 

Рис. 4

ВРАЩЕНИЕ

Техника вращений так же немало важна в классическом танце, как ни странно, они напрямую зависят от равновесия, но в данных случаях действуют несколько иные законы. Примеры вращений: pirouette (пируэт), fouetté (фуэте) и др.

Нам удастся разобраться в том, как балерина выполняет вращательные движения с огромной скоростью, если мы проанализируем положение ее корпуса. Исполнительница вытягивается, подобно струне, и отставляет ногу или руку перпендикулярно выполняемому движению. Создается впечатление будто, она отталкивается каждый раз от невидимой стены.

На самом же деле главным помощником танцовщицы является закон сохранения углового момента.

Рис. 5. Пируэт.

 

Чтобы повысить скорость вращения нужно снизить массу или приблизить ее к оси вращения. Это и делает, прижимая руки или ногу к телу.

Пируэт (pirouette). Начиная пируэт, танцовщик ставит опорную стопу на носок, отталкивается рабочей ногой от пола, сообщая себе вращательный импульс. За долю секунды он принимает необходимую позу, которой соответствует момент инерции, поэтому первоначальна быстрота вращения исполнителя достаточно низкая. Балерина прижимает руки и опускает ногу. Момент инерции сокращается в 7 раз, на столько же увеличивается угловая скорость — благодаря чему балерина делает несколько быстрых оборотов на носке, а для того чтобы прекратить крутиться, она опять поднимает ногу и руки, скорость уменьшается, и танцовщица останавливается.

Фуэте (fouetté). При выполнении fouetté действует принцип проявления закона сохранения момента импульса. Известно, что момент импульса – это направленный перпендикулярно и пропорционально скорости углового вращения вектор. Формула импульса:

	(4)

 

 

Итак, мы можем сделать вывод: все шокирующие вращения – это правильное применение закона сохранения момента импульса и вращательного импульса.

 

 

ПРЫЖКИ

 

Рис. 6. Прыжок Grand Jeté (гранд жете).

 

Прыжки – это наиболее трудоемкая часть урока классического танца. Подготовка к прыжкам занимает огромное количество времени, для того чтобы укрепить мышцы и наработать силу ног.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1:

«НАХОЖДЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

У ТЕЛ ПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ»

 

ЦЕЛЬ: Научиться определять центр тяжести тела

 

ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ: Фломастер, нитка, скотч, книги.

 

 

ХОД РАБОТЫ:

 

1) Нитками отметим диагонали у тела правильной формы (учебника).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               Рис. 7                                                                               Рис. 8

 

2) Точка пересечения диагоналей будет являться центром тяжести.

3) Найдя центр тяжести, мы можем поместить учебник на длинную опору с маленькой площадью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                Рис. 9                                                                            Рис. 10

 

4) Давайте, усложним задачу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               Рис. 11                                                                           Рис. 12

 

 

ВЫВОД

 

1)                Устойчивое положение создается центром тяжести.

2)                Равновесием можно удержать сложную конструкцию на одной опоре.

3)                Устойчиво то тело, у которого площадь опоры больше.

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2:

«НАХОЖДЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

У ТЕЛ НЕПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ»

 

ЦЕЛЬ: Научиться определять центр тяжести тела неправильной формы.

 

ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ: Ручка, фигура из картона, нитки, груз, карандаш, линейка.

 

ХОД РАБОТЫ:

 

1) Прикрепим фигуру из картона к нити.

2) К нити прикрепим грузик (отвес).

 

        

                                Рис. 13                                                                          Рис. 14

 

3) С помощью линейки и карандаша проведём линию по отвесу.

4) Прикрепим фигурку с отвесом за другую произвольную точку.

               

                              Рис. 15                                                                         Рис. 16

 

5) Повторим пункты 2 и 3.

 

              

                            Рис. 17                                                                         Рис. 18

6) Точка пересечения диагоналей будет являться центром тяжести. Для нахождения центра тяжести необходимо как минимум 2 линии.

7) Найдя центр тяжести, мы можем поместить фигуру на длинную опору с маленькой площадью. Фигура будет находиться в равновесии.

 

       

                              Рис. 19                                                                        Рис. 20

 

 

ВЫВОД

 

1) Устойчивое положение создается центром тяжести.

2) С помощью равновесия можно удержать сложную конструкцию на одной опоре.

3) Устойчиво то тело, у которого площадь опоры больше.

 

 

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3:

«НАХОЖДЕНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЯХ ТЕЛА»

 

ЦЕЛЬ: Рассчитать частоту вращения и угловую    скорость с разным положением рук, исследовать зависимость угловой скорости от положения тела.

ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ: Пуанты, секундомер, тренировочный костюм, фотоаппарат.

 

ХОД РАБОТЫ:

 

1. Измерения:

    N = 15 оборотов

    t = 10 секунд.

 

2.     - формула нахождения частоты вращения.

 

3.

 

4.   - формула вычисления угловой скорости.

 

5. ω = 2·3,14·1,5 Гц = 9,42 рад/с

 

 

 

 

 

 

                     Рис. 21.

 

 

 

ХОД РАБОТЫ:

 

1. Измерения:

    N = 9,5 оборотов

    t = 10 секунд.

 

2.     - формула нахождения частоты вращения.

 

3.

 

4.   - формула вычисления угловой скорости.

 

5. ω = 2·3,14·0,95 Гц = 5,97 рад/с

 

 

 

 

                                Рис. 22

 

 

ВЫВОД

 

1)                Научилась находить частоту вращения и угловую скорость при разных положениях тела.

2)                Убедилась, что для увеличения частоты и угловой скорости вращения нужно приблизить части тела к оси вращения.

3)                Если точки тела расположить дальше от оси вращения, то частота и угловая скорость вращения уменьшаются.

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Я проверила свою гипотезу опытом с нахождением центра тяжести предмета правильной и сложной формы и убедилась в том, что, зная и умея управлять центром тяжести своего тела, я смогу более уверенно выполнять сложные элементы классического балета.

На основе всего вышесказанного можно сделать вывод, что танцор – это не только физически подготовленный человек, но и в какой-то степени физик. Ведь каждый номер должен быть идеально отработан, а без знаний физики — это достаточно затруднительно.

В результате своей исследовательской работы я убедилась в том, что, зная законы вращения и равновесия, а также умея управлять центром тяжести своего тела, я смогу более уверенно выполнять сложные элементы классического балета и избежать вероятность травмирования. Умение использовать законы физики напрямую связано с танцевальными возможностями балерины.

Таким образом танцор – это не только «атлет от Бога», как сказал выдающийся учёный Альберт Эйнштейн, но и в какой-то степени физик.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ

 

1.                 Перышкин, А. В. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразовательных учреждений / А. В. Перышкин. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2013. – 221, [3] с.

2.                 Перышкин, А. В. Физика. 9 кл.: учебник / А. В. Перышкин, Е. М. Гутник – М.: Дрофа, 2014. – 319, [1] с.

3.                 Физика. 10 класс : учеб. Для общеобразоват. Учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. – 19-е изд. - М.: Просвещение, 2010. – 366  с.

4.                 Чернов Н. А. Физика движений – (https://drofa-ventana.ru/material/fizika-v-tantsevalnykh-dvizheniyakh-7523).

5.                 Анатомия человека / Медицинская энциклопедия – (http://www.medical-enc.ru/anatomy/centr-tyazhesti-tela-cheloveka.shtml).

6.                 Физика труднейшего движения в балете / Ted-Ed (http://prosvesheniye.com /blog/TED/5283.html)

7.                 Физика в балете / Информио – (http://www.informio.ru/publications/id2799/ Fizika-v-balete)