Готовимся к зимней Олимпиаде: советы спортсменам и тренерам

14f451
«Бременские физики»
Готовимся к зимней Олимпиаде:
советы спортсменам и тренерам
(зимние виды спорта и сила трения)
Исследуя зимние виды спорта, больше
внимания мы уделили олимпийским
видам спорта:
 Биатлон
 Бобслей: бобслей, скелетон
 Конькобежный спорт: конькобежный спорт, фигурное
катание, шорт-трек
 Кёрлинг
 Лыжный спорт: горнолыжный спорт, лыжное двоеборье,
лыжные гонки, прыжки на лыжах с
трамплина, сноубординг, фристайл
 Санный спорт
 Хоккей с шайбой
Каждый вид спорта предполагает
наличие особого оборудования,
определенную трассу или площадку,
своеобразные приспособления для
уменьшения или увеличения силы
трения. Учитывая все эти
особенности, мы разделили их на
четыре группы.
Виды зимнего спорта
Лыжный спорт
1. Биатлон
2. Лыжное
двоеборье
3. Прыжки на
лыжах с
трамплина
4. Горные лыжи
5. Сноубординг
Виды спорта на
коньках
1. Фигурное
катание
2. Конькобежный
спорт
3. Шорт-трек
4. Хоккей с
шайбой
Санные виды
спорта
1. Санный спорт
2. Бобслей
3. Скелетон
Кёрлинг
О силе трения
Из школьного курса физики мы усвоили, что
существуют три вида силы трения
трение покоя
трение скольжения
 трение качения
Виды трения
Сила трения покоя - сила, действующая на тело со
стороны соприкасающегося с ним другого тела вдоль
поверхности соприкосновения тел, если тела покоятся
относительно друг друга, но, хотя бы, к одному из тел
приложена сила, стремящаяся вывести тело из
положения равновесия.
Максимальная
сила трения покоя
равна или чуть больше
Fтр.макс. = µN
Виды трения
Сила трения скольжения –
сила трения, возникающая при
относительном движении
соприкасающихся тел и
направленная против скорости
их относительного движения.
Fтр. = µN
Виды трения
Сила трения качения
возникает при условии,
когда одно тело катится по
поверхности другого.
Fтр. качения<< Fтр. скольжения
В зимних видах спорта сила трения качения для
уменьшения силы трения не применяется. Значит нам
нужно подумать над тем, как быстрее преодолеть силу
трения покоя и как уменьшить силу трения скольжения.
От чего еще зависит сила трения?
От качества
соприкасающихся
поверхностей
От силы давления
От коэффициента трения,
т.е. от материалов
соприкасающихся
поверхностей
Причины возникновения трения
Причины возникновения трения
Тело, скользящее по твёрдой поверхности,
прижимается к ней силой тяжести Fт = mg,
направленной по нормали. В результате этого
поверхность прогибается и появляется сила
упругости N (сила нормального давления или
реакция опоры), которая компенсирует
прижимающую силу Fт (N = - P).
Чем больше сила N, тем глубже сцепление
зазубрин и тем труднее их сломать.
В результате возрастает сила трения.
Fтр
Эффективный способ уменьшения силы
трения – применить смазку.
Смазка заполняет неровности и увеличивает
расстояние между соприкасающимися
поверхностями, уменьшая силу притяжения
между ними.
Fтр
В зимних видах спорта чаще всего присутствуют
трение покоя и скольжения, которые при движении
могут чередовать друг друга, в зависимости от
изменения внешних факторов.
При движении между трущимися поверхностями
выделяется некоторое количество теплоты, которое
приводит к таянию льда и снега под полозьями лыж,
саней или коньков, тогда сухое трение переходит в
вязкое трение, которое намного меньше и это приводит
к улучшению скольжения.
Рассмотрим более подробно эти виды и спорта, в
частности, влияние внешний факторов на характер
движения принадлежностей в этих видах спорта.
Лыжные виды спорта
 Лыжные гонки - гонки на лыжах на определённую
дистанцию по специально подготовленной трассе.
Основные стили передвижения на лыжах —
«классический стиль» и «свободный стиль».
Лыжные виды спорта
 Лыжное двоеборье - олимпийский вид спорта, сочетающий в своей
программе прыжки на лыжах с трамплина и лыжная гонка.
Лыжные виды спорта
 Прыжки на лыжах с трамплина - вид спорта, включающий прыжки на
лыжах со специально оборудованных трамплинов.
Лыжные виды спорта
 Биатлон - зимний олимпийский вид спорта, сочетающий лыжную гонку
со стрельбой из винтовки.
Лыжные виды спорта
 Горнолыжный спорт - спуск с гор на специальных лыжах. В программу
Олимпийских игр включены 5 видов соревнований: скоростной спуск,
слалом, слалом-гигант, супер-гигант и супер-комбинация.
Лыжные виды спорта
 Сноубординг – вид спорта, включающий в себя скоростной спуск с горного
склона, выполнение акробатических элементов на специальной трассе и пр.
на сноуборде – монолыже с окантовкой, на которой установлены крепления
для ног.
Лыжные виды спорта
 Фристайл - вид лыжного спорта. Входят: могул (спуск по бугристому,
кочковатому склону, трасса спуска содержит два трамплина, на которых лыжник
демонстрирует прыжки), лыжная акробатика (серия различных по сложности
прыжков и сальто со специально спрофилированного трамплина) и скикросс
(гонка по специальной горнолыжной трассе со снежными препятствиями в виде
трамплинов, волн и виражей).
Во всех лыжных видах спорта
встречается два вида трения:
1) трение, возникающее при движении спортсмена в воздухе, которое
мы называем сопротивлением воздуха, оно может заметно влиять
на результат при значительном увеличении скорости, поэтому
спортсмены надевают плотно облегающую форму, увеличивая
обтекаемость, что снижает сопротивление.
2)
трение, возникающее при движении лыж по снегу. Здесь трение
зависит от трех факторов: от рода трущихся поверхностей,
массы тела и площади соприкасающихся поверхностей (последний
не влияет на трение непосредственно, с изменением площади
опоры изменяется давление на поверхность). Для уменьшения
коэффициента трения используются лыжные мази. Выбор мази
зависит от температуры и состояния лыжни. При правильном
подборе мази (что до сих пор является своеобразным искусством)
коэффициент трения удается снизить до 0,02—0,04.
Факторы, влияющие на выбор мази.
Трение на льду и снеге является смешанным, то есть не является как
чисто сухим, так и жидкостным трением. При очень низких
температурах, механизм трения может быть описан законами сухого
трения.
При средних температурах, от -4 оС до -10 оС. водяная прослойка между
трущимися частями имеет оптимальную толщину, обеспечивая низкое
кинетическое трение. При приближении температуры к точке таяния,
водяная прослойка утолщается и возникает свободная вода. При этом
увеличивается площадь контакта лыжи и снега, что влечет за собой
увеличение трения. При увеличении количества воды усиливается
эффект присасывания лыж к снегу.
Факторы, влияющие на выбор мази.
Классификация типов снега
1. Падающий и свежевыпавший снег. Характеризуется острыми кристаллами,
которые требуют достаточно жестких мазей.
2. Промежуточная стадия старения и преобразования снега. Кристаллы снега
уже не похожи на их первоначальную форму в виде снежинок. Такой снег обычно
называется мелкозернистым.
3. Конечная стадия трансформирования снежных кристаллов. Округленные.
примерно одинаковой формы зерна. Называется старым снегом.
4. Мокрый снег. Результат нагрева снега первых трех типов при теплой погоде.
5.Замерзший или перезамороженный снег. Образуется при замерзании мокрого
снега. Имеет вид крупных зерен с частицами льда между ними. Такой снег очень
жесткий и леденистый.
Искусственный снег состоит из не всегда полностью замёрзших капель воды, в
результате чего и плотность и влажность создаваемого таким образом
снежного покрова значительно выше.
Как действует сила трения
Передвигаясь по лыжне, лыжник
отталкивается с помощью лыж и палок. В
момент отталкивания сила трения покоя
палок и лыж направлена по направлению
движения, её при этом нужно увеличивать.
При скольжении по лыжне сила трения
скольжения направлена против движения,
её при этом нужно уменьшать. Чем меньше
коэффициент трения скольжения, тем
длиннее шаг и выше скорость при тех же
энергозатратах.
Как действует сила трения
Смазка скольжения. Используются для улучшения скользящих свойства
лыж. Для лыж классического хода покрываются только передняя и задняя
части, а колодка (под креплением) лыжи покрываются смазкой держания.
Лыжи конькового хода покрываются по всей скользящей поверхности.
Смазка держания. Держащие мази служат для уменьшения отдачи. Она
наносится на центральную часть лыжи. Держащая мазь должна
удовлетворять двум требованиям. Она должна позволить толкнутся. При
толчке под колодкой создаётся дополнительное давление на снег, и кристаллы
снега входят в слой держащей мази, лыжа «прилипает» к снегу, что позволяет
толкнуться. После толчка кристаллы должны выйти из мази, что позволит
лыже скользить. Когда лыжник скользит на одной лыже, то давление под
колодкой также присутствует, но при этом мазь должна позволять скользить
на одной лыже и «тормозить» только в момент толчка.
Виды спорта на коньках
Фигурное катание -зимний вид спорта, относится к сложнокоординационным
видам спорта. Основная идея заключается в передвижении спортсмена или
пары спортсменов на коньках по льду с переменами направления скольжения
и выполнением дополнительных элементов (вращений, прыжков, комбинаций
шагов, поддержек и др.) под музыку.
Виды спорта на коньках
Хоккей с шайбой - командная спортивная игра на льду, заключающаяся в
противоборстве двух команд на коньках, которые, передавая шайбу
клюшками, стремятся забросить её наибольшее количество раз в ворота
соперника и не пропустить в свои.
Виды спорта на коньках
Конькобежный спорт - вид спорта, в котором необходимо как можно
быстрее на коньках преодолевать определённую дистанцию на ледовом
стадионе по замкнутому кругу.
Виды спорта на коньках
Шорт-трек - скоростной бег на коньках на короткой дорожке.
В соревнованиях несколько спортсменов (как правило 4 - 8)
одновременно катаются по овальной ледовой дорожке длиной 111,12 м.
Трасса, как правило, размещается на обычном хоккейном стадионе
Как действует сила трения
Между лезвием конька и льдом при скольжении образуется пленка
воды. Она тоньше папиросной бумаги, однако без нее этого скольжения
бы не было. Коньки остро затачивают для лучшего сцепления со льдом, а
так же для увеличения давления на него. Из-за маленькой площади
опорной части конька давление спортсмена на лед значительно
увеличивается. За счет движения конькобежца по льду возникают силы
трения, а механическая работа по преодолению сил трения идет на
увеличение внутренней энергии льда. Лед плавится под коньком, образуя
смазку (жидкое трение), что уменьшает трение скольжения.
Также при скольжении по гладкой поверхности участвует сила
трения покоя, позволяющая спортсмену отталкиваться от гладкой
поверхности, когда он ставит конек на ребро.
При скольжении конька по гладкой поверхности, силы, действующие
на тело - сила тяжести и сила реакции опоры - скомпенсированы,
следовательно, не мешают телу двигаться равномерно.
Как правильно заточить коньки
Для достижения высоких результатов коньки должны
быть правильно заточены.
Для выполнения этой работы, необходимо иметь
электрический наждак, которым стачивают нижнюю
сторону лезвия таким образом, чтобы она была
перпендикулярна боковым.
Правильная заточка коньков означает наличие желобка на
нижней кромке лезвия. Делают его с помощью круглого
напильника диаметром 3,5мм – 4,5мм. Желобок должен идти
по центру, не должно быть скосов в ту или иную сторону.
Проверка правильности заточки производиться с помощью
линейки, которую устанавливают поперек желобка. Его
глубина для хоккейных коньков составляет 0,5 мм – 0,6 мм,
для фигурных коньков глубина 1,1мм – 1,5мм. Формируя
желоб, одновременно затачиваются края лезвия коньков.
Последним штрихом в этой работе является снятие
заусениц наждачным мелкозернистым бруском.
Санные виды спорта
Санный спорт - это соревнования в скоростном спуске на одноместных
или двухместных санях по заранее подготовленной трассе. Спортсмены
располагаются на санях на спине, ногами вперед. Управление санями
производится при помощи изменения положения тела.
Санные виды спорта
Бобслей - зимний олимпийский вид
спорта, представляющий собой
скоростной спуск с гор по специально
оборудованным ледовым трассам на
управляемых санях — бобах.
Санные виды спорта
Скелетон - вид спорта, представляющий собой спуск по ледяному жёлобу
на двухполозьевых санях со стальными полозьями и утяжелённой рамой без
рулевого управления, на которых спортсмен лежит головой вперёд в
направлении движения, лицом вниз, используя для управления санями
специальные шипы на ботинках.
Как действует сила трения
Скольжение саней происходит под действием скатывающей силы проекции веса саней со спортсменом на направление движения. А тормозит
их сила трения полозьев по льду, которая зависит от величины коэффициента
трения. Величина эта непостоянна: она уменьшается до какого-то предела во
время движения, когда лед под полозьями начинает подтаивать. Именно
поэтому, кстати, перед стартом спортсмен и раскатывает сани: он "нагревает"
полозья трением.
Когда сани скользят по прямому участку, длина контакта полоза со льдом
невелика. Еще меньше она при прохождении "горки", потому мала и сила
трения. Но на нижних, вогнутых, участках трассы она резко возрастает. Вопервых, полозья там опираются на лед по всей длине. А во-вторых, под
действием большой центробежной силы начинают деформироваться
кронштейны, крепящие обтекатель саней к полозьям.
Как действует сила трения
При увеличении силы трения происходит подтаивание льда, что приводит
к уменьшению коэффициента трения.
Большое значение имеет температура льда, которая устанавливается
искусственно. При изменении температуры меняется скорость прохождения
виражей. Здесь уже может помочь только опыт многолетних тренировок.
Перед стартом проверяется обязательно температура полозьев. Она не
должна превышать определенных правилами значений.
В 1980-е годы немецкие саночники применяли запрещенное правилами устройство
для подогрева металлических полозьев саней. Когда перед стартом измеряли их
температуру, то никаких отклонений не было. Стоило же спортсмену поставить
сани на лед, как срабатывало реле и полозья начинали нагреваться. Естественно, эти
сани уже со старта не то что ехали, а летели. Учитывая, что в санном спорте
спортсменов разделяют тысячные доли секунды, они имели большое преимущество
перед соперниками. После финиша сани ставили вертикально, и подогрев отключался.
Кёрлинг
Керлинг представляет собой спортивную игру на льду, в которой участвуют две
команды, в каждой из которых играют 4 спортсмена. Участники поочерёдно пускают
по льду гранитные снаряды («камни») весом 19,96 кг в сторону размеченной на льду
мишени («дома»). Цель игры – попасть камнем ближе к центру «дома», чем это сделал
соперник.
Спортивное оборудование
для кёрлинга
Щётка — используется для натирания («свипинга») ледовой поверхности перед
движущимся камнем. В результате свипинга образуется тонкий слой воды,
уменьшающий трение камня о поверхность льда, улучшая тем самым его
скольжение и выпрямляя траекторию его движения. Щётки могут иметь насадки из
синтетического материала, из конской или свиной щетины.
Ботинки для керлинга отличаются подошвами. Один ботинок имеет очень
скользкую подошву, сделанную из тефлона, пластика или стали, и используется для
скольжения. Другой должен иметь хорошее сцепление со льдом, и его подошва
изготавливается из резины.
Камни для керлинга традиционно производятся в Шотландии из чрезвычайно
редкой и твёрдой породы гранита. Каждый камень имеет округлую форму,
тщательно полируется и весит 19,96 кг.
Площадка для керлинга имеет длину 45,72 метра и ширину не более 5 метров. На
каждой стороне площадки находится мишень, или «дом».
Как действует сила трения
В керлинге игроки толкают свои камни по льду так, чтобы они медленно
скользили к целевой области, преодолевая расстояния порядка 30 метров.
Важно грамотно задать импульс камню так, чтобы он не только достиг цели, но
и обошел препятствия на пути. Как только игрок отпускает камень, на него
влияет одна лишь сила трения.
Если игрок закручивает камень по часовой стрелке, кривая пути уходит
направо, а если против часовой стрелки - налево. Камень весит почти 20 кг и
вращается очень медленно, обычно совершая 2-3 полных витка вокруг оси за те
25 секунд, что скользит к цели.
При подготовке льда распрыскивают воду по
определенной технологии так, что она замерзает
в виде равномерных капель. При натирании
щетками образуется вода, которая заполняет
впадины между каплями и уменьшает силу
трения. Так изменяю направление движения
камня.
Советы спортсменам и тренерам
 Самое главное - совершенствуйте свое мастерство на
тренировках.
 Не экономьте на качественном спортинвентаре и одежде.
 В лыжных видах спорта тщательно подбирайте смазку
непосредственно перед стартом, учитывая все особенности
снега и погодные условия.
 В конькобежных видах спорта уделяйте пристальное
внимание качественной заточке коньков.
 В санных видах спорта энергично разогревайте полозья
саней перед стартом, соблюдайте законы физики по
максимуму при проходе виражей.
 В керлинге просчитывайте траекторию движения и
грамотно корректируйте ее энергичной работой щеток.
Олимпийцы !
Мы болеем за вас и
гордимся вашими победами!
Выступление перед учениками
нашей школы
У нас в школе в 9 классе всего 7 человек.
Поэтому нам пришлось выступить
перед учениками более младших классов.
Мы пригласили учащихся 4 и 7 классов
и учителей физкультуры.
Выступление перед учениками
нашей школы
У нас в школе в 9 классе всего 7 человек.
Поэтому нам пришлось выступить
перед учениками более младших классов.
Мы пригласили учащихся 4 и 7 классов
и учителей физкультуры.
Выступление перед учениками
нашей школы
Отзыв учителей физкультуры
Презентация, подготовленная и проведенная ученицами 9 класса, охватила весь
аспект видов спорта, представленных на зимних Олимпийских играх. В доступной
и понятной форме был изложен материал, объясняющий связь законов физики с
зимними видами спорта. Дети узнали много интересного об инвентаре зимних видов
спорта, о том, что нужно делать, чтобы уменьшить силу трения в разных видах
спорта. Предложенные анкеты вызвали живой интерес у учащихся седьмого и
четвертого класса.
Учителя физкультуры: Федотов И.А., Борисенко Н.Н.
Тестирование
1. Если сани скользят по прямому участку, то в это время
А) сила трения большая;
Б) силы трения нет;
В) сила трения мала.
2. Ботинки для кёрлинга отличаются:
А) подошвой; В) формой;
Б) цветом;
Г) не отличаются.
3. Когда используются жесткие мази для лыж?
А) когда идет мокрый снег; В) старый снег;
Б) замерзший снег;
Г) свежевыпавший снег.
4. Применяется ли сила трения качения для уменьшения силы трения
в зимних видах спорта?
А) применяется;
В) применяется, но не всегда;
Б) не применяется; Г) не знаю.
5. Что является последним штрихом при заточке коньков?
А) надеть коньки;
В) снять заусенцы с конька;
Б) ничего не делать; Г) размяться.
Тестирование
Мы предложили учащимся тест. Несмотря на то, что семиклассники только
начали изучать физику, а ученики 4 класса только слышали о ней, результаты
тестирования, на наш взгляд получились хорошие.
59 % опрашиваемых ответили на 4-5 вопросов.
Кол-во правильных ответов в тесте
5
4
3
2
1
Кол-во ответивших участников опроса
6
4
4
2
1
35
24
24
12
5
%
Всего опрошено 17 человек
Отзыв учителя физики
Девочки достаточно полно рассказали о силе
трения, причинах возникновения и механизме
действия силы. Указали способы снижения
коэффициента трения.
В зимних олимпийских видах спорта, разделив
их на группы по используемому инвентарю,
рассказали о проявлениях силы трения и
способах, приводящих к уменьшению ее
проявлений, а в отдельных случаях к
увеличению.
Презентация вызвала большой интерес
учеников 7 и 4 классов. Половина из слушавших
детей не видели снега, а лед видели только на
искусственных катках Индии.
Учитель физики Чураев С.А.
Ссылки на страницы из Интернета, материал
с которых использовали в презентации
http://2014godloshadi.com/2013/07/olimpijskie-medali-sochi-2014-foto/
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%8B%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B3%D0%BE%D0%BD%D0%BA%D0%B8
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D0%B1%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B9
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%B0%D1%82%D0%BB%D0%BE%D0%BD
https://www.google.co.in/search?q=%D0%B1%D0%B8%D0%B0%D1%82%D0%BB%D0%BE%D0%BD&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=YCNUqLqDMiPrQfc14CoBw&sqi=2&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=1366&bih=673
https://www.google.co.in/search?q=%D0%B1%D0%B8%D0%B0%D1%82%D0%BB%D0%BE%D0%BD&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=YCNUqLqDMiPrQfc14CoBw&sqi=2&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=1366&bih=673#q=%D0%BB%D1%8B%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5+
%D0%B3%D0%BE%D0%BD%D0%BA%D0%B8&tbm=isch
https://www.google.co.in/search?q=%D0%B7%D0%B8%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D0%B5+%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D1%8B+%D1%81
%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=wKKVUrTMCoT7rAfHYHQDg&sqi=2&ved=0CDMQsAQ&biw=1600&bih=741
https://www.google.co.in/search?q=%D1%8D%D0%BC%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D1%8B+%D1%81%D0%BE%D1%87%D0%B8+
2014&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=QKOVUruvN4WIrge74ICADw&ved=0CCQQsAQ&biw=1600&bih=741#facrc=_&imgdii=_&img
rc=9_2BNSYhKSV4zM%3A%3BeUgOSuHIADWX_M%3Bhttp%253A%252F%252Ffiles.adme.ru%252Ffiles%252Fnews%252Fpart_43%252F434
605%252F5223955-R3L8T8D-650-emblemy-sochi-2014-10.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.adme.ru%252Fbrending%252Femblemy-zimnihigr-v-sochi-2014-434605%252F%3B650%3B478
http://900igr.net/prezentatsii/fizika/Fizika-Sila-trenija/026-Davajte-vmeste-sformuliruem-sposoby-umenshenija-i-uvelichenija-sily.html
http://blogfizika.ru/?p=1210
http://www.dubna-ski.narod.ru/equipment/indexequipment.htm
http://www.dvjournal.ru/2013/03/zatochka-konkov-v-domashnix-usloviyax-i-u-professionala/
http://iceskates.narod.ru/013.html
http://sochiroller.info/ice/226--http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/olimpiyskie-igry-i-fizika-0
http://www.uchportal.ru/load/90-1-0-43629
http://www.olymps.ru/vidy-sporta
http://solonoga.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=73&Itemid=86
http://www1.fischer.ru/files/swix/xc-prof-race-new.pdf