проект физика-физкультура

Конкурс « Наука и спорт: полный контакт»

Номинация «Ученые и спорт», вторая категория.

Толкание ядра. 

Работа ученика 9- а класса

ГБОУ СОШ № 500  Пушкинского р-на Санкт-Петербурга Бойко Дениса

Цель работы: В этой работе я бы хотел рассмотреть такой вид спорта как толкание ядра, разобрать физику полета снаряда, найти способы улучшения результатов.

Толкание ядра — соревнования по метанию на дальность толкающим движением руки специального спортивного снаряда — ядра. Дисциплина относится к метаниям и входит в технические виды легкоатлетической программы. Требует от спортсменов взрывной силы и координации. Является олимпийской дисциплиной лёгкой атлетики для мужчин с 1896 года, для женщин с 1948 года. Входит в состав легкоатлетических многоборий. [2]

Правила:

Участники соревнований выполняют бросок в секторе размером 35°, вершина которого начинается в центре круга диаметром 2,135 метра. Расстояние броска измеряется как расстояние от внешней окружности этого круга до точки падения снаряда. Вес ядра в мужских соревнованиях — 7,257 кг (16 фунтов), а в женских — 4 кг (8,8 фунтов). Ядро должно быть достаточно гладким.

Как только спортсмен займет положение в круге перед началом выполнения попытки, ядро должно касаться или быть зафиксировано у шеи или подбородка, и кисть руки не должна опускаться ниже этого положения во время толкания. Ядро не должно отводиться за линию плеч. [2]

Стили.

Толкание ядра, как и многие другие дисциплины лёгкой атлетики, берёт своё начало в Англии в середине 19-го века. Техника того времени была примитивна, атлеты не использовали всю площадь круга и толкали, прыгая на одной ноге вперёд, способом «скачок».

В 1950-е годы выдающийся американский атлет Пери О’Брайен разработал новый метод толчка, который называют «хлёст туловищем» (слайд 2). Атлет начинает движение, стоя спиной к будущему направлению толчка, отклоняется далеко вперёд, вынося ядро за пределы круга. Затем,  мощным движением поворачиваясь на 180 градусов и одновременно распрямляясь, посылает ядро вперёд и вверх. Пери О’Брайен десять раз бил мировые рекорды, пройдя отметки 18 и 19 метров, заложив основы популярного современного стиля толчка.

В 1970-х годах был разработан новый оригинальный метод «кругового маха». Его автор - выдающийся советский тренер Виктор Алексеев. Его ученик Александр Барышников первым в мире преодолел рубеж 22 метра, используя новый метод.[2]

Рекорды.

Мой личный рекорд:

Теория.

Если тело бросить под углом к горизонту, то в полете на него действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Если силой сопротивления пренебречь, то остается единственная сила – сила тяжести. Поэтому вследствие 2-го закона Ньютона тело движется с ускорением, равным ускорению свободного падения; проекции ускорения на координатные оси равны ах = 0, ау = -g.

Любое сложное движение материальной точки можно представить как наложение независимых движений вдоль координатных осей, причем в направлении разных осей вид движения может отличаться. В нашем случае движение летящего тела можно представить как наложение двух независимых движений: равномерного движения вдоль горизонтальной оси (оси Х) и равноускоренного движения вдоль вертикальной оси (оси Y) (рис. 1) (слайд  № 3).

 Проекции скорости тела, следовательно, изменяются со временем следующим образом:

Координаты тела, следовательно, изменяются так:

При нашем выборе начала координат начальные координаты  Тогда:

(1)

Проанализируем формулы (1). Определим время движения брошенного тела. Для этого положим координату Y равной нулю, т.к. в момент приземления высота тела равна нулю. Отсюда получаем для времени полета:

(2)

Дальность полета получим из первой формулы (1). Дальность полета – это значение координаты х в конце полета, т.е. в момент времени, равный t0. Подставляя значение (2) в первую формулу (1), получаем:

Из этой формулы видно, что наибольшая дальность полета достигается при значении угла бросания, равном 45 градусов.[3]

Теперь применим теорию на практике, решая следующую задачу:  [ 1]

Начальная скорость полета ядра равна 15 м/с, угол вылета равен 45о. Определить расстояние, которое пролетит ядро.

L= (15^2* sin900)/10

L=225/10=22,5(метра)- что является чуть ли не мировым рекордом!

Но при решении данной задачи мы принимали ядро за материальную точку, пренебрегая его вращением и сопротивлением воздуха, следовательно получили результат только близкий к реальности.

Заключение: Итак,  нам удалось узнать немного о метании ядра и рассмотреть физику полета ядра.  Решая задачу на определение дальности полета ядра, я понял, под каким углом лучше метать ядро для достижения наибольшей дальности полета.

Использованная литература:

1) Чандаева С.А. "Физика и человек" АО Аспект пресс. М.: 1994

2)  [сайт]: http://ru.wikipedia.org/wiki/Толкание_ядра

3) [сайт]:http://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/virtlab/text/m2_1.html