Основные понятия и законы динамики > Русский спорт - научная база
Русский спорт - научная база    


Основные понятия и законы динамики

Основные понятия и законы динамики

Динамикаэто раздел механики, в котором изучают движение тел под действием приложенных к ним сил.

В биомеханике также рассматривают взаимодействие между телом человека и внешним окружением, между звеньями тела, между двумя людьми (например, в единоборствах). В результате возникают силы, которые и являются количественной мерой этих взаимодействий.

При изучении величин, которые хаpaктеризуются не только величиной, но и направлением (например, скорость, ускорение, сила и т. п.) применяют их векторное изображение.

Векторнаправленный прямолинейный отрезок (стрелка) рис. 1.

Два вектора считаются равными лишь в том случае, если у них одинаковы и длины и направления (то есть они параллельны и ориентированы в одну сторону). С изменением ориентации меняется знак вектора ( на рис.1 b = а; с = - а).

Правила векторной алгебры отражают физические свойства векторных величин. Так в соответствии с тем, что равнодействующая двух сил находится по правилу параллелограмма, суммой двух векторов (a и b), определяется новый вектор (с = а + b), изображаемый диагональю параллелограмма, стороны которого – векторы-слагаемые, рис. 2.

Вычитание определяется как действие, обратное сложению. Кроме вектора в биомеханике используется ещё и термин, носящий название «скаляр» (скалярные величины). 

Скалярвеличина, каждое значение которой ( в отличие от вектора) может быть выражено одним числом, вследствие чего совокупность значений можно изобразить на линейной шкале (скале – отсюда и название). Скалярными величинами являются: длина, площадь, температура и т. д.

Скалярным произведением (а۰b) двух векторов (а и b) называется число (скаляр), равное произведению длин этих векторов, на косинус угла, образованных их направлениями, то есть |а| ۰ |b| ۰ cos φ, см. рис. 3.

Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линия действия силы. Сила полностью определена, если заданы её величина, направление и точка приложения. Если на элементы биомеханической системы тела человека действует несколько сил (F1, F2, ...Fn), то их можно заменить одной силой, равной их векторной сумме: FR = Σ Fi. Такая сила называется равнодействующей.

Например, на прыгуна в длину действует сила тяжести (mg) и сила сопротивления воздуха (Fс), рис. 4. Ускорение (отрицательное) создаёт их равнодействующая сила (Fр).

Движения биомеханической системы тела человека подчиняются механике Ньютона. Следовательно, три основных закона этой механики определяют хаpaктер движения, так как несмотря на биологическую природу энергообеспечения движения, тело является механической системой и подчиняется всем закономерностям, которые связаны с движением материальных объектов на Земле.

Первый закон Ньютона (закон инерции). Любое материальное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока внешнее воздействие не изменит это состояние.

Прямолинейное равномерное движение материального тела называется инерциональным (или движением по инерции). Инерцияэто свойство материального тела оказывать сопротивление изменению скорости его движения (как по величине, так и по направлению). Инертностьнеотъемлемое свойство материи. Такое сопротивление возможно только потому, что тела обладают определённой массой, которую считают количественной мерой инертности.

Массаколичественная мера инертности тела. Единица измерения массы в СИ называется килограмм (кг).

Первый закон Ньютона – достаточно идеализированное представление о движении, поскольку тело может двигаться прямолинейно и равномерно только в отсутствии любых сил. В реальности на двигающееся тело всегда оказывают влияние различные силы (силы сопротивления воздуха, силы трения и др.), чьё воздействие приводит к тому, что движущееся тело в конце концов останавливается. Это не означает, что первый закон Ньютона неверен: просто движение, если действие сил не исключить, приводит к изменению состояния тела и, в частности, к его переходу в состояние покоя. 

Векторная величина, равная произведению массы тела на ускорение и направленная в сторону, противоположную ускорению по величине или направлению данного тела под воздействием внешних сил, называется силой инерции: Fи = - m•aс.

Изменение скорости тела обусловлено воздействием на него других тел. Воздействие тем интенсивнее, чем больше созданное им ускорение. С другой стороны, у тела с большей массой ускорение меньше (то есть, его скорость изменить труднее). Поэтому измерять воздействие на тело со стороны всех других тел принято произведением массы тела на сообщённое ему ускорение. Эту меру воздействия называют силой.

Силой, действующей на тело со стороны других тел, называется векторная величина, равная произведению массы тела на его ускорение.

Единица измерения в СИ называется «ньютон» - Н.

Если формулу F = m • a преобразовать:

,

то получим второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально действующей на него силе, обратно пропорционально массе тела и по направлению совпадает с направлением действия силы

Соотношение между равнодействующей всех внешних сил и ускорением, которое она сообщает ему, можно преобразовать к виду, который оказывается полезным при решении многих задач в биомеханике:

 

Выражение в левой части уравнения называется импульсом силы, в правой части уравнения – называется импульсом тела.

Импульсом тела или количеством движения (Р) называется произведение массы (m) на скорость движения тела (V):

, Размерность в СИ – кг•м/с

Импульсом силы называется произведение значения силы на промежуток времени, в течение которого она действовала на материальное тело.

На основе приведённых определений можно представить в следующей словесной формулировке: изменение количества движения материального тела равно импульсу силы:

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми материальные тела действуют друг на друга, равны по величине, противоположны по направлению и направлены по прямой, проходящей через эти тела.

F1 = - F2

Этот закон показывает, что взаимодействие – это действие одного тела на второе и равное ему действие второго тела на первое. Следовательно, источником силы для первого тела является второе, и поскольку силы действия и противодействия приложены к разным телам, их нельзя складывать, а действующие силы – заменять равнодействующей.

Человек, совершая двигательные действия, участвует в сложном движении, которое состоит из более простых – поступательного и вращательного. Для каждого из них существуют отличающиеся друг от друга хаpaктеристики.

Раздел статьи: Биомеханика


Типы организации занятий

Типы организации занятий  Занятия этого типа особенно широко применяются в тренировке юных спортсменов, на ранних этапах многолетней подготовки, когда решается большое число задач, связанных с обучением...

29 02 2024 22:23:18

Развитие образования в средние века (V – XVII века) |

Развитие образования в средние века (V – XVII века) | > Мальчики при дворе сюзерена с 7 до 14 лет служили пажами при жене феодала, с 14 до 21 - оруженосцами при феодале, в 21 год – посвящались в рыцари. В основе содержания образования лежали «семь рыцарских добродетелей»: верховая езда, плавание, фехтование, охота, метание копья, шахматы, игра на музыкальном инструменте. Воспитывалось презрение к труду, в том числе умственному. Рыцари также не обязаны были овладевать грамотой. ...

27 02 2024 13:43:21

Урочные формы занятий в физическом воспитании и спорте

Урочные формы занятий в физическом воспитании и спорте  • Строго соблюдается частота занятий, их продолжительность и взаимосвязь...

26 02 2024 1:37:55

Динамика вращательного движения материальной точки и твёрдого тела

Динамика вращательного движения материальной точки и  твёрдого тела  Центростремительной силой называется проекция равнодействующей силы на тот радиус окружности, на котором в данный момент находится тело...

25 02 2024 6:16:58

Пути дальнейшей отработки ООД

Пути дальнейшей отработки ООД  Совершенствованию ООД способствует выполнение так называемых контрастных и сближающих заданий, связанных с уточнением «опopных точек» и параметров совершаемых движений...

24 02 2024 18:26:27

Система педагогических наук и связь с другими науками

Система педагогических наук и связь с другими науками  Философия является фундаментом педагогики...

22 02 2024 2:41:45

Типы тренировочных микроциклов

Типы тренировочных микроциклов  Микроциклы иной продолжительности обычно планируют в соревновательном периоде, что бывает связано с необходимостью смены режима деятельности, формированию специфического режима работоспособности в соответствии с конкретными условиями предстоящих соревнований...

21 02 2024 22:32:22

План конспект игры "Сумей догнать"

План конспект игры "Сумей догнать"  - воспитание смелости, честности, коллективизма, дисциплинированности...

20 02 2024 11:39:45

Последовательность овладения двигательным действием

Последовательность овладения двигательным действием  Преподаватель, приступая к обучению своих учеников, должен побудить их к сознательному, осмысленному отношению к предстоящему овладению новыми двигательными действиями...

19 02 2024 6:11:40

Контрольные упражнения (тесты) для определения уровня развития координационных способностей

Контрольные упражнения (тесты) для определения уровня  развития координационных способностей  В качестве заданий-тестов рекомендуется применять упражнения с ассиметричным согласованием движений руками, ногами, головой, туловищем (как наиболее сложные и реже встречающиеся в двигательном опыте человека)...

18 02 2024 21:52:48

Единство общей и специальной подготовки спортсмена

Единство общей и специальной подготовки спортсмена  Неразрывность общей и специальной подготовки, как необходимо одинаковых сторон спортивной тренировки: ни одну из них нельзя исключить из содержания без ущерба для спортивных достижений и общей эффективности спорта, как средства всестороннего развития...

17 02 2024 19:34:47

Потенциальная и кинетическая энергия. Понятие «механическая работа»

Потенциальная и кинетическая энергия. Понятие «механическая работа»  Следовательно, при выполнении работы энергия в системе уменьшается...

16 02 2024 13:40:58

Общая физическая подготовка

Общая физическая подготовка  Дело в том, что общая физическая подготовка должна строится согласно закономерностям переноса тренировочного эффекта с подготовительных упражнений на соревновательные действия в избранном виде спорта...

15 02 2024 3:39:29

Двигательное умение

Двигательное умение  Умение выполнять новое двигательное действие возникает на основе следующих предпосылок: овладения необходимыми знаниями о технике действия, наличие двигательного опыта, достаточного уровня физической подготовленности, при творческом мышлении в процессе построения новой формы движений...

14 02 2024 8:38:32

Профессиональная пригодность и педагогические способности |

Профессиональная пригодность и педагогические способности | >1. Дидактические: С. доступно, ясно, интересно передавать материал, повышать активность, самостоятельность.2. Академические: С. к учебному предмету, стремление к глубокому познанию предмета и достижений в этой области.3. Перцептивные: С. стремление проникнуть во внутренний мир ученика, понимание его личности и состояния.4. Речевые: С. ясно выражать свои мысли и чувства с помощью вербальных и невербальных средств общения.5. Организаторские: С. организовать учеников, собственную деятельность, сформировать коллектив, воодушевить на решение задач.6. Авторитарные: С. эмоционально-волевым влиянием добиваться авторитета.7. Коммуникативные: С. к общению с учениками, коллегами, родителями; умение найти подход, наладить контакты.8. Педагогическое воображение: С. предвидеть последствия педагогической деятельности, прогнозировать, предугадывать, что может «получиться» из учеников.9. Аттенционные: С. распределить внимание между несколькими видами деятельности (учителю необходимо следить за изложением учебного материала, «видеть» учеников, их поведение, реакцию, признаки утомления, следить за дисциплиной, за собственным поведением.10. Двигательные: С. правильно выполнять и показывать физические упражнения, выполнять страховку. ...

13 02 2024 13:37:51

Звенья газотранспортной системы организма |

Звенья газотранспортной системы организма | > Газообмен между легкими и окружающей средой осуществляется за счет вдоха и выдоха. При вдохе объем легких увеличивается, давление в них становится ниже атмосферного, и воздух поступает в дыхательные пути. Этот процесс носит активный характер и обусловлен сокращением наружных межреберных мышц и опусканием (сокращением) диафрагмы, в результате чего объем легких возрастает на 250-300 мл. Во время выдоха объем грудной клетки уменьшается, воздух в легких сжимается. Давление в них становится выше атмосферного, и воздух выходит наружу. Выдох в спокойном состоянии осуществляется пассивно за счет тяжести грудной клетки и расслабления диафрагмы. Форсированный выдох происходит вследствие сокращения внутренних межреберных мышц, частично – за счет мышц плечевого пояса и брюшного пресса. Важное значение для осуществления вдоха и выдоха имеет герметически замкнутая плевральная полость (щель), образованная висцеральным и париетальным листками плевры и защищенная небольшим количеством жидкости. Давление в плевральной полости ниже атмосферного, которое еще больше снижается при вдохе, способствуя поступлению воздуха в легкие. При попадании воздуха или жидкости в плевральную полость легкие спадаются за счет их эластической тяги. Дыхание становится невозможным и развивается – пневмоторакс. ...

12 02 2024 22:40:33

Задачи, средства и методы технической подготовки

Задачи, средства и методы технической подготовки  Основная информация поступает от двигательного аппарата – рецепторов, расположенных в мышцах, сухожилиях, связках и отражает изменения в длине мышц, степени их напряжения, направления и скорости движений, расположении различных звеньев тела и др...

11 02 2024 2:33:31

Документы о правах детей и образовании

Документы о правах детей и образовании  Одним из первых актов созданной в1945 г...

10 02 2024 2:49:56

Возникновение физического воспитания

Возникновение физического воспитания  Постепенно в ходе исторического процесса люди обратили внимание на то, что те члeны племени, которые вели более подвижный образ жизни, многократно повторяли те или иные физические действия, были более сильными и выносливыми...

09 02 2024 4:48:51

Требования к планированию в физическом воспитании и спорте

Требования к планированию в физическом воспитании и спорте  Цель конкретизируют системой частных задач с определением последовательности и сроком реализации...

08 02 2024 11:28:37

Отношения родителей и детей |

Отношения родителей и детей | > Правила семейного воспитания Наиболее благоприятный вариант взаимоотношений родителей и детей, когда они испытывают устойчивую потребность во взаимном общении, проявляют откровенность, взаимное доверие, равенство во взаимоотношениях , когда родители умеют понять мир ребенка, его возрастные запросы. Поменьше приказов, команд, угроз, наказаний (особенно физических), чтения морали, а побольше умения слушать и слышать друг друга, стремления к поиску совместных решений, доводов, наблюдений ...

07 02 2024 22:22:39

Анаэробная производительность организма и ее показатель МКД |

Анаэробная производительность организма и ее показатель МКД | > Процесс дыхания представляет собой процесс управления легочной вентиляцией для обеспечения оптимального газового состава внутренней среды организма. Основную роль в регуляции дыхания играют рефлекторные реакции, возникающие в результате возбуждения специфических рецепторов, заложенных в легочной ткани, сосудистых рефлексогенных зонах и скелетных мышцах. Центральный аппарат регуляции дыхания представляют нервные образования спинного мозга, продолговатого и вышележащих сегментов Ц Н С. ...

06 02 2024 2:33:23

Как образовалась связь гормон - клетки органа - мишени

Как образовалась связь гормон - клетки органа - мишени  Например, они могли ускорять или тормозить физико - химические процессы в клетке...

05 02 2024 1:55:19

Формы обучения

Формы обучения  • По месту учебы: школьные (уроки, учебные занятия, работа на пришкольном участке, в лаборатории) и внешкольные (домашняя самостоятельная работа, экскурсии)...

04 02 2024 4:56:36

Условия формирования устойчивости двигательных навыков

Условия формирования устойчивости двигательных навыков  Главными адаптирующими факторами при этом являются объём и интенсивность специфических тренировочных нагрузок, приближённых к соревновательным, а в некоторых фрагментах и превышающих их...

03 02 2024 15:53:36

Соревновательный метод

Соревновательный метод  В первом случае это выражается в использовании соревновательного начала, как способа стимулирования интереса и активизации деятельности при выполнении отдельных упражнений...

02 02 2024 4:18:17

Беременность

Беременность  Светлые клетки, образующие наружный слой, играют роль в питании зародыша и носят название трофэктодермы...

01 02 2024 3:30:44

Органолептические свойства воды

Органолептические свойства воды  Прозрачность должна быть не менее 30см, а воды плавательных бассейнов -20 см...

31 01 2024 8:42:18

Дозирование физических нагрузок

Дозирование физических нагрузок  Такие занятия пpaктически исключают опасность возникновения нарушений в деятельности сердечно-сосудистой системы...

29 01 2024 14:11:15

Третий этап – этап специализированной базовой подготовки

Третий этап – этап специализированной базовой подготовки   На этом этапе многолетней подготовки определяется спортивная ориентация спортсменов в зависимости от их врождённых способностей (генетических факторов)...

28 01 2024 16:16:16

Краткая история развития биомеханики и современное состояние биомеханики

Краткая история развития биомеханики и современное состояние  биомеханики  Леонардо особенно интересовался строением человеческого тела (анатомией) в связи с движением...

27 01 2024 14:20:45

Сущность, структура и этапы педагогического процесса |

Сущность, структура и этапы педагогического процесса | > Педагогический процесс создается педагогом и имеет следующую структуру. Ц Е Л Ь – П Р И Н Ц И П Ы – С О Д Е Р Ж А Н И Е – М Е Т О Д Ы – С Р Е Д С Т В А – Ф О Р М Ы Цель отражает конечный результат педагогического взаимодействия, к которому стремятся педагог и ученик; это предвидимый результата деятельности. Принципы предназначены для определения основных направлений достижения цели. Содержание представляет собой опыт, который передается для достижения поставленной цели. Методы – действия педагога и учащихся, посредством которых передается и принимается содержание. Средства – способы «работы» с содержанием (их используют в единстве с методами). Формы придают логическую завершенность педагогическому процессу. ...

26 01 2024 12:40:14

Содержание образования |

Содержание образования | >• Содержание образования должно быть направлено на формирование гармонично развитой личности (т.е. обеспечить умственное развитие, техническую и трудовую подготовку, физическое, нравственное и эстетическое воспитание).• Содержание образования должно строиться на строго научной основе.• Соответствовать логике и системе данной науки.• Строиться на основе взаимосвязи с другими предметами (межпредметные связи)• Соответствовать возрастным возможностям учащихся.• Отражать связи теории с практикой. Содержание образования отражено в учебных планах, программах, учебниках, учебных пособиях.  (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); ...

25 01 2024 11:45:56

План конспект игры «Совушка» |

План конспект игры «Совушка» | > Перестроение. ...

24 01 2024 9:58:50

Выводы

Выводы  Магнус утверждал, что регулярные соревнования в лыжных гонках проводили лапландцы – жители Скандинавии и запада Кольского полуострова...

23 01 2024 19:57:30

Правила соревнований

Правила соревнований  Правила соревнований определяют состав судейской коллегии и должностные обязанности ее члeнов во время проведения соревнований...

22 01 2024 15:30:28

Особенности возрастного развития

Особенности возрастного развития  Суставы детей этого возраста очень подвижны, связочный аппарат эластичен, скелет содержит большое количество хрящевой ткани...

21 01 2024 7:22:24

Иммунологическая память

Иммунологическая память  Эти же процессы лежат в основе аллергических заболеваний...

20 01 2024 20:28:44

Ферментный обмен и печень

Ферментный обмен и печень  Одни из них катализирую окислительно-восстановительные реакции в нервной системе (церулоплазмин), другие расщепляют в крови избыток биологически-активных веществ (холинэстераза), третьи регулируют активность свертывающей и противосвертывающей систем крови...

19 01 2024 16:29:38

Диуретики

Диуретики  Запретна применение диуретиков в спорте был обусловлен тем, что их стали использовать для маскировки применения допинговых веществ...

18 01 2024 15:35:29

Адаптационный синдром

Адаптационный синдром  ) Было выявлено, что вне зависимости от качества внешнего раздражителя наступают общие нейрогумopaльные изменения...

17 01 2024 3:24:46

Основы спортивной тренировки |

Основы спортивной тренировки | > Нагрузки, применяемые в спорте Тренировочные и соревновательные нагрузки « Внешняя» и «внутренняя» стороны тренировочной нагрузки Взаимосвязь нагрузок с внешней и внутренней стороны Характер и направленность тренировочных нагрузок Компоненты тренировочных нагрузок, определяющие направленность и величину воздействия ...

16 01 2024 9:30:26

Половой цикл |

Половой цикл | align="right"> Раздел статьи: Афофкис раздел « Репродуктивные функции» ...

15 01 2024 5:52:33

Основная педагогическая направленность занятий

Основная педагогическая направленность занятий  В основных занятиях выполняется основной объём работы, связанной с решением главных задач подготовки...

14 01 2024 0:47:24

Элементарные формы проявления скоростных способностей

Элементарные формы проявления скоростных способностей  Двигательной реакцией принято называть процесс, который начинается с восприятия информации, побуждающей к действию (стартовый сигнал, ситуация имеющая сигнальное значение) и заканчивающаяся с началом ответных действий – стартовых, либо начинающихся в порядке переключения от одного действия к другому...

13 01 2024 11:28:17

Малые формы занятий, применяемых в физкультурной пpaктике

Малые формы занятий, применяемых в физкультурной пpaктике  • Отсутствие или невыраженность структуры построения занятий, то есть подготовительная, основная и заключительная части занятия кратковременны и ограничены по содержанию, а иногда и не выражены (например: оздоровительный бег, гигиеническая гимнастика, физкультминутки)...

12 01 2024 6:42:56

Светопроведение и преломление (рефpaкция) света

Светопроведение и преломление (рефpaкция) света  Наружная–склера, она непрозрачная, впереди переходит в прозрачную роговицу...

11 01 2024 2:48:49

Еще:
Спорт и здоровье -1 :: Спорт и здоровье -2 :: Спорт и здоровье -3 ::