Физика фигурного катания»

Конкурс « Наука и спорт: полный контакт»
Номинация «Навстречу Сочи», вторая категория.
Информационная заметка: « Физика фигурного катания»
ученицы 10 –А класса ГБОУ СОШ № 500 Пушкинского р-на С-Петербурга
Скоморох Елизаветы
Citius, altius, fortius! (Быстрее, выше, сильнее!) – эти три латинских слова, ставшие
спортивным девизом, выбиты на олимпийских медалях. Однако на пути к
спортивным достижениям и к олимпийскому золоту стоят преграды,
определяемые прежде всего проявлением тех или иных физических явлений и
закономерностей. С другой стороны, правильное использование соответствующих
физических законов может помочь спортсмену в достижении успеха. Таким
образом, знание законов физики необходимо спортсменам, тренерам, спортивным
врачам. Каждый из нас знает, какое место занимает спорт в жизни человека, но
далеко не все задумывались над вопросом, какова связь между спортом и
физикой, как развитие физической науки влияет на совершенствование спортивных
достижений. Ошибаются те, кто считает, что для освоения спортивных вершин
достаточно лишь одной физической подготовки. Нет, спорт без науки и, в
частности, без физики бессилен.
Фигурное катание – один из самых красивых и элегантных видов спорта. В
фигурном катании очень много разных танцевальных и технических элементов,
которые невозможно выполнить без знания физики. Но поскольку в данном виде
спорта очень много фигур, я опишу лишь те элементы, которые составляют основу
фигурного катания: скольжение, прыжок и вращение.
Скольжение
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. Под давлением лед(при
небольших температурах) плавится под
коньком, образуя смазку(жидкое трение),
что, в свою очередь, еще уменьшает
трение скольжения. Лед плавится под
давлением, потому что площадь лезвия
конька маленькая, а значение веса
(пропорциональное массе фигуриста) большое. За счет движения конькобежца по
льду возникают силы трения, причем механическая энергия сил трения переходит
во внутреннюю энергию льда. Также при скольжении по гладкой поверхности
участвует сила трения покоя, позволяющая фигуристу отталкиваться от гладкой
поверхности, когда он ставит конек на ребро, или резко останавливается при
постановке конька на носок. При скольжении конька по гладкой поверхности, силы,
действующие на тело - сила тяжести и сила реакции опоры - скомпенсированы,
следовательно, не мешают телу двигаться равномерно.
Прыжок.
Поскольку физические характеристики в разных частях
прыжка непрерывно изменяются, то возможно
разделение прыжка на периоды: разбега, толчка,
полета, приземления.
Период разбега.
Разбегаясь, фигурист сообщает телу горизонтальную скорость. В фазе ее
приобретения спортсмен разбегается до скорости, необходимой для выполнения
прыжка, чтобы придать телу кинетическую энергию поступательного движения.
Для этого он делает перебежки вперед и назад, шаговые комбинации,
позволяющие достичь необходимой скорости движения, которая должна быть
достигнута до приближения к предполагаемому месту прыжка. В фазе подготовки к
толчку фигурист прекращает увеличивать скорость движения, переходя к
скольжению по инерции, чтобы четко определить направление своего движения и,
исходя из этого, должным образом направить траекторию толчковой дуги. Так как
разбег скорости отдельных звеньев тела различны и по величине, и по
направлению, то чтобы обеспечить устойчивое скольжение по толчковой дуге
необходимо выровнять скорости движения звеньев тела. Для этого фиксируют позу
в фазе подготовки к толчку.
Период толчка.
Характер перемещения звеньев тела в
полете говорит о том, что вращательное
движение создается в толчке. От того,
насколько правильным был толчок, зависит
высота и длительность прыжка, число
оборотов, устойчивость оси вращения. В
полете тело фигуриста вращается вокруг
продольной оси тела. Поскольку в полете на
фигуриста действует лишь сила тяжести,
момент которой относительного основного
цента тяжести тела равен нулю, сообщить
телу вращательное движение спортсмен
может только в опорных условиях, т.е в
толчке.
Период полета.
Движение тела в полете при выполнении
многооборотного прыжка может быть рассмотрено
как поступательное движение тела вместо с осью
вращения и вокруг этой оси. Приближая звенья
тела к оси вращения, фигурист в фазе группировки
увеличивает приобретенную в толчке угловую
скорость, чтобы за время полета совершить
необходимое число оборотов. В фазе
разгруппировки, удаляя звенья тела от оси
вращения, он уменьшает угловую скорость, что бы
предотвратить чрезмерное вращение тела вокруг
продольной оси в момент приземления.
Период приземления
Сгибая опорную ногу, фигурист
в фазе амортизации переходит
к скольжению по дуге так,
чтобы погасить вертикальную
скорость, преобразовать
остаточное вращение вокруг
продольной оси в скольжение
по дуге приземления и не
допустить чрезмерного
уменьшения горизонтальной
скорости движения.
Итак, главной особенностью прыжков в фигурном катании является накопление
кинетической энергии при скольжении по льду и использование ее при
скольжении по дуге.
Вращение
Вращение вокруг вертикальной оси – элемент фигурного катания, в котором
фигурист, стоя на опорной ноге, вращается вокруг воображаемой оси. Свободная
нога может быть отведена в сторону или поднята вверх. В процессе вращение
фигурист может менять позы вращения, координируя свои действия с помощью
свободной ноги и рук. Заход во вращение обычно представляет собой движение по
дуге длиной в половину окружности. Весь процесс вращения может быть разбит на
два этапа:


Группировка-промежуток времени, за который фигурист изменяет свой
момент инерции, прижимая руки к телу;
и вращение -промежуток времени, за который фигурист вращается вокруг
собственной оси, обладая постоянным моментом инерции.
Силы инерции ускоряют вращение при группировке и замедляют его при
разгруппировке.
Заключение
Таким образом, законы физики, безусловно, влияют на выполнение элементов
фигурного катания. Без знания этих законов фигурист не способен улучшать и
совершенствовать свои достижения.
И, несомненно, в предстоящей Олимпиаде «Сочи-2014» знание физики поможет
нашим спортсменам одержать победы. А мы будем за них «болеть».