Искусство точного расчета
|
| Искусство точного расчёта
Торопятся на стадионы. И для тебя, и для меня Уже проложена лыжня. Флажки видны на склонах снова- К соревнованьям все готово. Вот шайба, лыжи, клюшка, шлем- Что для чего здесь- ясно всем. Ведь технологии нам в спорте помогают, И олимпийские победы на пьедестал взывают. Скорей же секреты побед вы узнайте, В спортивные игры быстрее сыграйте. |
О проектеНоминация проектаГод всеобщего математического образования в ХМАО-Югре, математика дарит победы олимпийцам Авторы проектаКурбанова Анжела- ученица 7в класса Галиева Эля- ученица 7в класса Илларионова Дарья- ученица 7в класса Руководитель проектаГромова Светлана Федоровна- учитель информатики
|
Актуальность проектаСколько уже времени проводятся зимние Олимпийские игры, и вот, наконец, выбором Международного Олимпийского Комитета остановился на Российском городе Сочи! Я там никогда не был, но очень хочу попасть на 22 зимние Олимпийские игры! Я решился попробовать себя в зимних видах спорта. Я давно уже знаю все про зиму и холод, и по этому обязательно буду первым. Но для полной победы мне нужно узнать что-то большее. "Нельзя же просто взять и выиграть не зная точных подходов к спортивному инвентарю который ты используешь", - говорят мои друзья. Мне стало очень интересно, и я направился на обход Ледников всех Земли, чтобы узнать "формулу победы". Неужели поговорка "Силы есть - ума не надо" не относится к олимпийским играм? Неужели самые умные спортсмены - самые лучшие? Я отправляюсь на встречу новым победам! |
Вопросы направляющие проектОсновополагающий вопросПочему совершенству нет предела? Проблемные вопросы:1. Что общего у фигуриста и космонавта? 2. Почему победу можно рассчитать? 3. Почему кёрлинг называют зимними шахматами?
|
Методология проектаГипотеза проектаНовейшие достижения в области математики, химии, физики, обеспечивают наивысшие результаты в зимних видах спорта. Цель проектаПродемонстрировать как передовые технологии и достижения в области точных наук помогают обеспечить высокие результаты в спортивных соревнованиях. Задачи проекта1) Проанализировать использование современных технологий в таких видах спорта как: фигурное катание, конькобежный спорт, лыжный спорт, кёрлинг. 2) Проанализировать статистические данные достижений спортсменов за . 3) Доказать правдивость цитаты: "Нет предела совершенству". Методы исследования |
Этапы проектаI.«На коньках хоть на край света» II.«Точность+сообразительность+стратегия=ПОБЕДА» III.«Физику знаешь- в олимпиаде побеждаешь» IV.«Олимпийские супергерои…»
|
Этап II.«На коньках хоть на край света…»
Сид: Диего, спорим я быстрее тебя окажусь около вон той горы? Диего: А вот и поспорим! На счет три. Раз, два, три!
Сид: Как так? Я так долго тренировался и все напрасно. Диего: Не расстраивайся, твоя проблема не в том, что ты что - то делаешь не правильно. Кстати, где ты взял такие коньки? Сид: нашел, а в чем дело? Диего: В этом то и дело! Качество лезвия коньков не менее важно.
«Мелочи важны.»
Физика является незаменимым другом фигуристов. Каждому из нас приходилось видеть один из красивейших элементов фигурного катания – пируэт, но далеко не каждый догадывается о том, что этот элемент основан на точном расчете. В этом случае «работает» закон сохранения количества движения. Полный момент количества движения состоит из момента количества движения корпуса и момента количества движения вытянутых рук. При опускании рук их момент уменьшается до нуля, при этом увеличивается момент количества движения корпуса, в результате чего возрастает скорость вращения.
В этом спорте проявляются так же другие виды спорта:
1.Положения вектора силы тяжести относительно опорного конька.
2.Сгибательно - разгибательные движения толчковой ноги.
3.Оптекаемость коньков.
4.Сила трения
Одна из ведущих голландских фирм «RAPS», выпустила опытную партию беговых коньков с регулируемым наклоном лезвия. Этой фирме вообще свойственно стремление к экспериментированию и поиску наиболее совершенных конструкторских решений. Среди них: «клапы», лезвия с дугообразным ребром скольжения и вот теперь – регулировка наклона. Не ожидает ли нас опять «голландский» сюрприз на Олимпиаде? При прочих равных условиях и возможностях, качество спортивного инвентаря определяет всё. Получим и мы такой инвентарь, но – чуть позже, как это случилось с «клапами». Сама возможность изменения угла наклона лезвия, позволяет свести к оптимальному минимуму коэффициент трения скольжения. А это - огромный резерв повышения скорости. Нисколько не умаляя достижения голландцев в этой области, следует упомянуть о том, что первые коньки с регулируемым наклоном лезвия изобретены у нас.
Нужно быстро разогнаться,
Темп всю трассу не снижать,
И при этом постараться
Равновесье удержать.
«На кончике лезвия.»
Бытует мнение, что первые коньки с прочно прикрепленными к подошве полозьями «смастерил» русский царь Петр I. Он увлёкся катанием на льду и решил сам сделать коньки, когда был в Голландии. Первые беговые коньки для конькобежцев с тонким лезвием были сконструированы в начале 80-х годов XIX века норвежцами К. Вернером и А. Паульсеном. Передняя и задняя металлические платформы этих коньков привинчивались к подошве ботинка соответственно шестью и четырьмя шурупами. Это явилось революцией в конькобежном спорте. Большой вклад в разработку формы коньков внес русский скороход, служащий Николаевской железной дороги Александр Паншин. В 1887 г. он смастерил по собственной модели удлиненные коньки — цельнометаллические, длинные, с узким лезвием и немного загнутым носком коньки -прообраз сегодняшних беговых. На протяжении многих десятилетий модель трубчатых беговых коньков не претерпела принципиальных изменений. В 1892 году норвежец X. Гаген предложил еще одно новшество - беговой конек, состоящий из стальной трубки и вставленного в нее стального полоза. Эти коньки дали возможность сделать колоссальный шаг вперед в развитии скоростного бега; на таких коньках бегают до настоящего времени все скороходы мира. Сенсацией стало появление новой модели коньков, изготовленных голландскими фирмами «Викинг» и «Рапс».
Существуют различные типы коньков:
1.Фигурные коньки.
Так называемые, «фигурные коньки» —— используются в фигурном катании. Отличительная особенность этих коньков — выпуклая форма лезвия и специальные зубцы на переднем конце, которые помогают фигуристам при выполнении сложных элементов.
2.Хоккейные коньки.
Хоккейные коньки — коньки для игры в хоккей с шайбой или в хоккей с мячом. Разделяются на коньки со съёмным лезвием, и литым лезвием. Съёмное лезвие предполагает возможность его замены или соответствующей настройки. Лезвия изготавливаются, как правило, из никелированной или хромированной стали. По длине они совпадают с ботинком. Также разделяются по степени защиты и манёвренности конька по предназначению для игроков или вратарей.
3.Прогулочные коньки.
Коньки, которые напоминают фигурные или хоккейные модели. Отличие таких коньков заключается в том, что они более комфортные. Мужские прогулочные коньки похожи на хоккейные, а женские — на фигурные модели. Используются для любительской игры или простого катания.
4.Конькобежные коньки.
Они представляют из себя низкий ботинок из многослойного углеволокна (карбон) или стекловолокна, отделанный тонкой кожей, к которому крепится съёмная система лезвий с шарниром в передней части и свободной подпружиненной задней частью. Отличаются от остальных видов коньков большей длиной лезвия, большим радиусом скругления лезвия, а самое главное тем, что это единственные коньки с подвижным лезвием. Своё официальное название «клап» коньки получили за характерный звук, который издаёт лезвие, когда после толчка спортсмена пружина возвращает его обратно к ботинку. Величина овала лезвия конька (радиус кривизны) составляет около 22 метров.
5.Коньки для шорт-трека.
Коньки для участия в соревнованиях по шорт-треку, спортивной дисциплине, родственной конькобежному спорту. В отличие от конькобежных коньков «клапов» эти коньки имеют неподвижное, жёстко зафиксированное более короткое лезвие, установленное на ботинок с некоторым смещением в сторону, для более быстрого прохождения поворотов на маленьком круге. Материал самого ботинка у шорт-трековых коньков зачастую идентичен «клапам», но форма сильно отличается и рассчитана на более агрессивное прохождение поворотов. В шорт-треке величина овала лезвия конька составляет около 11 метров, помимо этого у коньков для шорт-трека есть боковая кривизна.
Для изготовления лезвия коньков используют такие типы стали: легированная, нержавеющая, углеродистая и высокоуглеродистая.
Легированная сталь — сталь, в которую для придания прочностных и других характеристик добавляют различные элементы. Легирование позволяет увеличить коррозионную стойкость и повысить твердость. Основными легирующими элементами в сталях для лезвий являются хром (хромированная сталь) и никель, марганец (для повышения твердости).
Нержавеющая сталь — сталь с добавлением хрома, который значительно повышает стойкость стали к коррозии. Но стоит отметить, что добавление элементов, придающих сильные антикоррозионные свойства, снижает твердость лезвия.
Углеродистая сталь — это сталь с небольшим содержанием углерода. Вообще углерод всегда содержится в стали. Разница лишь в его количестве. Чем больше углерода, тем выше твердость лезвия.
Высокоуглеродистая сталь — сталь с высоким содержанием углерода. Повышенное содержание углерода в стали придает ей высокую степень твердости.
Сид: Я и не предполагал, что это так важно. Диего, а кто самые быстрые конькобежцы? Диего:Насколько я знаю, это Джереми Вотерспун (Канада) установил новый рекорд среди конькобежцев на дистанции 500 м, пробежав ее за 34,76 с в Канаде 20 февраля 1999 г. Среди женщин на дистанции 500 м рекорд (37,55 с) установлен Катрионой Ле Мей Доун (Канада) в Канаде 29 декабря 1997 г. Ян Бос (Нидерланды) пробежал километровую дистанцию за 1 мин 8,55 с в Канаде 21 февраля 1999 г., поставив таким образом рекорд скорости среди мужчин. Среди женщин рекорд на километровой дистанции принадлежит Моник Гарбрехт (Германия), которая пробежала дистанцию за 1 мин 15,61 с в Канаде 21 февраля 1999 г.
«Хороший лед - залог успеха»
Мы все любим кататься. Секрет возникновения и популярности коньков кроется в их чудесной способности скользить по льду. А почему лед скользкий? Может быть потому, что он гладкий?
А возможно, секрет в другом - в образовании тоненькой пленке воды между ледяной поверхностью и лезвием конька? Пленка воды тоньше папиросной бумаги, но без нее не было бы скольжения . Но как же в морозный день могла появиться вода под лезвием конька? И почему лезвия коньков остро заточены? Ответ на эти "почему" дает современная теория скольжения . Согласно этой теории при движении конькобежца по льду возникают силы трения, причем, механическая энергия сил трения переходит во внутреннюю энергию льда. Именно за счет повышения внутренней энергии лед в точках соприкосновения с коньком расплавляется, образуется пленка воды, которая выполняет роль смазки и облегчает скольжение. Затачивают же лезвия коньков также с целью увеличения давления на лед.
В новом конькобежном сезоне 2010-2011 гг. компании консорциума, являющиеся профессионалами в области строительства инженерных систем спортивных сооружений для зимних видов спорта, осуществляют техническую поддержку лидеров конькобежной сборной России в вопросах достижения более высоких результатов с помощью совместного внедрения новых технологий скольжения, аэродинамики воздуха, подготовки и исследования качества и технологии приготовления льда. Обобщение опыта создания конькобежных стадионов показывает: оптимальное соотношение температуры ледовой поверхности и параметры воздушной среды определены независимо друг от друга разными инженерными группами мира как в результате проведения научных исследований, так и практических результатов эксплуатации спортивных сооружений. Однако процесс проектирования и инсталляции конькобежных арен обладает массой на первый взгляд незначительных деталей, которые в конечном итоге существенно влияют на качество льда и определяют будущее место стадиона в мировом рейтинге. Например, строительство многофункционального стадиона с конькобежной дорожкой и специализированного конькобежного стадиона — близкие, но вместе с тем разные задачи с точки зрения требований к ледовой поверхности, параметрам микроклимата, техническим характеристикам систем хладоснабжения, вентиляции и кондиционирования. Кроме того, вся система хладоснабжения, вентиляции и кондиционирования в многофункциональном стадионе должна иметь возможность изменять свои параметры с целью создания оптимального льда для каждого отдельно взятого вида спорта. Совместная задача, которая стоит сегодня как перед спортсменами, так и перед специализированными организациями, осуществляющими строительство конькобежных овалов, заключается в том, чтобы российские конькобежцы получили самый быстрый и качественный лед и смогли не только подготовиться к Олимпийским играм в Сочи, но и показать в 2014 году самые достойные результаты, а данный проект позволит им быстрее выйти на свой собственный лед уже подготовленными к качественно новому уровню выступлений на международной арене.
|}
От авторов:
Сид: Устал я! Конькобежный спорт явно не для меня. Надо что-нибудь поспокойнее...Знаю! Керлинг! Отличный вид спорта. Думаю подробно о нем мне расскажут Крэш и Эдди.
Этап III.«Точность+сообразительность+стратегия=ПОБЕДА»
Керлинг в России
История появления и развития кёрлинга в России Первые упоминания о кёрлинге в России мы находим в опубликованных материалах шотландского «Королевского кёрлинг-клуба», в которых говорится о создании отделений этого клуба в 1873 году в Москве и в 1876 году в Санкт-Петербурге (для спортивного развлечения зарубежных дипломатов и бизнесменов). В России кёрлинг как вида спора – начал развиваться в 1991 году в Санкт-Петербурге. Инициаторами развития кёрлинга в России стали петербуржцы К.Ю.Задворнов (декан факультета Института физической культуры им. П.Ф.Лесгафта) и Г.Д.Филимонов (руководитель одного из петербургских предприятий). В апреле 1991 года в Санкт-Петербурге состоялось первое организационное совещание, на котором были определены основные направления развития кёрлинга в России. Женская национальная сборная России по кёрлингу представляет Россию на международных соревнованиях по кёрлингу. Управляющей организацией выступает Федерация кёрлинга России. Олимпийские игры Год Игры Победы Поражения 2002 9 1 8 2006 9 5 4 2010 9 3 6 2014 9 3 6 Всего 36 12 24 Дух керлинга Кёрлинг – игра традиций и мастерства. Восхищает не только хорошо выполненный бросок, но и то, как соблюдаемые веками традиции Кёрлинга воплощаются в истинном духе игры. Игроки в Кёрлинг соревнуются, чтобы победить, а не для того, чтобы унизить своих соперников. Настоящий игрок никогда не станет отвлекать соперника или мешать ему во время игры и предпочтут проиграть, чем выиграть нечестно. Игроки в Кёрлинг никогда специально не нарушают правила игры и уважающие традиции. Если игрок по неосторожности нарушил правила, то он должен первым сообщить об этом. В то время как главной целью Кёрлинга является выявление мастерства игроков, дух Кёрлинга требует честной игры, добрых чувств и благородного поведения. Дух Кёрлинга должен оказывать влияние как на понимание и исполнение правил игры, так и на поведение всех участников на льду и за его пределами. Физика-помощник в борьбе за победу Главная особенность керлинга в том, что во время броска команда может воздействовать на движение камня по льду, натирая лед перед ним. Так, исследователь из Университета Уппсала (Швеция) Харальд Нюберг анализировал вместе с командой этой страны движение камней по льду. Предметом интереса стало «несимметричное движение по подкрутке камня, которое позволяет снаряду двигаться по нелинейной траектории», чему посвящена статья в физическом журнале Wear. По словам Нюберга,кривизна броска возникает из-за неровностей самого камня. Мелкие сколы камня порождают мелкие неровности на льду, и при попадании на них камень способен изменить направление движения. Однако главный предмет исследований физиков — это процесс свипования, то есть натирания льда для улучшения движения камня. Для этого в рамках исследования, проведенного Шотландским и Ирландским институтами спорта под руководством физиолога Джона Брэдли из Университета Корка (Ирландия), в щетку был встроен динамометр для выявления наилучшей стратегии. 1.Если камень движется достаточно быстро, необходимо повышать интенсивность движений, так как тогда удастся протереть каждый участок льда больше чем один раз, повысить его температуру и создать водяную пленку, по которой камень прокатится дальше. 2.Если же камень движется медленно, следует прикладывать больше давления, чтобы обрабатывать каждый участок поверхности не один раз, с тем же эффектом. Выявил шотландец и еще одну закономерность: наиболее удачной стратегией свипования является поочередная. Если партнеры будут меняться каждые десять секунд, это позволит повысить интенсивность натирания и направлять камень в нужную точку. Сид: Крэш и Эдди! Я бы хотел узнать секреты такого зимнего вида спорта, как керлинг. Крэш и Эдди: Что ж, так и быть, поможем. Но для начала, мы бы хотели знать, как ты думаешь, что в керлинге главное? Сид: Хм, «без спешки и с зорким глазом». Возможно в этом весь секрет? Крэш и Эдди: В этом тоже. Но это далеко не главное. Сейчас мы расскажем тебе все в мельчайших подробностях. Раскрывая секреты
Первые камни для игры в керлинг представляли собой булыжники с впадинами, которые использовались в качестве рукоятей. Игра состояла в метании этого камня игроками и его скольжении по льду, которому способствовали играющие. Сложность заключалась в продвижении по льду камня по заданной траектории. Камень мог удерживаться не всей ладонью, а только лишь большим пальцем. Это довольно легко, ведь вес камней был сравнительно лёгким – от 2 до 11 килограммов. Если обратиться к истории, то можно узнать, что самый старый камень для игры в керлинг относится к 1511 году. Он был найден в Шотландии на дне засохшего озера Данбан. Потому Шотландию принято считать родиной кёрлинга. Форма найденного камня продолговата, вверху и внизу он округлён, а его стороны прямые. С 1511 года и вплоть до сегодняшнего дня облик снаряда претерпел множество изменений. Сколько весит камень для кёрлинга сейчас? Современный камень для кёрлинга имеет вес до 19,96 кг,длину окружности до 91,44 см и высоту до 11,43 см без учёта рукоятки. При изготовлении камней для керлинга используется 2 вида гранита. Оба они добываются лишь в одной точке земного шара – на острове Эйлса-Крейга в Шотландии. Основа камня – зеленый гранит. Это сверхпрочный материал, который даже от сильного удара не раскалывается, а лишь слегка слоится. Вид гранита «Блю Хоун» используется для нижней части камня для керлинга, а именно для скользящей поверхности. Такой гранит отталкивает воду, а значит, улучшает скольжение. Раньше снаряды для керлинга были самыми обычными булыжниками непримечательной формы. Теперь же камни напоминают утюги, а их поверхность идеально гладкая, ведь полируют ее алмазной пудрой. Каждый камень весит ровно 19 кг 96 граммов. И ни граммом меньше, и ни граммом больше. Ботинки для кёрлинга сделаны по специальной технологии, в первую очередь они сохраняют тепло, благодаря внутреннему войлоку, ведь игра происходит на льду. Кроме того, обувь для кёрлинга имеет особую подошву – она разная. Как вы уже знаете, левая нога должна скользить, а правая отталкиваться, исходя из этих принципов и сделана подошва в ботинках для кёрлинга. Левый ботинок сделан из специальной подошвы, которая обеспечивает отличное скольжение, когда правый ботинок – наоборот, сделан из нескользящей подошвы. Здесь побеждает тот, кто был точнее, И тот кто был в стратегии умнее, Который всех быстрей сообразил И в эндах центр дома поразил.
Итак, мы доказали, что физика-незаменимый помощник в борьбе за олимпийские медали в керлинге.
|
