Название работы:

Физика футбола. Автор: Устюжанин Сергей. Работа №449522

Дата публикации:

19.04.2024

Автор:

Устюжанин Сергей

Номинация:

Мой авторский проект

Описание:

Я начал делать проект в начале сентября прошлого года. Физика - мой любимый предмет, а футбол - моё хобби, поэтому я решил совместить приятное с полезным. Цель проекта - доказать всем, что футбол без физики бессилен. Актуальность заключается в популярности данного вида спорта, а методы использовались исследовательский и теоретический. Я получил большой опыт при создании такого проекта, научился работать с документами и самое главное - больше получил опыта в познании предмета физики.

Работа:

«Муниципальная общеобразовательная бюджетная организация

«Гимназия №1 города Белово имени Тасирова Г.Х.»

Физика футбола

Выполнил работу:

Устюжанин Сергей Иванович,

ученик 10 «Б» класса.

Руководитель:

Попова Мария Геннадьевна,

учитель физики.

Белово, 2024

Содержание

Введение……………………………………………………………………….... 3

Глава 1. Связь футбола с физикой…..……………………………………..... 4

Древние игры с мячом

………………………………………………....

...

. 4

Кто и когда придумал футбол

……

……………………………………....

Футбол – любимая игра учёных-физиков

………………………………

. 6

Физика полета мяча

………………………………………………………

. 7

Глава 2. Механика футбола в жизни………………………………………. 9

Способы ударов по мячу и их влияние на траекторию полета

………... 8

Остановка мяча

….………………………………………………………... 9

Опыт

…

……………………………………..…………………………….. 10

Заключение……………………………………………………………………... 11

Список источников………………………...………………………………….. 12

Введение

Каждый из нас знает, какое место занимает спорт в жизни человека, но далеко не все размышляли над вопросом, какая связь между спортом и физикой, как развитие физической науки влияет на совершенствование спортивных достижений.

Ошибаются те, кто считает, что для освоения спортивных вершин достаточно только одной физической подготовки. Футбол — одна из наиболее популярных спортивных игр на нашей планете. Среди ученых больше других увлекались этой игрой физики. Прежде всего потому, что футбол представляет собой яркую и многовариантную демонстрацию такого распространенного в природе явления как удар, законы которого объясняет физика.

Особо следует сказать о важности быстроты реакции в футболе. Оценить быстроту его реакции можно, зная, что для людей и многих животных верхним пределом быстроты реагирования служит время, необходимое нервной клетке для приема информации, которое составляет 0,01 с; когда объект зафиксирован глазом, мозг распознает его за время " 0,05 с.

Проблема: какова роль физики в футболе?

Гипотеза: знания физики помогают стать успешным футболистам. Все футболисты увлекаются физикой, а большинство физиков интересуется футболом.

Цель проекта: доказательство, что знание законов физики поможет достичь более высоких результатов в футболе, выяснить, что физические методы и модели для оценки показателей футболист не только развивают навыки, но и прибавляют интерес к физике

Задачи:

1. Рассмотреть полёт меча без вращения.

2. Рассмотреть остановку подошвой мяча, катящегося на игрока.

3. Изучить литературу по данной проблеме.

4. Провести анализ возможных ситуаций, возникающих при ударах футболистом по воротам и составить физико-математические модели этих процессов.

5. Рассмотреть вопросы применения физики в технике полевого игрока и вратаря.

6. Рассмотреть полёт мяча с вращением (с закруткой).

Актуальность: футбол — одна из наиболее популярных спортивных игр на нашей планете. Среди ученых больше других увлекались этой игрой физики

Объект: футболист (ученик)

Предмет: реакция спортсмена, двигательная функция, точность движения, мышление, удар.

Глава 1. Связь физики с футболом.

Древние игры с мячом.

В Британии игра в мяч началась как развлечение на ежегодных народных гуляниях в масленую неделю. Обычно соревнование проходило на рыночной площади. Две команды с неограниченным числом игроков пытались забросить мяч в ворота команды соперников, причём «ворота», как правило, представляли собой какое-нибудь заранее оговорённое место неподалёку от центра города.

Игра проходила грубо, жёстко и нередко представляла опасность для жизни игроков. Когда толпа разгорячённых мужчин неслась по улицам города, сметая все на своём пути, владельцам лавок и домов приходилось закрывать ставнями или досками окна нижнего этажа. Победителем становился счастливчик, которому в конце концов удавалось «внести» мяч в ворота.

Причём это был не обязательно мяч. Например, игроки могли пинать надутый свиной пузырь. В Честере ногами изначально пинали отрубленную голову кого-то из побеждённых.
Существует письменное свидетельство, что в 1175 г. лондонские мальчишки играли на улицах в достаточно организованный футбол на масленой неделе перед Великим постом кожаным мячом.

Во времена правления короля Эдуарда II футбол приобрёл настолько значительную популярность, что лондонские купцы, опасавшиеся, как бы эта «буйственная» игра не повредила торговле, обратились к королю с просьбой её запретить. 13 апреля 1314 года Эдуард II издал указ, запрещавший футбол как забаву, нарушавшую общественное спокойствие и ведущую к раздорам и злобе.

Это была одна из многочисленных попыток упразднить футбол, но это было безрезультатно. Один королевский указ, изданный в 1491 году, запрещал подданным играть в футбол и гольф на территории королевства и объявлял преступлением участие «в футбольных игрищах, в гольфе, а также иных непотребных забавах».

Однако, несмотря на свою репутацию «игрища богопрепятственного и непотребного», футбол процветал и набирал популярность.

При Елизавете I футбол получил широкое распространение в России, и при полном отсутствии правил и организованного судейства «матчи» частенько заканчивались увечьями игроков, а иногда и смертельным исходом.

Кто и когда придумал футбол.

Изначально в футболе не обязательно пинали мяч. Например, игроки могли пинать надутый свиной пузырь. В Честере ногами изначально пинали отрубленную голову кого-то из побеждённых.
Существует письменное свидетельство, что в 1175 г. лондонские мальчишки играли на улицах в достаточно организованный футбол на масленой неделе перед Великим постом кожаным мячом.

Футбол – любимая игра учёных-физиков.

В футбол играли такие корифеи науки, как Ф. Астон и Э. Резерфорд, француз Ф. Жолио-Кюри. а датчанин Н. Бор в свое время был даже запасным вратарем сборной Дании по футболу. Все они – физики, нобелевские лауреаты.

Почему среди ученых футбол больше всего привлекал внимание именно физиков? Прежде всего потому, что для этой игры нужно иметь высокую быстроту реакции и мышления. К тому же футбол представляет собой яркую и многовариантную демонстрацию такого распространенного в природе явления как удар, законы которого объясняет физика.

Физика полёта мяча.

Чтобы футбольный мяч пролетел большее расстояние и с более высокой скоростью, его нужно направлять под углом градусов от поверхности земли, хотя это и противоречит законам физики..

Специалисты лишь подтвердили то, что многие футболисты и так знают на практике: когда нужно сделать удар как можно дальше и сильнее, математические принципы не всегда применимы. Каждый студент-физик знает: для того, чтобы получить максимальную дальность выстрела при стрельбе из артиллерийского орудия, наклон ствола должен составлять 45 градусов от земли. Но футболисты, равно как игроки в гольф, метатели копья и метатели диска, обычно используют траекторию, имеющую угол намного меньше – градусов. Игроки выработали такую траекторию в результате длительной практики...

Такой удар отлично подходит для паса через защитника, для ударов на дальнее расстояние, угловых, пенальти. Нужно знать: а) мяч, который ударили в правую часть, полетит влево и будет вращаться влево, б) мяч, который ударили в левую часть, полетит вправо и будет вращаться вправо. В каждой игре футболисты много раз пытаются поразить ворота соперников. Однако очень часто мяч после их ударов летит мимо ворот.

Это происходит чаще всего потому, что игроки при выполнении ударов не попадают в нужную точку мяча. Наиболее опытные футболисты тщательно прицеливаются, стараясь очень точно нанести удар по мячу. Они хорошо знают, что нужно выбрать определенное место (долю), по которому надлежит нанести удар. Во время игры футболистам, чаще всего, приходится наносить удары по движущемуся мячу, которые выполнять гораздо труднее, чем по неподвижному. Необходимо учитывать направление и скорость приближения мяча, с тем, чтобы определить, по какой точке мяча, в каком направлении и с какой силой следует нанести удар.

Истинные болельщики наверняка помнят штрафной удар бразильца Роберто Карлоса на турнире во Франции летом 1997 года. Мяч был установлен примерно в 30 м от ворот соперников, ближе к правому краю поля. После удара Карлоса мяч полетел далеко в правую сторону, облетел «стенку» в метре от нее и заставил пригнуть голову подающего мячи мальчика. После этого чудесным образом мяч повернул влево и влетел в верхний правый угол ворот – к изумлению игроков, вратаря и представителей СМИ.

Как с точки зрения физики это явление можно объяснить. Поток воздуха на поверхности мяча превращается из турбулентного в ламинарный.

В воздухе на мяч действуют две силы, одна из которых направлена в сторону, противоположную движению мяча (в сторону потока) – лобовое сопротивление, а вторая - перпендикулярна этому направлению – подъёмная сила.

В результате медленно летящий футбольный мяч подвергается воздействию относительно высокой силы торможения. Но если ударить по мячу достаточно быстро, чтобы воздушный поток вошел в турбулентный режим, тормозящая сила будет незначительной, но возрастёт подъёмная сила. Подъемная сила тянет мяч вверх и вбок, что вызывает эффект Магнуса.

Глава 2. Механика футбола в жизни.

Способы ударов по мячу и их влияние на траекторию полёта.

В современной игре техническое мастерство чрезвычайно необходимо. Среди различных технических приемов удары по мячу занимают наиболее важное место, так как большая часть игры ведется при помощи самых различных ударов ногами или головой.

Стремясь в игре добиться победы, футболисты как бы соревнуются в умении бить по мячу. Существует понятие— «поставить удар», это значит научиться из различных положений бить точно и сильно. В физике под ударом понимают такой тип взаимодействия движущихся тел, при котором временем взаимодействия можно пренебречь. Линия, проходящая через точку соприкосновения тел, перпендикулярная к поверхности их соприкосновения, называется линией удара.

Прямым центральным ударом называют соударение, при котором скорости тел (шаров) до и после удара направлены по линии удара. В футбольной практике центральные удары принято называть прямыми, их направление проходит через центр тяжести мяча. При нецентральном ударе скорости тел (шаров) до и после столкновения не направлены по одной прямой, начальные скорости шаров не совпадают по направлению с линией удара.

Удар, направление которого проходит в стороне от центра тяжести мяча, называется косой (кручённый). После нецентрального соударения шары разлетаются под некоторым углом друг к другу. В футболе такие удары обычно называют резаными, направление такого удара проходит в стороне от центра тяжести мяча. При резаном ударе его сила, скорость и дальность полета мяча будут несколько меньшими, чем при прямом ударе.

Удар - одна из важнейших составляющих игры. Знать механику удара тел -значит уметь предвидеть, какова будет скорость соударяющихся тел после их столкновения, что является очень важным для футболиста.

Координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям:

Сообщение наибольшей скорости ударяющему звену к моменту соприкосновения с ударяемым телом. В этой фазе движения используются те же способы увеличения скорости, что и в других перемещающих действиях

Увеличение ударной массы в момент удара. Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего сегмента путем одновременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения

Остановка мяча.

Основной механизм действия игрока при приеме летящих на различной высоте и с различной скоростью мячей почти всегда одинаков. При приближении мяча туловище отводится назад, уступающее движение с поворотом туловища дает возможность игроку принять мяч и сразу перевести его в сторону.

В футболе прием (остановка) мяча достигается амортизирующим движением определенной части тела, а также накрыванием мяча стопой, голенью. Интенсивность игры, скоростные действия игроков, не позволяют игрокам при приеме мяча полностью его останавливать.

Совсем не прост даже простой полёт мяча без вращения. Дело в том, что при обтекании движущегося мяча воздухом его пограничный слой, прилегающий к поверхности мяча, как бы прилипает к ней, а в некоторый момент срывается, создавая завихрения, турбулентность. В результате за мячом образуется целая область вихрей, турбулентный след. В воздухе он не заметен, но аналогичные вихри можно увидеть в воде за кормой лодки при её быстром движении. Давление газа на мяч в турбулентной области меньше, чем перед мячом. Из-за этого образуется разность давлений, которая дополнительно к обычному сопротивлению воздуха значительно тормозит мяч. Как говорят специалисты, увеличивает лобовое сопротивление. Гораздо интересней другое. При малой скорости движения поток воздуха обтекает мяч почти без перемешивания, физики называют такой поток ламинарным. Лобовое сопротивление, создаваемое воздухом, при этом велико.

Существует три вида основных приемов мяча:

Остановка катящегося мяча подошвой.

Остановка мяча, летящего поверху,

вз

ъемом

Остановка мяча и прием сверху бедром.

Опыт.

Эксперименты по изучению дальности полета шарика в зависимости от угла наклона ствола пистолета показали, что наибольшая дальность полета шарика достигается при угле 45 градусов, этот вывод многократно подтвердился на тренировках.

Выполняя упражнения для совершенствования силы и точности ударов, на тренировках футболист должен попасть мячом в определенную цель, отрабатывать навык поднятия мяча на определенный угол, в футбольной практике дальность полета мяча наиболее актуальна.

Нередко исход матча может быть решен грубой технической ошибкой или, наоборот, точным завершающим ударом по воротам соперника. В современной игре, по какому бы тактическому плану не играли команды, техническое мастерство чрезвычайно необходимо, понимание существа приема, учет теоретических обоснований ускоряет процесс его освоения и во многих случаях позволяет избежать различных ошибок.

Наша сборная России по футболу смогла показать свой класс на Чемпионате Европы 1998-го года и Чемпионате Мира 2018 г., выйдя из группы и добравшись до стадии 1/4 финала. Президент Российской Федерации В.В. Путин лично поддерживает данный вид спорта, побывав на тренировке одной из профессиональных команд. В 2018 г. после триумфа на Чемпионате Мира, футболисты Сборной России были награждены званием Мастера Спорта Международного Класса. Президент лично поздравил команду с великим и грандиозным достижением.

Заключение.

В заключение хочется сказать, что техническое мастерство совершенствуется тренировками, теоретические обоснования изложены в учебниках по физике. Поэтому знание законов механики (физики) футболисту необходимо. В ходе исследования было проделано много опытов, совершенствовались навыки физического эксперимента, это пригодится на уроках, приобретенные знания будут применяться при игре в футбол. Нужна ли физика футболисту? Нужно ли учитывать физические законы и правила при постановке удара по мячу? Выводы из опытов убеждают, что это необходимо.