Номер 9, страница 74, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Основы кинематики. Параграф 16. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 9, страница 74.

Условие.

• Кинематика в спорте.

Решение.

Кинематика в спорте.

Кинематика — это раздел механики, который описывает движение тел, не рассматривая причины, вызывающие это движение (т.е. силы). В контексте спорта кинематика является фундаментальной частью биомеханики и используется для количественного анализа движений спортсменов и спортивных снарядов (мячей, дисков, копий и т.д.). Основные параметры, изучаемые кинематикой, — это положение, перемещение, скорость и ускорение, причём как для линейного, так и для вращательного движения.

Применение кинематики позволяет тренерам и атлетам:

• Объективно оценивать и улучшать спортивную технику.
• Максимизировать эффективность движений для достижения лучших результатов.
• Снижать риск травм за счет выявления и исправления биомеханически неоптимальных или опасных двигательных паттернов.

Движения в спорте можно разделить на два основных типа:

1. Линейная кинематика (поступательное движение). Описывает движение, при котором все точки тела движутся по одинаковым траекториям. Это относится к бегу спринтера по прямой, движению центра масс прыгуна в длину или полету ядра после толчка. Ключевыми здесь являются понятия скорости и ускорения. Например, в спринте анализируется, как быстро атлет достигает максимальной скорости и как долго он может ее поддерживать. В метательных и прыжковых дисциплинах легкой атлетики результат напрямую зависит от кинематических параметров в момент выпуска снаряда или отталкивания. Траектория полета снаряда (например, баскетбольного мяча или ядра) при отсутствии значительного сопротивления воздуха является параболой. Дальность полета $\text{L}$ и максимальная высота подъема $\text{H}$ зависят от начальной скорости $v_0$ и угла вылета $\alpha$ к горизонту:

$L = \frac{v_0^2 \sin(2\alpha)}{g}$

$H = \frac{v_0^2 \sin^2(\alpha)}{2g}$

где $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Эти формулы показывают, что для максимальной дальности полета (при одинаковой высоте вылета и приземления) необходим угол $45^\circ$. Однако в реальных условиях, например в толкании ядра, где точка вылета находится выше точки приземления, оптимальный угол будет несколько меньше.

2. Угловая кинематика (вращательное движение). Описывает вращение тела или его частей вокруг оси. Это имеет решающее значение в таких видах спорта, как гимнастика, фигурное катание, прыжки в воду и фристайл. Основные понятия здесь — угловое перемещение (угол поворота), угловая скорость (быстрота вращения) и угловое ускорение. Спортсмены управляют скоростью своего вращения, изменяя момент инерции своего тела. Например, фигурист, прижимая руки к телу во время вращения, уменьшает свой момент инерции, что приводит к значительному увеличению угловой скорости (согласно закону сохранения момента импульса). Точный расчет необходимого числа оборотов за время полета является ключевой задачей для гимнастов и прыгунов в воду.

Современный спорт немыслим без кинематического анализа. Высокоскоростные видеокамеры, системы захвата движения (motion capture) и различные датчики позволяют с высокой точностью регистрировать все кинематические характеристики движений спортсмена. Полученные данные обрабатываются с помощью специального программного обеспечения, которое строит модели движений, выявляет ошибки в технике и помогает найти пути для ее совершенствования. Таким образом, кинематика превращает интуитивные догадки тренера в точную науку, позволяя спортсменам достигать пределов своих физических возможностей.

Ответ: Кинематика в спорте — это научный подход к анализу движений, основанный на законах механики. Она изучает количественные характеристики движения (траекторию, скорость, ускорение) спортсменов и инвентаря для оптимизации техники, улучшения результатов и предотвращения травм. Анализ применяется как к линейным движениям (бег, прыжки, метания), так и к вращательным (гимнастика, фигурное катание), используя современные технологии, такие как видеоанализ и системы захвата движения.