Номер 2, страница 140, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Основы статики. Параграф 32. Исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 2, страница 140.

Условие.

• Равновесие в спорте.

Решение.

Равновесие в спорте — это фундаментальное понятие биомеханики, описывающее способность спортсмена сохранять устойчивость тела. Умение контролировать равновесие является ключом к успеху во многих видах спорта, от гимнастики и борьбы до лыжного спорта и фигурного катания. Сохранение равновесия означает поддержание проекции общего центра масс (ОЦМ) тела в пределах площади опоры.

Условия равновесия

С точки зрения физики, тело находится в состоянии равновесия, если оно не имеет ускорения (ни линейного, ни углового). Для этого должны выполняться два условия:

1. Сумма всех внешних сил, действующих на тело, равна нулю. Это условие обеспечивает отсутствие поступательного ускорения. В векторной форме: $ \sum \vec{F} = 0 $.

2. Сумма моментов всех внешних сил относительно любой оси равна нулю. Это условие обеспечивает отсутствие углового ускорения. В векторной форме: $ \sum \vec{\tau} = 0 $.

Факторы, влияющие на устойчивость тела

Устойчивость тела спортсмена зависит от нескольких ключевых факторов:

• Высота центра масс (ЦМ): Чем ниже расположен центр масс тела, тем выше его устойчивость. Поэтому борцы, штангисты и горнолыжники сгибают ноги в коленях, понижая свой ЦМ для большей стабильности.

• Площадь опоры: Чем больше площадь опоры, тем устойчивее тело. Спортсмены в боевых искусствах расставляют ноги шире, чтобы увеличить площадь опоры и противостоять попыткам вывести их из равновесия.

• Расположение проекции центра масс: Тело устойчиво, пока вертикальная линия, проведенная через его центр масс (линия тяжести), проходит внутри границ площади опоры. Как только эта линия выходит за пределы площади опоры, тело теряет равновесие.

• Масса тела: При прочих равных условиях тело с большей массой более устойчиво, так как обладает большей инерцией. Его сложнее сдвинуть с места или опрокинуть. Это особенно важно в таких видах спорта, как сумо.

Примеры равновесия в спорте

• Гимнастика: При выполнении упражнений на бревне гимнастка постоянно совершает небольшие движения руками и туловищем, чтобы удержать проекцию своего центра масс над узкой площадью опоры (бревном).

• Борьба и дзюдо: Основная цель борца — вывести соперника из равновесия, то есть заставить его проекцию ЦМ выйти за пределы площади опоры. Сами борцы используют низкую стойку с широко расставленными ногами, чтобы максимально повысить свою устойчивость.

• Горные лыжи: Лыжник сгибает колени, чтобы понизить центр масс, и использует лыжи для создания большой площади опоры. При поворотах он наклоняется внутрь дуги, чтобы скомпенсировать действие центробежной силы и сохранить равновесие.

• Фигурное катание: Фигуристы демонстрируют исключительный контроль над равновесием во время вращений и прыжков. Изменяя положение рук и ног, они управляют своим моментом инерции и положением центра масс для выполнения сложных элементов.

• Ходьба по канату: Канатоходец часто использует длинный шест. Шест увеличивает момент инерции тела, что замедляет вращательные движения и дает больше времени на коррекцию положения. Кроме того, опуская центр тяжести шеста, канатоходец понижает и общий центр масс системы "человек-шест", увеличивая устойчивость.

Ответ: Равновесие в спорте — это способность спортсмена сохранять устойчивое положение тела за счет управления положением своего центра масс относительно площади опоры. Устойчивость повышается при увеличении площади опоры, увеличении массы и понижении центра масс. Мастерство во многих видах спорта напрямую зависит от развитого чувства равновесия и умения применять его принципы для достижения спортивных результатов.