Лабораторна робота № 6

 

Тема: Визначення кутової швидкості руху біоланок за біокінематичною схемою фізичної вправи.

 

Мета: Навчитися визначати кутову швидкість окремих біоланок і всього тіла спортсмена при обертальних рухах.

 

Обладнання:   1.  Біокінематична схема фізичної вправи.

                          2.  Вимірювальні прилади: лінійка, циркулі, косинці,   транспортири, олівці.

 

Короткі теоретичні відомості

 

Рух, при якому всі точки тіла описують коло відносно нерухомої осі (прямої, яка проходить через дві нерухомі точки тіла), називають обертальним. Кут, на який повертається біоланка чи тіло спортсмена при обертальному русі називають кутом повороту, або кутовим переміщенням Dj. Одиницею кутового переміщення є радіан – центральний кут, довжина дуги якого дорівнює радіусу цієї дуги  (1 рад. = 53,7°; ; 1° = 0,0175 рад.).

Кутова швидкість характеризується розміром кута, на який повертається тіло за одиницю часу. Модуль кутової швидкості в обертальному русі дорівнює відношенню кутового переміщення до тривалості переміщення.

 

Dj

 W = ——

                         Dt

 

В оцінці деяких гімнастичних вправ, як і в деяких інших видах спорту, швидкість обертання тіла спортсмена визначають кількістю  обертів на перекладині за 1 хв. Залежність між кутовою швидкістю та частотою обертів виражається формулою W = 2pn,  де n – частота обертів.

Кутова швидкість визначається шляхом ділення кута повороту між двома сусідніми положеннями (Dj) на часовий інтервал, за який змінилося положення.

               Dj

  W = —— ,                   

               Dt                                 

 

 А

Dt = —–,   де   А –  кількість часових інтервалів між точками;

        В             В –  частота кінозйомки.

 

                В* 0,0175

 W = Dj ————  = Dj×К (рад/с),  (1)

                    А

 

              В*0,0175

де  К= —————

                   А                        

Розмір лінійної швидкості прямо пропорційний відстані точки від осі обертання. Лінійну швидкість біоланок при відомій кутовій швидкості визначають за формулою:

 

           V = W· r,  де r –  радіус обертання

 

При вивченні великого обертання на перекладині до уваги береться обертання всього тіла.

 

Порядок виконання практичного завдання

 

1.       Переглянути біокінематичну схему фізичної вправи. Див. додаток № 11.

2.       Скласти таблицю виміру кутових швидкостей (табл. 6.1,             додаток № 12).

 

Таблиця 6.1

Результати виміру біомеханічних характеристик фізичної вправи

 

№ точок	Кут відхилення, Ðj, град	Кутове переміщення Dj, град	Кутова швидкість W, рад/с
1	2	3	4

3.       Визначити на біокінематичній схемі центр обертання біоланки чи всього тіла спортсмена (додаток № 11).

4.       Через центр обертання біоланки чи тіла спортсмена провести систему прямокутних декартових координат.

5.       Транспортиром виміряти кути відхилення шуканої біоланки від координатної осі та записати дані в графу 2 таблиці (додаток № 12).

6.       Кут, описаний шуканою точкою біоланки чи всього тіла спортсмена, визначити шляхом віднімання обмірюваних кутів. Дані записати в  графу 3 таблиці.

7.       За формулою (1) визначити кутову швидкість. Результати записати в графу 4 таблиці.

8.       За даними  графи 4 таблиці 6.1 (додаток № 12) через центр обертання в обраному масштабі на міліметровому папері накреслити систему полярних координат на площині. Для визначення полярних координат будь-якої точки досліджуваної біоланки чи тіла спортсмена встановлюють довільну числову вісь. На початку координат цієї осі вибирають точку О (полюс). Для визначення положення шуканої точки досить вказати два числа: R – полярний радіус (дорівнює відстані від цієї точки до полюса) і j – кут повороту біоланки від полярної осі (полярний кут) (додаток № 13).

9.       За даними  графи 4 таблиці 6.1 на систему координат навпроти кожного номера положення шуканої точки на радіусі нанести значення кутових швидкостей в обраному масштабі (додаток № 13). Отримані точки з'єднати лінією, у результаті чого має утворитися полярна діаграма. Див. додаток № 11.

 

Питання для контролю

 

1.       Який рух називається обертальним?

2.       Що таке кутова швидкість?

3.       У яких одиницях вимірюється кутова швидкість?

4.       Поясніть  залежність між лінійною і кутовою швидкостями обертового тіла.

5.                Як визначити кутову швидкість на біокінематичній схемі фізичної вправи?

6.       Як побудувати полярну діаграму кутових швидкостей?

 

Література

 

1.       Біомеханіка спорту / за загальною редакцією Лапутіна А.М. – К. : Олімпійська література, 2005. – С. 24-27; 170-182.

2.       Донской Д.Д. Биомеханика: учебник для институтов физической культуры/ Д.Д. Донской. – М., 1975. – С.137-148.

3.       Донской Д.Д. Биомеханика: учебник для институтов физической культуры / Д.Д. Донской, В.М. Зациорский. –  М., 1979. – С.142-146.

4.       Лапутин А.Н. Биомеханика физических упражнений / А.Н. Лапутин, В.Е. Хапко. – К. : Радянська школа, 1976. – С.75-77.

5.       Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений: учеб. пособие для студентов фак. физ. воспитания пед. ин-тов и для ин-тов физ. культуры / В.Л. Уткин. – М. : Просвещение, 1989. – С.36-40.

                                                                                      ДОДАТОК № 11

                                                Кутові графіки:

ЗЦТ ‑  положень загального центра тяжіння тіла (ЗЦТТ), W‑ кутової швидкості,  ∑ ‑ кутового прискорення