Лабораторна робота №7. Визначення кутового прискорення біоланок за біокінематичною схемою фізичної вправи
Лабораторна робота № 7
Тема: Визначення кутового прискорення біоланок за біокінематичною схемою фізичної вправи.
Мета: Навчитися визначати кутове прискорення біоланок і всього тіла при обертальних рухах.
Обладнання: 1. Біокінематична схема фізичної вправи.
2. Вимірювальні прилади: лінійка, олівці, косинці, транспортири.
3. Міліметровий папір.
Короткі теоретичні відомості
Однією з найважливіших біокінематичних характеристик обертального руху окремих ланок і всього тіла спортсмена є кутове прискорення. При змінному обертанні відношення збільшення кутової швидкості за визначений проміжок часу до його тривалості називається кутовим прискоренням, що визначається відношенням різниці кутових швидкостей у початковий і кінцевий моменти до проміжку часу між цими моментами:
W-Wо
e= ——— рад/с2
Dt
d W
Дійсне прискорення e= ———,
dt
де d – збільшення (відповідно до швидкості та часу)
Коли біоланка чи тіло спортсмена обертаються рівномірно й лінійні швидкості його точок постійні, вектори даних швидкостей, що відповідають дотичним до окружностей, змінюють напрямок. Характерним показником зміни цього напрямку швидкості є доцентрове прискорення (адц), що прямо пропорційне квадрату кутової швидкості даної точки тіла спортсмена та її радіуса обертання адц = W R.
При обертанні тіла спортсмена зі змінною швидкістю змінюється не тільки її напрямок, але і модуль. При вивченні обертального руху показники кутового прискорення дозволяють виконати ряд завдань біодинаміки даної фізичної вправи, оскільки кутове прискорення входить в один із множників, що визначають момент обертання тіла. Мобр, що дорівнює моменту інерції j, помноженому на кутове прискорення Мобр= j×e
З урахуванням того, що кутові швидкості біоланок і точок тіла спортсмена були визначені за біокінематичною схемою раніше у попередній практичній роботі, формула для кутових прискорень має такий вигляд:
DW DW×В
e= —— = ——— , де А – кількість часових інтервалів між точками
Dt А В – частота кінозйомки
Порядок виконання практичного завдання
1. У графу 2 таблиці 7.1 (додаток № 14) перенести результати практичної роботи № 6 (додаток № 12). Визначити різниці кутових швидкостей біоланок за даними графи 2 (додаток № 14). Із зазначеного нижче числа в таблиці (через один інтервал) розраховується вказана вище величина. Дані записати в графу 3 таблиці виміру кутових прискорень (табл. 7.1, додаток № 14).
Таблиця 7.1
Результати виміру біомеханічних характеристик фізичної вправи
№ точок |
Кутова швидкість W, рад/с |
Різниця кутових швидкостей DW, рад/с |
Кутове прискорення e, рад/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
2. Знайти прискорення шуканих біоланок або всього тіла спортсмена, для чого необхідно різниці кутових швидкостей, записані в графі 3, поділити на час:
А
Dt = —
В
Дані записати в графу 4 (додаток № 14).
3. Накреслити радіальний графік кутового прискорення (додаток № 15). За нуль береться місце перетину радіуса з окружністю. На відповідних положеннях точки шуканої біоланки вказують значення кутових прискорень: негативні – поза колом, позитивні – всередині. Після того як точки будуть з'єднані плавною лінією, на графіку утвориться радіальна діаграма кутового прискорення. Див. додаток № 11.
Питання для контролю
1. Що таке кутове прискорення?
2. Поясніть, чому дорівнює сумарне лінійне прискорення обертового тіла.
3. Що таке момент обертання тіла?
4. Як виконується робота з визначення кутового прискорення?
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.142-146.
3. Донской Д.Д. Биомеханика: учебник для институтов физической культуры / Д.Д. Донской, В.М. Зациорский. – М., 1979. – С.144-146.
4. Лапутин А.Н. Биомеханика физических упражнений / А.Н. Лапутин, В.Е. Хапко. – К. : Радянська школа, 1976. – С.78-80.
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.41.