تعامل علم و ورزش

87cfc649d27f6dc74d89eedccb8de69c

فوتباليستي را در نظر بگيريد که هنگام ضربه زدن به توپ فقط از عضلات دو قلوي پاي خود استفاده مي کند. اين فوتباليست هنگام ضربه زدن به توپ از دو عضله استفاده مي کند و اگر قدرت وارد کردن انرژي اين دو عضله را ۱۰۰نيوتن در نظر بگيريم توپ او با سرعت مثلا۴۰ کيلومتر در ساعت حرکت خواهد کرد.حالافوتباليست ديگري را در نظر بگيريد که هنگام ضربه زدن علاوه بر استفاده از عضلات ساق پاي خود، از عضلات ران نيز استفاده مي کند.
اين شخص علاوه براينکه از عضلات بيشتري استفاده مي کند نيروي بيشتري را برروي توپ وارد مي کند (۲۰۰نيوتن) در نتيجه سرعت توپ او با ۶۰ يا ۸۰کيلومتر در ساعت حرکت خواهد کرد و در نهايت شوت او براي دروازه بان حريف مشکل ساز خواهد بود.
مي بينيد که استفاده بسيار ساده و پيش پا افتاده اي از علم فيزيک در مثال بالا يک فوتباليست را از نظر قدرت شليک توپ به حد بالايي مي رساند. پس مي توان نتيجه گرفت که علم در ورزش بي تاثير نيست. براي توجه بيشتر مثال زير را در نظر بگيريد: اسکي بازي را در نظر بگيريد که در حدود۶۰کيلو گرم وزن داشته و در مسابقه اسکي مارپيچ المپيک شرکت کرده است، قانون نيروي ثقل و وزن که در فيزيک به صورت تئوري در کتاب ها مطرح شده است اين شخص را بر اثر نيروي کشش زمين و نيروي گرانش وطبق فرمول زير نيروي خاصي را بر او وارد مي کند واو را از کوه به سمت پايين مي کشد ونيرويي که هر دو جرم را به سمت يکديگر مي کشاند نيروي گرانش نام دارد ونيز ربايش زمين را بر يک جسم، وزن آن جسم يا نيروي گرانش مي گويند و مي دانيم وزن با جرم فرق مي کند نتيجتا وزن اين اسکي باز طبق قانون زير برابر است با ۶۰کيلو گرم ونيروي واردشده بر اوبرابراست با:
۶۰۰N=(n/kg)10*(kg)60=W
ورزشکار ديگري را در نظر بگيريد که وزن او اصطلاحا ۱۰۰کيلو گرم باشد و نيروي وارد شده بر او برابر است با:
۱۰۰۰N=(n/kg)10*(kg)100=W
نيرويي که شخص دوم را به پايين مي کشد، حدودا۴۰۰نيوتن از نيروي شخص اول بيشتر است.در نتيجه سر عت نفر دوم نيز به مراتب بيشتر خواهد شد. بنابراين شانس موفقيت نفر دوم در صورتي که داراي فاکتورهاي مشترک ديگر مثل داشتن اسکي هايي با کيفيت يکسان و غيره، براي پيروزي در مسابقه بيشتر است. اکنون که تا حدي به نقش علم فيزيک و تاثير موثر بر ورزش آشنا شديد وقت آن است که شاخه هاي مختلف آن را بررسي کرده و نقش هر کدام را در ورزش روشن کنيم.

پرتوهاي نوري و قوانين
شکست نوري

هنگامي که نور به يک محيط شفاف وارد يا از آن خارج مي شود، ممکن است پرتو هاي نور شکسته شوند واثر هاي جالب و گاهي زيبا را پديد مي آورند. مثلا اگر به يک سکه در ته ليوان نگاه کنيد سکه بالا تر از محل واقعي خود به نظر مي رسد. يا وقتي که يک قاشق را بطور مايل در ليوان آب فرو مي بريد آن را در محل ورود به آب شکسته مي بينيد. وقتي نور بطور مايل از يک محيط شفاف وارد محيط شفاف ديگري مي شود، هنگام عبور نور از سطح جدا کننده دو محيط مسير آن تغيير مي کند. اين پديده را شکست نور مي گويند. علت شکست نور اختلاف سرعت در دو محيط است اگر نور از خلا» وارد محيط شفاف شود و سرعت نور در خلا» و محيط را به ترتيب باCوVنشان دهيم، ضريب شکست عبارت خواهد بود از:
V C/=N
بيشترين کابرد اين تکنيک در ورزش براي ساخت عينک هاي شنا و غواصي مي باشد.
عينک غواصي در هوا داراي ديد تار مي باشند ولي در آب با اصل ضريب شکست توسط محيط آب داراي ديد صاف و شفاف مي شوند. روي اين اصل شناگران با اينگونه عينک ها مي توانند کف استخر را به خوبي ببينند.خط هاي سفيدي که در ته استخر کشيده مي شوند باعث مي شوند تا شناگران در مسير خود قرار بگيرند وبه مسير ديگر ورزشکاران وارد نشوند و با چشم غير مسلح و با عينک مخصوص شنا اين خط ها ديده نمي شوند. همچنين شناگران قادرند به خوبي با اين عينک ها حريفان خود را زير نظر داشته باشند.

تجزيه پرتوهاي نوري و
رنگ هاي مختلف نوري
وداستان عدسي ها

نور سفيد به وسيله منشور مي تواند تجزيه شود ومثل عينک هاي آفتابي و  مه شکن و مخصوص براي رشته هاي اسکي، قايق سواري، موج سواري استفاده مي شوند و نيز عدسي ها اشکالي هستند که جسم را نزديک تر يا دورتر نشان مي دهند.از اين قضيه بيشتر در ورزش شکار استفاده مي شود (ساخت دوربين هاي قوي)

بازده زماني

در بسياري از موارد به جاي دانستن لحظه شروع يک رويداد، نياز به اندازه گيري مدت زمان آن رويداد داريم. مدت زمان بين شروع رويداد را با T1 و لحظه پايان يک رويداد را با T2 نشان دهيم، بازده زماني برابرT1-T2 است که آن را باT نشان مي دهيم T1-T2 =T اين مسئله به صورت آشکار در ورزش هايي که نقش زمان وتايم گيري در آن مهم است مطرح مي باشد. مثل ورزش دو، دو چرخه سواري و ورزش اسکي. البته در بيشتر اين ورزش ها شروع حرکت يا T1 با زمان صفرمحاسبه مي شود و اين ثبت زمان T2 است که با کرنومتر هاي پيشرفته اندازه گيري مي شود.

نيرو

ما همواره بدون آنکه توجه کافي داشته باشيم، نيروهايي را که هل مي دهند ومي کشند يا اجسام را به حرکت وا مي دارند يا حرکت آنها را کند مي کنند، به سهولت مي توان شناخت. اما نيروهايي که در اجسام در حا ل تعادل، مثل اجسام ساکن وارد مي شوند، کمتر آشکارند. نيرو به کمک اثر هايي که بر يک جسم مي گذارند مي شناسيم و توسط همين اثرها مي توانيم توصيف کنيم. اثرهاي نيرو عبارتند از: نيرو مي تواند جسم را به حرکت وا دارد. نيرو مي تواند عامل ترمز وايستادن جسم باشد. نيرو مي تواند عامل مخرب باشد يعني مي تواند موجب فشرده شدن يا له شدن جسم شود. نيرو جهت جسم را نيز عوض مي کند. نيرو مي تواند ماهيت جسم را نيز عوض کند. نيرو مي تواند جسم را خم کند يا بطور کلي تغيير شکل مي دهد. نيرو مي تواند اثر نيروهاي ديگر را که بر يک جسم ساکن وارد مي شوند را خنثي کند واز حرکت جسم جلوگيري کند نيرو مي تواند سبب چرخش جسم شود. نيرو ها بر حسب اثرهاي آن نام گذاري مي شوند. نيروي مالش (اصطکاک)، نيروي کشش نخ، نيروي  شناوري، نيروي کشاني و
در اينجا با بعضي از نيرو ها آشنا و نقش هر کدام را در ورزش بررسي مي کنيم.

نيروي گرانش

نيرويي که دو جرم مشخص بر يکديگر وارد مي نمايند را نيروي گرانش مي گوييم. لذا به ربايش زمين بر يک جسم وزن آن جسم يا نيروي گرانش مي گويند. در ورزش اين نيرو گاهي مفيد و گاهي مضر است. مثلا در ورزش اسکي اين نيرو نقشي مثبت داشته و موثر است. اسکي که اصول اوليه آن بر پايه حرکت ورزشکار با اسکي از کوه به سمت پايين است. نتيجتا هر اسکي باز که سنگين تر است، با سرعت بيشتري به سمت پايين کشيده مي شود. طبق فرمول زير:
W=جرم(n/kg)10*(kg)
در نتيجه اين نيرو براي ورزش اسکي مثبت و مفيد است. ولي در ورزش پرش ارتفاع که ورزشکار با پريدن از سطح زمين انرژي خود را صرف غلبه برنيروي گرانش زمين مي کند، طبق فرمول:
W=جرم*۱۰
اين در خلاف جهت حرکت ورزشکار قرار دارد به عنوان نيروي مزاحم به حساب مي آيد. پس در رشته اسکي هر کسي که سنگين تر است سرعت بيشتري دارد وبر عکس در ورزش پرش ارتفاع هر کس که سبکتر است موفق تر خواهد بود وبهتر مي تواند بپرد.

نيروي کشاني

وقتي فنري را مي کشيم يا فشرده مي کنيم، فنر دست ما را مي کشد يا مي راند. به نيرويي که فنر کشيده يا فشرده اعمال مي کند نيروي کشاني فنر مي گوييم. اين نيرو در ورزش کارايي چنداني نداشته، به جز در موارد خاص. در ورزش از اين نيرو به صورت دستگاه هاي بدن سازي که با فنر هاي مخصوص کار مي کند، استفاده مي شود.

نيروي اصطکاک

به نيروهاي بين سطح تماس بين دو جسم که با سطح تماس موازيند وبا حرکت دوجسم بر روي هم مخالفت مي کنند نيروي اصطکاک مي گويند. اين نيرو به جنس هاي سطح تماس و صافي وزبري آن بستگي دارد و متناسب با نيروي عمودي است که دو سطح تماس را به هم مي فشارد. اين نيرو در ورزش بسيار تاثير گذار مي باشد.اين نيرو تاثير خودرا به صورت مثبت و منفي مي گذارد. يعني اينکه اين نيرو براي رشته هاي ورزشي هم مفيد و هم مضر است.
مثلا در ورزش هاي: لوژسواري، شنا واسکي و… يک عامل مزاحم به شمار مي رود. ولي در ورزش هايي مثل تنيس واليبال، فوتبال و  نيروي اصطکاک عامل پايداري ورزشکار در سطح زمين به شمار مي آيد و در جهت مثبت فعاليت ورزشکاران قرار دارد. اصطکاک در عامل پايداري ورزشکار در سطح زمين به شمار مي آيد ودر جهت مثبت فعاليت ورزشکاران قرار دارد. اصطکاک در ورزش لوژسواري باعث مي شود نيروي مزاحم وترمز کننده بين تيغه هاي لوژو يخ ايجاد شود ودر نتيجه از سرعت لوژسوار کاسته شود، براي رفع اين مزاحمت مربيان و متخصصان تيم هاي ورزشي با ساخت تيغه هايي که کمترين سطح زبر را دارا مي باشد (بسيار تيز و صيقلي) مي باشد در زير لوژهاي ورزشکاران نصب مي کنند. در ورزش اسکي که تماس بين کف اسکي و برف عامل ايجاد اصطکاک است و تا حدودي از سرعت ورزشکاران جلوگيري مي کند،به صورت تجربي به اثبات رسيده که اگر ورزشکار واکس مربوط به هر برف (دماي برف معيار واکسها مي باشد) را به ته اسکي خود بزنند اسکي با سرعت بيشتري به دليل رفع نيروي اصطکاک بين کف اسکي و برف حرکت خواهد کرد. در ورزش شنا نيز نيروي اصطکاک بين آب وبدن شناگر عامل مزاحمي براي سرعت او محسوب مي شود. اينگونه مشکلات را که مي توانند مانعي براي رسيدن ورزشکاران به سرعت ايده آل ومناسب باشند را فيزيک به آساني حل کرده است. دانشمندان فيزيک با درست کردن لباس هاي شنا (مثل پوست فک ها که سطح اصطکاک را به ميزان نسبتا زيادي پايين مي آورند) باعث شدند عامل مزاحم نيروي اصطکاک در ورزش شنا به حداقل برسد و همين کشف تا حدودي رکود سرعت شنا را بالا برده است. در ورزش هايي مثل تنيس و واليبال که ورزشکار بايد با پاهاي استوار در سطح زمين به جابجايي بپردازد و بتواند خود را کنترل کند واز ليز خوردن در سطح صاف سالن جلوگيري کند حالتي کاملا بر عکس شنا واسکي وجود دارد به همين دليل در اين ورزش ها به نيروي اصطکاک بيشتر نياز داريم و نتيجتا متخصصين وصاحب کارخانه هاي معروف کفش هايي ساخته اند که بتوانند نيروي اصطکاک بين کفش و زمين چندين برابر کند.

نيروي مقاومت شاره

نيرويي که با حرکت جسم مخالف حرکت مي کند نيروي مقاومت ناميده مي شود. نيروي مقاومت هوا بر يک اتومبيل نمونه اي از اين نيروست که با افزايش سرعت اتومبيل افزايش مي يابد. علمي است در فيزيک که در آن نقش اصطکاک هوا وبرخورد غير مفيد هوا با ورزشکار يا وسيله نقليه به کار گرفته  توسط ورزشکار را به ما نشان مي دهد از اين علم براي شکل وسايل ورزشي و همچنين فرم تکنيکي ورزشکار به حالت مناسب آئروديناميک استفاده مي شود. وسايل ورزشي مثل دوچرخه، اسکي، لباس هاي ورزشي به نحوه اي طراحي مي شوند که کمترين  بر خورد با هوا را داشته باشند که اغلب دوچرخه سواران با اين تکنيک روي دو چرخه قرار مي گيرند براي اينکه برخورد هوا با ورزشکاران به حداقل برسد.

نيروي ارشميدس

به اجسام شناور يا غوطه ور در يک جسم نيرو به سوي بالا وارد مي شود اين نيرو بيشترين کارايي خودرا در ورزش هاي آبي مثل:شنا، واترپلو، قايق سواري دارد و از آن براي شناور ماندن بهتر بر سطح آب استفاده مي شود.

 تکنيک چيست؟

تکنيک پياده شدن اصول و مباني مربوط به ورزش وانجام دادن حرکت درست وموثر مربوط به هر رشته ورزشي مي باشد. تکنيک يعني نشان دادن عملي مباني تئوري که مربي يا آموزگار ورزش براي ورزشکار بيان کرده است.
تکنيک با علم فيزيک در ارتباط است. تکنيک زاييده شاخه هاي مختلف فيزيک مي باشد. تکنيک يعني به کار گيري فکر در ورزش. ورزشکار تکنيکي کسي است که زيرک و با هوش باشد و از فکر خود بهتر بتواند در ورزش استفاده کند. در ورزش بوکس يکي از تکنيک هاي مطرح و موثر اين است که بوکسر ضربه هوک خود را از انتهاي کتف وبا استفاده از چرخش کمر بر حريف وارد مي کند.
در اين تکنيک کوچک ولي مهم چند نکته علمي در مورد فيزيک نهفته است: ۱-هنگامي که بوکسر ضربه خود را به وسيله کتف باشوک مي زند از اصل اهرم استفاده مي کند تا بتواند نيروي بيشتري مضاعف برنيروي بازو و ساعد برحيف وارد کند.۲-چرخش کمر وايستادن روي پنجه پاي عقب در هنگام ضربه هوک قانون برآيند نيروها را تداعي مي کند. بوکسر توسط اين چرخش يک نيروي مضاعف را بر نيروي بالاتنه مي افزايد. در ورزش اسکي تکنيکي بنام شوس (حالت تخم مرغي) وجود دارد.
اين تکنيک دقيقا با رفع نيروي شاره هوا به کار مي رود.زيرا در اين حالت اسکي باز حالت آئروديناميکي موثر وزيبا را در بدن خود به نمايش گذاشته به سرعت خود مي افزايد و با زمان کمتري مسافت را مي پيمايد.

قوانين حرکت

بيشتر رشته هاي ورزشي بر اساس پيموده شدن مسافت براي ورزشکار با سرعت بيشتر سنجيده مي شوند. مسابقه هايي مثل دووميداني، دوچرخه سواري، اتومبيل راني و قايق راني که در آنها ورزشکار مسافت تعيين شده را مي پيمايد سرعت در پيروزي ورزشکار عامل اصلي مي باشد.
جهان پر از اجسامي است که نسبت به ما در حرکتند. حرکت و سرعت برخي از اين اجسام که ساخته دست انسانند مانند: اتومبيل، دوچرخه ها، اسکي، لوژ، موتور، قابل کنترل اند و براي ميادين ورزش به کار مي روند ثبت واندازه گيري سرعت براساس واحد زمان مساوي است با برنده شدن.حرکت ها با همديگر فرق مي کنندحرکت بر روي خط (حرکت يک بعدي) نوعي حرکت ساده است ولي حرکت بر روي منحني (حرکت دو بعدي) مانند حرکت بر مسير دايره هاي پيچيده تر است.
قوانين حرکت در ورزش به صورت شتاب افزايش سرعت چگونگي برقراري تعادل در حرکت روي مسير منحني ترمزهاي اضطراري وکلا افزايش رکود سرعت در واحد زمان نمايان شده است. سرعت عبارت است از: جابه جايي متحرک در واحد زمان.
مثال: در يک مسابقه شناي ۱۰۰متري شناگر طول ۵۰ متري استخررا در يک رفت و برگشت در مدت ۵۶ ثانيه پيموده است.
اگر بتوانيم سرعت شناگر را در سرعت رفت و هنگام برگشت جداگانه حساب کنيم ضعف او را در مسير نشان داده ايم زيرا با افزايش و کاهش سر عت ضعف او نمايان خواهد شد.
زمان رفت ۲۷ثانيه زمان برگشت۲۹ثانيه
اين ورزشکار در هنگام رفت سرعت بيشتري داشته است و هنگام برگشت سرعت او کم شده است. با يک فرمول ساده اما مهم مربي مي تواند شاگردان خود را از نظر رفتار سرعتي در هنگام تمرين يامسابقه به خوبي کنترل کند ونکته هاي لازم را به موقع در مورد نحوه حرکت وسرعت ورزشکار به او بگويد وضعف ورزشکار را در مسير ها بررسي کند.

بریا دانلود این مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید

تعامل علم و ورزش

این مقاله را چاپ کن این مقاله را چاپ کن

ممکن است این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخ دهید

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>


نُه − 1 =