Сила — это тоже красота. Цитата главного тренера сборной РФ по художественной гимнастики Ирины Александровны Винер-Усмановой. Сила гимнастки состоит из скорости, координации, пластичности, точности броска. Эти и другие качества гимнастка развивает в себе изо дня в день.
Основными группами элементов в художественной гимнастике являются равновесия, повороты, прыжки.
Физика — неотъемлемая часть художественной гимнастики.
Все движения художественной гимнастики подчиняются определенным физическим законам. Равновесия, повороты (вращения), прыжки — все это не может существовать без физических законов.
Целью исследования является улучшение выполнения гимнастических упражнений, благодаря знаниям физических закономерностей и явлений.
Задачи :
- Теоретическое исследование:
1.1. Дать описание и характеристику разнообразных групп упражнении из художественной гимнастки;
1.2. Описать физические понятия, законы, явления и проанализировать упражнения из художественной гимнастики с физической точки зрения;
- Установить на собственном примере эффективность применения и доказать справедливость описанных физических явлений
Тема проекта-исследования актуальна, так как гимнастки сталкиваются со сложностями в исполнении определенных упражнений в своем виде спорта — в художественной гимнастике. Появилась заинтересованность в физическом обосновании этих упражнений, которое поспособствует улучшении результатов.
Равновесия
Первый тип элементов в художественной гимнастике — это равновесия. Равновесия — это основа, фундамент многих движений. Секрет удержания равновесия не сложен: вертикальная проекция центра тяжести должна проходить через площадь опоры.
Центр тяжести — геометрическая точка, которая неизменно связана с твердым телом, и через которую проходит равнодействующая сил тяжести, действующих на частицы этого тела, при любом его положении в пространстве. Положение центра тяжести тела можно определить экспериментально.
Экспериментальное определение центра тяжести
Например, арабеск. Проверка на практике. Я уверенно стою на полупальце, так как центр тяжести расположен точно на площади опоры (хоть она достаточно мала) (рис. 1). При неправильном положении равновесие нарушается (рис. 2, 3).
Рис. 1.
Рис. 2Рис. 3
Вращения — повороты
Второй тип элементов в художественной гимнастике — это вращения. Главными составляющими любого вращения является равновесие и закон сохранения углового импульса. Равновесие было рассмотрено ранее. Теперь рассмотрим другое составляющее вращений — закон сохранения углового импульса (закон сохранения количества движения).
Чтобы разобрать закон сохранения углового импульса, обратимся к теории:
— Импульс — физическая векторная величина, являющаяся количественной мерой механического движения, равная произведению массы тела на его скорость.
— Угловой импульс — физическая векторная величина, характеризующая объект в круговом движении.
— Момент импульса — физическая величина, характеризующая количество вращательного движения и зависящая от того, сколько массы вращается, как она распределена в пространстве и с какой угловой скоростью происходит вращение.
Разберем этот закон:
𝑀∆𝑡 = 𝐽𝜔 2 − 𝐽𝜔 1 , где М∆t = const, J-момент импульса, 𝜔- угловая скорость;
𝐽 = 𝑚𝑟 2 , где J — момент импульса, m — масса тела, r — радиус вращения;
𝜔 = 𝑣/𝑟 ,где 𝜔 — угловая скорость, 𝑣 — скорость вращения, r — радиус вращения.
Подставив, две последние формулы в первую и можно сократить:
𝑀∆𝑡 = 𝑚𝑟 2 (𝑣 2 /𝑟 − 𝑣 1 /𝑟) , где 𝑣 1 - начальная скорость вращения (= 0), 𝑣 2 — конечная скорость вращения
𝑴∆𝒕 = 𝒎𝒓(𝒗 𝟐 − 𝒗 𝟏 )
Следовательно, можно сделать вывод, что
чем меньше масса и радиус вращения, тем больше скорость вращения тела
. Но так как гимнастка не может во время вращения уменьшить массу, она набирает свою скорость за счет уменьшения радиуса вращения, т. е. прижимает руки и ноги ближе к оси вращения, т. е. к себе. Проверка справедливости утверждения на практике. В первом случае (фотографии “а”) радиус вращения меньше, так как ноги ближе прижаты к оси, а во втором случае (фотографии “б”) нога находится дальше от оси. В первом случае время вращения составило 3,68 секунд, во втором 4,88 секунд. Таким образом, время вращения во втором случае на 1.2 секунды больше, чем в первой
Фото “а” Фото “б”
Фото “а” — начальное положение, секундомер — 03,62.
Фото “б” — начальное положение, секундомер — 02,46
Фото “а” Фото “б”
Фото “а” — подготовка, проверка равновесия, секундомер — 05,14
Фото “б” — подготовка, проверка равновесия, секундомер — 03,63
Фото “а” Фото “б”
Фото “а” — начало вращения, секундомер — 07,08
Фото “б” — начало вращения, секундомер — 04,78
Фото “а” Фото “б”
Фото “а” — 3 оборот, секундомер — 09,26
Фото “б” — 3 оборот, секундомер — 07,47
Фото “а” Фото “б”
Фото “а” — конечное положение, секундомер — 10,76
Фото “б” — конечное положение, секундомер — 09,66
Прыжки
Третья группа элементов — это прыжки. Чтобы научиться выполнять эти движения красиво, эффектно и при этом технично, требуется много времени на подготовку.
Проведем сравнение с механизмами живых организмов. Например, моя масса 45 кг, следовательно, работа, которую я совершаю во время прыжка высотой 0.2 м, равна 𝐴 = -
Условно примем тело гимнастки за линейно деформируемое тело. Предположим, что в момент приседания гимнастка имеет потенциальную энергию пружины (т. к. она сначала «сжимается», а потом резко выпрямляется):
𝐸 п1 = 𝑘𝑥 2 /2 из закона сохранения энергии E = E п + E k = const
После того как гимнастка выпрыгнет в воздух, в высшей точке прыжка её скорость будет равна 0, следовательно она будет обладать потенциальной энергией:
𝐸 п2 = 𝑚𝑔ℎ
По закону сохранения энергии:
𝐸 п1 = 𝐸 п2
Следовательно, 𝑘𝑥 2 /2 = 𝑚𝑔ℎ.
Значит, чем ниже сядет гимнастка в плие, т. е. сильнее сожмет свое тело, тем выше она сможет выпрыгнуть. Проверка справедливости этой закономерности на практике. В первом случае (фотографии “а”) плие ниже, чем во втором случае (фотографии “б”)
Фото “а” Фото “б”
Плие: сед в плие (“а”) ниже, чем плие (“б”)
Фото “а” Фото “б”
Прыжок: высота прыжка на фото “а” больше, чем на фото “б”
Фото “а” Фото “б”
Конечное положение
Из рассмотренных закономерностей выполнения разных групп элементов можно сформулировать рекомендации, который помогут гимнастке правильнее и легче выполнять упражнение.
Рекомендации по выполнению равновесий:
— при выворотности стопы следует контролировать выворотность бедра, ориентируя колено на пальцы ног;
— корпус следует держать по возможности крепким, не нарушая так называемого квадрата жесткости торса, не смещая центр тяжести.
Рекомендации по выполнению вращений-поворотов:
— приближение рук и ног к оси вращения, т. е. к себе.
Рекомендации по выполнению прыжков:
— увеличение глубины плие перед отталкиванием от поверхности ковра.
