1. Сила - действие одного тела на другое, вследствие чего возникает ускорение. Т.е. сила является мерой взаимодействия сил, в результате которого тела деформируются или приобретают ускорение. Сила - величина векторная; она характеризуется числовым значением, направлением действия и точкой приложения к телу.

2. Можно ли, исходя из формулы F = ma, утверждать, что сила, приложенная к телу, зависит от массы тела и его ускорения?

2. Нет, нельзя.

3. Можно ли, исходя из выражения m = F/a, утверждать, что масса тела зависит от приложенной к нему силы и от его ускорения?

3. Нет, нельзя.

4. Можно ли, исходя из равенства а = F/m, утверждать, что ускорение тела зависит от приложенной к нему силы и от массы тела?

4. Да. Только для инерциальных систем отсчета.

5. Как формулируется первый закон Ньютона, если пользоваться понятием силы?

5. Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если результирующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю.

6. Что такое результирующая сила?

6. Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу (точке) сил, называется равнодействующей или результирующей силой.

Сила – это способность человека преодолевать внешнее сопротивление или противостоять ему за счет мышечных усилий (напряжений). Силовые способности – это комплекс различных проявлений человека в определенной двигательной деятельности, в основе которых лежит понятие «сила». Силовые способности проявляются не сами по себе, а через какую-либо двигательную деятельность. При этом влияние на проявление силовых способностей оказывают разные факторы, вклад которых в каждом конкретном случае меняется в зависимости от конкретных двигательных действий и условий их осуществлении, вида силовых способностей, возрастных, половых и индивидуальных особенностей человека. Среди них выделяют: I) собственно мышечные; 2) центрально-нервные; 3) личностно-психические; 4) биомеханические; 5) биохимические; 6) физиологические факторы; 7) различные условия внешней среды, в которых осуществляется двигательная деятельность .

Различают собственно силовые способности и их соединение с другими физическими способностями (скоростно-силовые, силовая ловкость, силовая выносливость).

Собственно силовые способности проявляются при удержании в течение определенного времени предельных отягощений с максимальным напряжением мышц или при перемещении предметов большой массы. В последнем случае скорость практически не имеет значения, а прилагаемые усилия достигают максимальных величин .

Скоростно-силовые способности характеризуются непредельными напряжениями мышц, проявляемыми с необходимой, часто максимальной мощностью в упражнениях, выполняемых со значительной скоростью, но не достигающей, как правило, предельной величины.

Силовая выносливость – это способность противостоять утомлению, вызываемому относительно продолжительными мышечными напряжениями значительной величины. В зависимости от режима работы мышц выделяют статическую и динамическую силовую выносливость. Динамическая силовая выносливость характерна для циклической и ациклической деятельности, а статическая силовая выносливость типична для деятельности, связанной с удержанием рабочего напряжения в определенной позе .

Силовая ловкость проявляется там, где есть сменный характер режима работы мышц, меняющиеся и непредвиденные ситуации деятельности (регби, борьба, хоккей с мячом и др.). В физическом воспитании различают абсолютную н относительную силу. Абсолютная сила – это максимальная сила, проявляемая человеком в каком-либо движении, независимо от массы его тела. Относительная сила – это сила, проявляемая человеком в пересчете на 1 кг собственного веса. Она выражается отношением максимальной силы к массе тела человека. В движениях, где есть небольшое внешнее сопротивление, абсолютная сила не имеет значения, если сопротивление значительно – она приобретает существенную роль и связана с максимумом взрывного усилия .

Задачи развития силовых способностей. Первая задача – общее гармоническое развитие всех мышечных групп опорно-двигательного аппарата человека. Вторая задача – разностороннее развитие силовых способностей в единстве с освоением жизненно важных двигательных действий (умений и навыков). Третья задача – создание условий и возможностей (базы) для дальнейшего совершенствования силовых способностей в рамках занятий конкретным видом спорта .

Страница 1 из 8

Понятие «сила» прежде всего физическое. В механике оно выражает меру взаимодействия тел, причину их движения. Поэтому в физическом смысле – как векторная величина – сила понимается в том случае, когда рассматривается количественная сторона взаимодействия человека, скажем, с опорой, снарядом или другим внешним объектом. Иными словами, в данном случае через силу оценивается результат движения, его рабочий эффект.

Если же речь идет об источнике движения, то, говоря о силе, имеют в виду способность человека производить работу, и эта способность выступает как причина перемещения тела или его отдельных звеньев. В данном случае имеется в виду сила тяги мышц человека, то есть явление физиологическое.

И, наконец, понятие «сила» используется как одна из качественных характеристик произвольных движений человека, решающих конкретную двигательную задачу. Здесь сила вместе с такими критериями, как быстрота, выносливость, ловкость и т. п., выступает в качестве педагогического понятия, оценивающего качественную сторону выполняемого движения (Ю. В. Верхошанский, 1977).

Сила человека определяется как его способность преодолевать внешнее сопротивление посредством мышечных усилий (Теория и методика физического воспитания, 1976). То есть под понятием «сила» подразумевают любую способность человека напряжением мышц преодолевать механические и биомеханические силы, препятствующие действию, противодействовать им, обеспечивая тем самым эффект действия (вопреки препятствующим силам тяжести, инерции, сопротивления внешней среды и т.п.).

В зависимости от условий, характера и величины проявления мышечной силы в спортивной практике принято различать несколько разновидностей силовых качеств.

В том случае, когда усилия спортсмена движением не сопровождаются говорят о статическом (изометрическом) режиме работы мышц («статическая сила»). В статическом режиме напряженные мышцы не изменяют своей длины. Статическая сила характеризуется двумя ее особенностями проявления (В. В. Кузнецов, 1975; цит. по: Ж. К. Холодов, В. С. Кузнецов, 2003):

1) при напряжении мышц за счет активных волевых усилий человека (активная статическая сила);

2) при попытке внешних сил или под воздействием собственного веса человека насильственно растянуть напряженную мышцу (пассивная статическая сила).

Но чаще всего сила проявляется в движении, в так называемом динамическом режиме («динамическая сила»).

Динамическая работа мышц происходит либо в преодолевающем режиме , либо в уступающем . В первом случае работающие мышцы сокращаются и укорачиваются (например, при выжимании штанги), во втором - находясь в напряженном состоянии, они растягиваются и удлиняются (например, при амортизационном сгибании ног в момент приземления после прыжка). Кроме того, динамическая работа может происходить с разной скоростью, с различными ускорениями и замедлениями, а также с равномерным проявлением силы. Последнее при разной скорости движения называют изотоническим режимом , а при постоянной скорости движения - изокинетическими (Н. Г. Озолин, 2003).

По характеру усилий в динамической силе выделяют три разновидности (по В. Кузнецову; цит. по: С. М. Вайцеховский, 1971):

- взрывную силу – проявление силы с максимальным ускорением, что характерно, например, для так называемых скоростно-силовых упражнений: прыжков, метаний, спринтерского бега, отдельных элементов борьбы, бокса, спортивных игр и пр.;

- быструю силу – проявление силы с немаксимальным ускорением, например, при выполнении быстрых (но не предельно быстрых) движений в беге, плавании, велосипедном спорте и др.;

- медленную силу , проявляемую при сравнительно медленных движениях, практически без ускорения. Типичными примерами являются жим штанги, выход в упор силой на кольцах или перекладине.

Оценивая величину усилия в том или ином упражнении или простом движении, применяют термины «абсолютная» и «относительная» сила .

1. Законы динамики Ньютона

законы или аксиомы движения (в формулировке самого Ньютона по книге «Математические начала натуральной философии» 1687 года): «I. Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние. II. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. III. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противопо-ложные стороны».

2. Что такое сила?

Сила характеризуется величиной и направлением. Сила характеризует действие на данное тело других тел. Результат действия силы на тело зависит не только от ее величины и направления, но и от точки приложения силы. Равнодействующая – одна сила, результат действия которой будет таким же, каким бы был результат действия всех реальных сил. Если силы сонаправлены, равнодействующая равна их сумме и направлена в ту же сторону. Если же силы направлены в противоположные стороны, то равнодействующая равна их разности и направлена в сторону большей силы.

Сила тяжести и вес тела

Сила тяжести - это сила, с которой тело притягивается к Земле вследствие Всемирного тяготения. Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу, причем, чем больше их массы и чем ближе они расположены, тем притяжение сильнее.

Чтобы вычислить силу тяжести, следует массу тела умножить на коэффициент, обозначаемый буквой g, приближенно равный 9,8Н/кг. Таким образом, сила тяжести рассчитывается по формуле

Вес тела - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес из-за притяжения к Земле. Если тело не имеет ни опоры, ни подвеса, то тело не имеет и веса – оно находится в состоянии невесомости.

Сила упругости

Сила упругости - это сила, которая возникает внутри тела в результате деформации и препятствует изменению формы. В зависимости от того, как изменяется форма тела, выделяют несколько видов деформации, в частности, растяжение и сжатие, изгиб, сдвиг и срез, кручение.

Чем больше изменяют форму тела, тем больше возникающая в нем сила упругости.

Динамометр – прибор для измерения силы: измеряемую силу сравнивают с силой упругости, возникающей в пружине динамометра.

Сила трения

Сила трения покоя - это сила, которая мешает сдвинуть тело с места.

Причина возникновения трения в том, что любые поверхности имеют неровности, которые зацепляются друг за друга. Если же поверхности отшлифованы, то причиной трения являются силы молекулярного взаимодействия. Когда тело движется по горизонтальной поверхности, сила трения направлена против движения и прямо пропорциональна силе тяжести:

Сила трения скольжения - это сила сопротивления при скольжении одного тела по поверхности другого. Сила трения качения - это сила сопротивления при качении одного тела по поверхности другого; она значительно меньше силы трения скольжения.

Если трение полезно, его усиливают; если вредно - уменьшают.

3. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ , физические законы, согласно которым некоторое свойство замкнутой системы остается неизменным при каких-либо изменениях в системе. Самыми важными являются законы сохранения вещества и энергии. Закон сохранения вещества утверждает, что вещество не создается и не разрушается; при химических превращениях общая масса остается неизменной. Общее количество энергии в системе также остается неизменным; энергия только преобразуется из одной формы в другую. Оба эти закона верны лишь приблизительно. Масса и энергия могут превращаться одна в другую согласно уравнению Е = тс 2 . Неизменным остается лишь общее количество массы и эквивалентной ей энергии. Еще один закон сохранения касается электрического заряда: его также нельзя создать и нельзя уничтожить. В применении к ядерным процессам закон сохранения выражается в том, что общая величина заряда, спин и другие КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА взаимодействующих частиц должны остаться такими же у частиц, возникших в результате взаимодействия. При сильных взаимодействиях все квантовые числа сохраняются. При слабых взаимодействиях некоторые из требований этого закона нарушаются, особенно в отношении ЧЕТНОСТИ.

Закон сохранения энергии можно объяснить на примере падения шара весом 1 кг с вы соты 100 м. Начальная общая энергия шара - это ею потенциальная энергия. Когда он падаег, погенциальная энергия постепенно убывает а кинетическая нарастает, но общее копичество энергии остается неизменным Таким образом, имеет место сохранение энергии. А - кинетическая энергия возрастает от 0 до максимума: В -- потенциальная энергия уменьшается от максимума до нуля; С -- общее количество энергии, которое равно сумме кинетическом и потен Закон сохранения вещества, утверждает, что в ходе химических реакций вещество не создается и не исчезает. Это явление можно продемонстрировать при помощи класси ческого опыта, при котором производится взвешивание свечи, горящей под стеклянным колпаком (А). В конце опыта вес колпака и его содержимого остаегся таким же, каким был в начале, хотя свеча, вещество которой состоит в основном из углерода и водорода, «исчезла», поскольку из нее выделились летучие продукты реакции (вода и углекислый газ). Только после того, как в конце XVIII в ученые признали принцип сохранения вещества, стал возможен количественных подход к химии.

Механическая работа совершается тогда, когда тело движется под действием приложенной к нему силы.

Механическая работа прямо пропорционально пройденному пути и пропорциональна силе:

Мощность

Быстроту выполнения работы в технике характеризуют мощностью .

Мощность равна отношению работы к времени, за которое она была совершена:

Энергия это физическая величина, показывающая какую работу может совершить тело. Энергия измеряется в джоулях .

При совершении работы энергия тел измеряется. Совершенная работа равна изменению энергии.

Потенциальная энергия определяется взаимным положением взаимодействующих тел ил частей одного и того же тела.

Е р = F h = gmh.

Где g = 9,8 Н /кг, m - масса тела (кг) , h – высота (м).

Кинетической энергией обладает тело в следствие своего движения. Чем больше масса тела и скорость, тем больше его кинетическая энергия.

5. основной закон динамики вращательного движения

Момент силы

1. Момент силы относительно оси вращения, (1.1) где– проекция силына плоскость, перпендикулярную оси вращения,– плечо силы(кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы).

2. Момент силы относительно неподвижной точки О (начала координат). (1.2) Определяется векторным произведением радиуса-вектора, проведенного из точки О в точку приложения силы, на эту силу;– псевдовектор, его направление совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении отк(«правило буравчика»). Модуль момента силы, (1.3) где– угол между векторамии,– плечо силы, кратчайшее расстояние между линией действия силы и точкой приложения силы.

Момент импульса

1. Момент импульса тела, вращающего относительно оси , (1.4) где– момент инерции тела,– угловая скорость. Момент импульса системы изтел есть векторная сумма моментов импульсов всех тел системы:. (1.5)

2. Момент импульса материальной точки с импульсом относительно неподвижной точки О (начала координат). (1.6) Определяется векторным произведением радиуса-вектора, проведенного из точки О в материальную точку, на вектор импульса;– псевдовектор, его направление совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении отк(«правило буравчика»). Модуль вектора момента импульса, (1.7) где– угол между векторамии,– плечо вектораотносительно точки О.

Момент инерции относительно оси вращения

1. Момент инерции материальной точки , (1.8) где– масса точки,– расстояние её от оси вращения.

2. Момент инерции дискретного твердого тела , (1.9) где– элемент массы твердого тела;– расстояние этого элемента от оси вращения;– число элементов тела.

3. Момент инерции в случае непрерывного распределения массы (сплошного твердого тела) . (1.10) Если тело однородно, т.е. его плотностьодинакова по всему объему, то используется выражение(1.11), гдеиобъем тела.

Итак, что такое Сила?

Физика характеризует Силу следующим образом:

«Сила – это мощность, энергия, заряд, способность противостоять прилагаемым нагрузкам и напряжениям».

«э нергия» – это количественная мера, отражающая силу, т.е. скорость движения, с помощью которой определяется взаимодействие всех видов материи.

В соответствии с различными формами материи - рассматриваются разные формы энергии (движения): - механическая, внутренняя, электромагнитная, химическая, ядерная и др.

Следующая формула и является выражением количества энергии или силы:

Е = m с 2 ;

Где Е – энергия, m – масса, с - скорость.

Исходя из формулы, сила и энергия зависят не столько от массы, сколько от скорости движения этой массы, а вернее от первичного действия (импульса силы).

Двигаться могут не только материальные тела, такие как летящая пуля или брошенный камень, о движении можно также сказать относительно солнечного зайчика, перемещающегося по стене при повороте зеркальца, или о движении тени, отбрасываемой освещенным предметом. Поэтому движение может быть связано как с перемещением материальных тел, так и с передачей из одного места в другое какого-либо сигнала, например звукового, светового или радиосигнала.

Для изучения движения, прежде всего, необходимо научиться описывать движения материальных тел по отношению к любым другим физическим телам.

Всякое движение, а также покой тела (как частный случай движения) относительны. Отвечая на вопрос, покоится тело или движется и как именно движется, необходимо указывать, относительно каких тел рассматривается движение данного тела, иначе никакое высказывание о движении не может иметь смысла.

Во всех случаях, физические тела, относительно которых рассматривается движение, называют системой отсчета, а само движение тел носит название «перемещение».

При изучении движений на поверхности Земли за систему отсчета, как правило, принимают саму Землю. Изучая движение Земли или других планет в Космосе, за систему отсчета принимают Солнце и звезды.

Такая система отсчетов принята при изучении законов динамики.

Если же мы не будем выяснять причину возникновения движений, то в этом случае мы будем рассматривать кинематику этих движений.

Для того, чтобы знать перемещение тела, достаточно знать начальное его положение, а также численную величину и знак пройденного пути. Точно так же, зная начальное положение тела, численное значение его скорости и направление движения этого тела, мы можем ответить на вопрос, где будет находиться это тело через одну секунду, через две секунды и т. д. Но если тело будет двигаться как угодно, то этих данных нам уже недостаточно.

Рис. 1. Разметка криволинейной траектории.

Перемещение АВ точки между ее положениями А и В

не лежит на траектории.
сли траектория движения тела - кривая линия, то перемещением тела мы по-прежнему будем называть отрезок, соединяющий его начальное и конечное положения. Если произвести разметку криволинейной траектории и «привязку» отдельных положений движущейся точки к соответственным моментам времени (см. рис. 1), то окажется, криволинейное движение состоит из большого количества прямолинейных, а общая скорость криволинейного движения будет определяться средней скоростью, которая является производной от участков с прямолинейным движением, скорость движения на которых неравномерна и зависит от кривизны (угла) движения.

Однако это лишь грубое, приближенное понятие о характере движения. Дело состоит в том, что, определяя среднюю скорость, мы как бы заменяем движение в течение каждого промежутка времени равномерным движением и считаем, что скорость меняется скачком от одного промежутка времени к другому. Однако, на самом деле, эти участки могут иметь различную длину и направление и соответственно скорость на них будет сильно различаться.

Как правило, среднюю скорость равномерного движения называют мгновенной скоростью или просто скоростью. Если движение равномерно, то его мгновенная скорость в любой момент времени равна скорости этого равномерного движения, другими словами: - мгновенная скорость равномерного движения постоянна. Мгновенная же скорость неравномерного движения - является переменной величиной, принимающей различные значения в разные моменты времени. Отсюда становится ясно, что мгновенная скорость криволинейного движения является изменяющейся во все время движения.

Если мгновенная скорость движущегося тела растет, то движение называют ускоренным; если мгновенная скорость уменьшается, то движение называют замедленным.

Среди разнообразных ускоренных движений часто встречаются движения, в которых мгновенная скорость за любые равные промежутки времени увеличивается на одну и ту же величину. Такие движения называют равномерно-ускоренными. Равномерно-ускоренные движения нарушаются трением и сопротивлением воздуха

Равномерно-ускоренное движение количественно характеризуется изменением скорости с течением времени, которое носит название - ускорение.

Если движение не является равномерно-ускоренным, то вводится понятие среднего ускорения, которое характеризует изменение скорости за определенный промежуток времени на пройденном за этот промежуток времени участке пути. На отдельных же отрезках этого участка среднее ускорение может иметь разные значения.

Как правило, траектории движения разных точек тела бывают различными.

Наиболее простое движение тела представляет собой такое движение, при котором все точки тела движутся одинаково, описывая одинаковые траектории. Такое движение называется поступательным.

При поступательном движении любая прямая, проведенная в теле, остается параллельной самой себе.

Другой простой тип движения - это вращательное движение тела, или вращение. При вращательном движении все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на прямой, которую называют осью вращения.

Как возвратно-поступательное, так и вращательные движения имеют свои определенные границы (края), направление (ось, вектор) и ритм (амплитуду, частоту) движений.

Рис. 2. Незатухающие колебания
Именно эти 2 движения и лежат в основе всех видов движений, будь то механические, звуковые, электрические, световые и др. электромагнитные, химические и т.п.

Именно эти движения и представляют собой колебания маятника, которые могут быть незатухающими или затухающими.

Н

рис. 3. Затухающие колебания
езатухающие колебания происходят в колебательной системе в отсутствие трения и носят название - собственные колебания системы (рис. 2).

Однако, в Природе существуют разного рода силы трения, сопротивление воздуха и т. п., которые тормозят процесс движения и являются причиной затухания колебаний (остановки движения) (рис. 3).

У

Рис. 4. Апериодические движения
величивая тем или иным способом трение, можно дойти до столь больших затуханий, при которых система останавливается после первого же размаха, или даже до первого перехода через положение равновесия (рис. 4). Такие сильно затухающие движения колебательной системы называются апериодическими.

Рассматривая колебания груза на пружине, легко наблюдать рост затухания при увеличении трения. Если груз поместить в воду, то затухание колебаний резко возрастет по сравнению с затуханием на воздухе, в масле оно будет еще больше, чем в воде: движение получится апериодическим или близким к апериодическому.

Итак, подытожим:

1. 
   Сила и есть Энергия.
2. 
   Скорость движения материи – определяет количество Силы (Энергии).
3. 
   В основе любого движения лежит начальный импульс, который называется мгновенной скоростью.
4. 
   Количественное выражение мгновенной скорости называется ускорением.
5. 
   Существует только 2 основополагающих видов движений - поступательное и вращательное, все остальные движения – их различные комбинации.
6. 
   Эти движения могут быть незатухающими, затухающими и апериодическими.
7. 
   Механические, звуковые, электромагнитные, химические и т.п. явления, которые принято отображать понятием Энергия – являются движением материи, находящейся в различных агрегатных состояниях.

Итак, в любом случае, при любом виде движений, за систему отсчетов следует принимать какое – либо материальное тело или вещество.

Человеческий организм не является особым исключением из правил, он также является материальным телом, имеющем сложноорганизованную комбинацию веществ от мельчайших клеток до крупнотканных структур. Поэтому рассматривать наш организм следует, исходя из тех законов Природы, по которым и существует наш Мир.