Измерение в метрах расстояния (Ri) от ЦТ каждого звена до ОЦТ тела.

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 11Следующая ⇒

· Активировать файл Adobe Photoshop «Определение моментов инерции тела спортсмена относительно его ОЦТ» (диск D/Биомеханика/Студент/Ф.И.О./Динамика).

· Активировать программу RasChT.exe, сделать ее окно полупрозрачным, поместить поверх изображения на первом слое файла Adobe Photoshop «Определение моментов инерции тела спортсмена относительно его ОЦТ».

· Активировать опцию программы RasChT.exe «Захват координат».

· Удерживая клавишу Ctrl ищелкая по клавише Пробел, зафиксировать координаты точек ограничивающих расстояния от ЦТ звеньев до ОЦТ в следующей последовательности:

– ЦТ головы – ОЦТ,

– ЦТ туловища – ОЦТ,

– ЦТ плеча правого – ОЦТ,

– ЦТ плеча левого – ОЦТ,

– ЦТ предплечья. правого – ОЦТ,

– ЦТ предплечья левого – ОЦТ,

– ЦТ кисти правой – ОЦТ,

– ЦТ кисти левой – ОЦТ,

– ЦТ бедра правого – ОЦТ,

– ЦТ бедра левого – ОЦТ,

– ЦТ голени правой – ОЦТ,

– ЦТ голени левой – ОЦТ,

– ЦТ стопы правой – ОЦТ,

– ЦТ стопы левой – ОЦТ.

· Активировать опцию программы RasChT.exe «Перенос в Excel» (координаты поместятся в файл Excel «Лист» («Книга 1»).

· Копировать координаты точек ограничивающих расстояния от ЦТ звеньев до ОЦТ из файла Excel «Лист 1» и вставить в столбцы «Координаты Х концов расстояний» и «Координаты У концов расстояний» таблицы «Определение расстояний от центров тяжести звеньев до ОЦТ тела спортсмена (R_i)» файла Excel «Определение моментов инерции тела в физическом упражнении» (диск D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика).

· Расстояния в метрах (Ri) от ОЦТ тела до ЦТ каждого звена обозначатся в столбце «Длина расстояний (R_i) в метрах» таблицы «Определение расстояний от центров тяжести звеньев до ОЦТ тела спортсмена» и в столбце «Расст. (R_i) от ЦТ звеньев до ОЦТ тела (м)» таблицы «Определение моментов инерции тела».

7. Расчет искомых характеристик Excel выполнит автоматически, проведите анализ формул использованных для получения показателей:

· В столбце VIII представлены собственные моменты инерции звеньев.

· В столбце IX представлены моменты инерции звеньев тела, обладающих точечным размером, и массой звена, относительно оси проходящей через ОЦТ тела спортсмена.

· В столбце Х представлены полные моменты инерции звеньев тела относительно ОЦТ тела спортсмена.

· В последней ячейке столбца Х рассчитан показатель полного момента инерции тела спортсмена относительно его ОЦТ.

8. Заполните столбец «Момент инерции звеньев тела в физическом упражнении (полный) Ji = Jцi + mi*Ri2, Поза I» таблицы «Изменение момента инерции тела в физическом упражнении».

· Выделите и скопируйте в буфер обмена значения полных моментов инерции звеньев тела и значение полного момента инерции, содержащиеся в столбце Х таблицы «Определение моментов инерции тела».

· Выделите значения столбца «Момент инерции звеньев тела в физическом упражнении (полный) Ji = Jцi + mi*Ri2, Поза I» таблицы «Изменение момента инерции тела в физическом упражнении».

· Щелчком правой клавиши мыши по выделенному полю вызовите контекстное меню и выберите опцию «Специальная вставка…»

· Активируйте опцию «значения» и вставьте значения в столбец, нажав клавишу «OK».

9. Определение моментов инерции звеньев тела и полного момента инерции всего тела спортсмена на других слоях файла Adobe Photoshop «Определение моментов инерции тела спортсмена относительно его ОЦТ» (диск D/Биомеханика/Студент/Ф.И.О./Динамика).

· Сделайте видимым и активным следующий необработанный слой файла (навести курсор на глаз слоя и удерживая клавишу AltI щелкнуть по левой клавише мыши; для активации в палитре «Слои» переместить курсор вправо от глаза слоя, и щелкнуть левой клавишей мыши).

· Повторите действия указанные в разделах 3, 5, 6, 7, 8.

· При выполнении алгоритма 8 раздела заполняйте последовательно столбцы: «… Поза II»; «… Поза III» и т. д.

Построение графика «Изменение момента инерции тела в физическом упражнении».

· Выделите название таблицы «Изменение момента инерции тела в физическом упражнении».

· Удерживая клавишу Ctrl выделите вместе с названием строку таблицы содержащую информацию о полных моментах инерции тела в различных фазах упражнения (последняя строка таблицы).

· В меню Excel выберите «Вставка»/ «График»/график, который «Отображает развитие процесса с течением времени (по датам или по годам) или по категориям».

Построение сглаженной кривой изменения момента инерции на графике.

· Двойным щелчком левой клавиши по линии графика выделите линию.

· Не сдвигая курсора правой клавишей мыши вызовите контекстное меню.

· Выберите опцию «добавить линию тренда…»

· В появившемся окне выберите опцию «полиномиальная», установите «значение» – 6, нажмите кнопку закрыть.

· Выполните окончательное оформление графика.

Анализ моментов инерции тела спортсмена при выполнении физического упражнения.

11.1. Скопировать в папку «Динамика» (D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика) файл «Отчет студента по определению моментов инерции тела спортсмена в физическом упражнении» (диск D/Биомеханика/Формы отчетов студентов по работам практикума).

11.2. Открыть файл «Отчет студента по определению моментов инерции тела спортсмена в физическом упражнении» (D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика).

11.3. Оформить отчет по теме определение моментов инерции тела спортсмена в физическом упражнении в соответствии с предлагаемым образцом.

· В письменной форме ответить на теоретические вопросы представленные в образце отчета.

· Сделать заключение о моменте инерции тела спортсмена относительно ОЦТ в исследуемый момент времени. Для этого необходимо ответить письменно на следующие вопросы:

– Какова величина полного момента инерции тела спортсмена относительно оси проходящей через ОЦТ в позах граничных моментов фаз?

– Какие звенья вносят наибольший вклад в величину полного момента инерции тела спортсмена?

– Как меняется полный момент инерции тела спортсмена в ходе выполнения физического упражнения?

11.4. Сохранить отчет по теме определение моментов инерции тела спортсмена в физическом упражнении в папке «Динамика» (диск D/Биомеханика/Студент/Группа/Ф.И.О./Динамика).

Тематика вопросов для собеседования

Теоретические вопросы:

1. Что такое инертность тела?

2. Какая физическая величина используется для измерения инертности тела?

3. Какой физической величиной измеряется инертность вращающегося тела?

4. Какую модель принято использовать для оценки собственного момента инерции головы?

5. Чему равен собственный момент инерции цилиндра с однородным распределением масс?

6. Из чего складывается полный момент инерции тела вращающегося относительно оси не проходящей через его центр массы?

7. Из чего складывается полный момент инерции тела состоящего из ряда звеньев?

8. Что необходимо сделать для того, чтобы увеличить или уменьшить момент инерции тела спортсмена в физическом упражнении?

9. Как изменится угловая скорость тела спортсмена при уменьшении момента инерции тела, при увеличении момента инерции тела?

10. Какими способами можно определить момент инерции тела человека?

Практические вопросы:

11. Как определить массу звеньев тела спортсмена?

12. Как определить координаты точек ограничивающих длину звеньев тела спортсмена?

13. Как определить длину звеньев тела спортсмена по данным анализируемого видеоматериала?

14. Как определить расстояния до центров тяжести звеньев тела спортсмена в единицах измерения программы Adobe Photoshop?

15. Как обозначить ЦТ звеньев тела спортсмена на изображении слоя?

16. Как измерить в метрах расстояния (Ri) от ОЦТ тела до ЦТ каждого звена?

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ДВИЖЕНИЯ

Лабораторная работа № 6.1

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИЖЕНИЯ
В ФИЗИЧЕСКОМ УПРАЖНЕНИИ

Цель занятия: освоить аналитический метод определения потенциальной и кинетической энергии тела спортсмена, ее изменение в ходе физического упражнения.

Теоретические сведения

К энергетическим характеристикам движения относятся работа, мощность и энергия.

Работа – величина, характеризующая процесс перемещения тела под действием силы. Она равна произведению силы на перемещение и на косинус угла между ними:

A = F * s * cos α . (6.1)

Это определение справедливо, если сила постоянна по величине и направлению, а траектория – прямая линия. Если угол находится в пределах 0 < α < 90^о, то А = F * s* cos α ; если α = 90^о, то А = 0, если 90^о < α < 180^о, то А = –F * s* cos α. Если сила меняется по величине и направлению, а траектория – кривая линия, для подсчета полной работы необходимо весь путь разбить на малые участки и использовать формулу А = F * s * cos α с последующим подсчетом суммы работ на каждом участке:

А = (6.2)

В системе СИ за единицу работы принимается 1 Джоуль (1Дж) – работа, которую выполняет сила 1Н, действующая вдоль перемещения на пути в 1м.

Работа силы тяжести. Пусть тело массой « m » перемещается из точки, которая находится на высоте « h₁ » над поверхностью Земли, в точку, находящуюся на высоте « h₂ ». Работа силы тяжести в инерциальной системе отсчета, связанной с поверхностью Земли, будет равна:

А = mg (h₂ – h₁). (6.3)

Работа силы тяжести всегда равна произведению силы тяжести на разность высот, соответствующих исходному и конечному положениям тела. При движении тела вниз сила тяжести выполняет положительную работу, а при движении вверх – отрицательную.

Величина механической работы, выполняемой в ходе двигательного действия, не в полной мере характеризует свойства этого действия. Так, выполняя механическую работу в различные промежутки времени, можно получить разные степени напряженности выполнения двигательного задания.

Для оценки напряженности выполняемого физического упражнения используется такая характеристика, как мощность.

Мощностью называется отношение работы к промежутку времени, за которое эта работа выполняется.

Мощность, в зависимости от величины промежутка времени, может рассматриваться как средняя или как мгновенная.

(6.4)

Энергией называется скалярная величина, являющаяся универсальной мерой движения материи при всех ее превращениях из одного вида в другой. Поскольку эти превращения сопровождаются в механике выполнением работы, то последняя выбрана в качестве количественной меры изменения энергии тела.

А = ∆ Е, (6.5)

где « Е » – энергия.

Энергия характеризует состояние физической системы, изменение которой равно работе. В механике состояние физической системы определенно, если известны положения тел системы в пространстве (координаты) и их скорости в выбранной системе отсчета. В соответствии с этим в механике рассматривают только два вида энергии: кинетическую, обусловленную движением тела и зависящую только от скорости движения, и потенциальную, обусловленную взаимодействием тел между собой и зависящую от координат тел, входящих в систему.

Кинетическая энергия материальной точки – это скалярная величина, равная половине произведения массы точки на квадрат ее скорости:

(6.6)

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 91011 Следующая ⇒