Επιστήμη

Science of Football: Οι Νόμοι της Κίνησης του Νεύτωνα, το Πυθαγόρειο Θεώρημα και άλλα

Science of Football: Οι Νόμοι της Κίνησης του Νεύτωνα, το Πυθαγόρειο Θεώρημα και άλλα


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Το ποδόσφαιρο είναι ένα δημοφιλές άθλημα όχι μόνο στις ΗΠΑ αλλά σε όλο τον κόσμο. Εμπνευσμένο από το ποδόσφαιρο και το ράγκμπι, αυτό το έντονο παιχνίδι δράσης περιλαμβάνει επίσης πολλές επιστήμες.

Ακριβώς από τη ρίψη της μπάλας, την πτήση της μπάλας και το τρέξιμο στο γήπεδο μέχρι την αντιμετώπιση των φορέων της μπάλας, το παιχνίδι προσφέρει μια εξαιρετική ευκαιρία να κατανοήσουμε μερικές από τις σημαντικές έννοιες της φυσικής.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΦΥΣΙΚΗ ΠΟΥ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΜΠΟΛΟΝΙ;

Εδώ είναι μια προσπάθεια να σας δώσει κάποια σαφήνεια για το τι συμβαίνει στο γήπεδο ποδοσφαίρου από την άποψη της επιστήμης.

Οι νόμοι κίνησης του Νεύτωνα - ρίχνουν και πιάνουν την μπάλα

Οι νόμοι κίνησης του Νεύτωνα είναι θεμελιώδεις νόμοι που διέπουν τη σχέση μεταξύ του αντικειμένου και των δυνάμεων που ενεργούν σε αυτό, και την προκύπτουσα κίνηση του αντικειμένου λόγω αυτών των δυνάμεων. Ας μάθουμε πώς ισχύουν αυτοί οι νόμοι σε ένα παιχνίδι ποδοσφαίρου.

Ο πρώτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα

Ο πρώτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα ή ο νόμος της αδράνειας αναφέρει ότι ένα αντικείμενο σε κατάσταση ηρεμίας παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας και ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε κίνηση παραμένει σε κίνηση προς την κατεύθυνση της κίνησης, εκτός εάν ενεργείται από εξωτερική δύναμη.

Όταν ένας quarterback μαζεύει την μπάλα και την ρίχνει προς τους ευρέους δέκτες, η μπάλα θα πετάει κατά την κατεύθυνση που την έριξε με μια συγκεκριμένη ταχύτητα με βάση τη δύναμη που άσκησε στην ρίψη.

Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο της κίνησης, εάν δεν υπάρχει άλλη δύναμη στη μπάλα, θα συνεχίσει να κινείται προς την ίδια κατεύθυνση με την ίδια ταχύτητα, μέχρι την εφαρμογή εξωτερικής δύναμης.

Αλλά γνωρίζουμε από τις εμπειρίες μας ότι όταν ρίχνουμε αντικείμενα, επιβραδύνονται σταδιακά και σταματούν μετά από ένα συγκεκριμένο σημείο. Η υπόθεση δεν είναι διαφορετική για ένα ποδόσφαιρο.

Αλλά γιατί συμβαίνει αυτό; Γιατί πρέπει να σταματήσει;

Ο λόγος για τον οποίο το ποδόσφαιρο σταματά να κινείται είναι λόγω του πρώτου νόμου της κίνησης. Αν και δεν βλέπετε εξωτερικές δυνάμεις να δρουν στο ποδόσφαιρο όταν το ρίχνει το quarterback, υπάρχει ακόμα μια δύναμη που τραβά κάθε αντικείμενο με μάζα στο κέντρο αυτού του πλανήτη.

Αυτή η δύναμη είναι γνωστή ως βαρύτητα ή βαρυτική δύναμη. Αλλά η βαρύτητα δεν είναι η μόνη δύναμη που ενεργεί στο ποδόσφαιρο.

Όταν ρίχνετε μια μπάλα, βιώνει επίσης αντίσταση στον αέρα, η οποία είναι ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας της μπάλας και την περιοχή διατομής της.

Αυτές οι δυνάμεις μαζί εμποδίζουν τη μπάλα να συνεχίσει την πτήση της με την ίδια ταχύτητα και την αναγκάζουν να σταματήσει και να πέσει τελικά.

Ο δεύτερος νόμος κίνησης του Νεύτωνα

Ο δεύτερος νόμος κίνησης του Νεύτωνα αναφέρει ότι η δύναμη που ενεργεί σε ένα αντικείμενο είναι ίση με τη μάζα του αντικειμένου πολλαπλασιαζόμενη με την επιτάχυνσή του. Μάθετε περισσότερα σχετικά με την επιτάχυνση εδώ.

Μαθηματικά, αυτή η εξίσωση γράφεται ως:

F = m x α

Αντίθετα, αν γνωρίζουμε τη δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο και τη μάζα του, μπορούμε να ανακαλύψουμε την επιτάχυνση που προκαλείται από τη δύναμη. Έτσι, η εξίσωση γίνεται.

α = F / m

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την εξίσωση για να μάθετε την επιτάχυνση που βιώνει ένα ποδόσφαιρο που ρίχτηκε από έναν παίκτη στο γήπεδο.

Η εξίσωση δείχνει σαφώς ότι η επιτάχυνση ενός ποδοσφαίρου είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα του. Αυτό σημαίνει ότι όταν ρίχνετε μια μπάλα με την ίδια δύναμη αλλά μια βαρύτερη μάζα, η επιτάχυνση θα είναι μικρότερη.

Ο τρίτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα

Ο τρίτος νόμος ορίζει ότι κάθε δράση έχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Μπορείτε εύκολα να παρατηρήσετε αυτό το φαινόμενο σε ένα παιχνίδι ποδοσφαίρου όταν ένας παίκτης προσπαθεί να πιάσει την μπάλα που κλωτσάται στον αέρα.

Όταν ένας παίκτης πιάνει τη μπάλα, ασκεί δύναμη στον παίκτη, και σε αντάλλαγμα, ο παίκτης χρειάζεται να ασκήσει δύναμη ίσου μεγέθους αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση για να φέρει τη μπάλα σε ηρεμία.

Ένα άλλο εξαιρετικό παράδειγμα του τρίτου νόμου κίνησης του Νεύτωνα είναι όταν ένας παίκτης προσπαθεί να αντιμετωπίσει τον αντίπαλο και να περιορίσει τον αριθμό των ναυπηγείων που μπορεί να κερδίσει. Όταν συμβαίνει σύγκρουση, και οι δύο παίκτες βιώνουν ίση και αντίθετη δύναμη μεταξύ τους.

Μαθηματικά, η εξίσωση γίνεται?

φά12 = - ΣΤ21

Όπου F12 είναι η δύναμη που ασκείται από το σώμα 1 στο σώμα 2 και F21 είναι η δύναμη που ασκείται από το σώμα 2 στο σώμα 1. Το σύμβολο μείον δείχνει ότι η δύναμη είναι στην αντίθετη κατεύθυνση.

Διατήρηση της ορμής - μπλοκάρισμα και αντιμετώπιση

Ο τρίτος νόμος κίνησης εισάγει επίσης την έννοια της διατήρησης της ορμής, στην οποία αποδεικνύεται σαφώς η σύγκρουση μεταξύ των δύο ποδοσφαιριστών. Η ορμή δεν είναι παρά ένα προϊόν της μάζας ενός αντικειμένου και της ταχύτητάς του.

Ο νόμος της διατήρησης της ορμής αναφέρει ότι, σε ένα απομονωμένο σύστημα, όταν δύο αντικείμενα με μάζα συγκρούονται με συγκεκριμένες ταχύτητες, η συνολική ορμή των δύο αντικειμένων πριν από τη σύγκρουση είναι ίση με την ορμή των δύο αντικειμένων μετά τη σύγκρουση.

Με άλλα λόγια, η ορμή που χάνεται από ένα αντικείμενο αποκτάται από ένα άλλο αντικείμενο, διατηρώντας τη συνολική ορμή σταθερή στο σύστημα. Αυτό το φαινόμενο παίζει σημαντικό ρόλο όταν ένας παίκτης προσπαθεί να σταματήσει την πρόοδο του φορέα της μπάλας.

Μαθηματικά, η ορμή εξίσωσης αναφέρεται ως,

Μ1 x ν1 = - μ2 x ν2

Κίνηση βλήματος - κλωτσώντας την μπάλα

Δεν υπάρχει καλύτερο άθλημα από το ποδόσφαιρο για να αποδείξει την έννοια της κίνησης βλήματος και των παραβολών.

Ένα βλήμα είναι οποιοδήποτε αντικείμενο ρίχνεται ή προβάλλεται στον αέρα και η μόνη δύναμη δράσης πάνω στο αντικείμενο είναι η βαρύτητα. Αν και, στην πραγματική ζωή, μια πτήση βλήματος επηρεάζεται και από άλλες δυνάμεις, όπως ο άνεμος και η έλξη που προκύπτουν από την αντίσταση του αέρα.

Όταν ένας παίκτης κλωτσάει την μπάλα, γίνεται βλήμα και ακολουθεί μια καμπύλη διαδρομή γνωστή ως παραβολή στα μαθηματικά. Αυτή η καμπύλη κίνηση οφείλεται στο γεγονός ότι η βαρύτητα μειώνει συνεχώς την ταχύτητα της μπάλας από τη στιγμή που το κλωτσάει.

Όταν η μπάλα φτάσει στο υψηλότερο σημείο της τροχιάς της, η ταχύτητα του ποδοσφαίρου μηδενίζεται και από εκεί, αρχίζει να πέφτει γρήγορα. Δεδομένου ότι η βαρύτητα είναι σταθερή, οι δύο μεταβλητές που αποφασίζουν την τροχιά του αντικειμένου είναι η ταχύτητα και η γωνία από την οποία εκτοξεύεται το αντικείμενο.

Ο στόχος ενός παίκτη είναι είτε να κλωτσήσει την μπάλα όσο το δυνατόν περισσότερο ή, κατά καιρούς, να αυξήσει το χρόνο αναμονής και εκεί είναι που η επιστήμη της κίνησης βλήματος γίνεται χρήσιμη.

Η μπάλα θα ταξιδέψει όσο το δυνατόν πιο μακριά όταν ο παίκτης κλωτσήσει την μπάλα υπό γωνία 45 μοιρών. Ομοίως, για να επιτευχθεί μεγάλο υψόμετρο, ένας παίκτης πρέπει να προσπαθήσει να κλωτσήσει την μπάλα σε γωνία 90 μοιρών.

Πυθαγόρειο Θεώρημα - η γωνιά του αμυντικού

Το Πυθαγόρειο Θεώρημα δηλώνει ότι το τετράγωνο της υποτενούς χρήσης ισούται με το άθροισμα των άλλων δύο πλευρών ενός δεξιού τριγώνου. Αλλά, πώς σχετίζεται αυτό το θεώρημα με το ποδόσφαιρο;

Η απάντηση έγκειται στον υπολογισμό της γωνίας της επιδίωξης, η οποία είναι η απόσταση που πρέπει να διασχίσει ο αμυντικός για να αντιμετωπίσει έναν μεταφορέα.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΜΑΓΝΟΥ: Η ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΛΑΜΒΑΝΕΤΑΙ ΑΠΌ ΤΟ ΜΠΑΚΑΜ

Ένας παίκτης που μπορεί να βρει την καλύτερη γωνία επιδίωξης έχει τις καλύτερες πιθανότητες εναντίον ενός αντιπάλου. Ενσωματώνοντας λίγη επιστήμη στο μείγμα, οι παίκτες μπορούν να αποκομίσουν αρκετά αποτελέσματα από το παιχνίδι τους.

Συμπέρασμα

Το ποδόσφαιρο είναι ένα άθλημα υψηλής ενέργειας που παρακολουθείται από ανθρώπους από όλες τις γωνιές του κόσμου. Ωστόσο, πολλοί δεν συνειδητοποιούν την επιστήμη πίσω από αυτό. Από τη δυναμική της μπάλας έως τη γωνία του λάκτισμα, όλα στο ποδόσφαιρο έχουν επιστημονική πλευρά.

Την επόμενη φορά που θα παρακολουθείτε την αγαπημένη σας ομάδα να τρέχει στο γήπεδο για να πάρει την μπάλα κάτω από το γήπεδο προς την τελική ζώνη του αντιπάλου της, δώστε λίγο περισσότερη προσοχή στη δυναμική του παιχνιδιού. Θα εκπλαγείτε να βρείτε την κρυφή επιστήμη.


Δες το βίντεο: Διοτίμα: Ποιος ο ρόλος της γυναικείας σκέψης στην Φιλοσοφία και την ιστορία των ιδεών; (Δεκέμβριος 2022).