Механиканың үш заңы.

Дәрістің жоспары:

1. Механиканың үш заңы.

2. Қозғалыс сапасының биомеханикасы.

3. Жылдамдық сапасының биомеханикалық мінездемесі.

1. Ньютонның 1-ші заңы (инерция заңы). «Әрбір дене өзінің тыныштық калпын немесе бір қалыпты және түзу сызықты қозғалысын, сыртқы бір күш әсер еткенше, өзгертпей сақтап тұра алады.»

Яғни дене (+) немесе (-) удеумен қозғалу үшін оған басқа бір дене әсер етуі керек. Сыртқы бір күштің әсерінсіз өзінің тыныштық күйін және бір қалыпты жылдамдықты сақтау мүмкіндігін инерция деп атаймыз. Дененің тыныштықты қалпын немесе түзу сызықты қозғалысын өзгертетін күшке «қарсылығы» инерцияны көрсетеді.

Қозғалысты үдететін және тежейтін әрі бағытын өзгерте алатын қарама-қарсы әсер етуші күшті инерциялық күш деп атайды.

Мысалыға: Ядроны лақтырғанда, лақтырушының алақанындағы қысымның артуы, ядроның инерциялық күші болып табылады. Жүгіріп келіп тоқтағанда немесе секіріп жерге түскенде дененің инерциялық күші аяқтың тірек нүктелері арқылы, топырақтағы қысымның артуына байланысты анықталады.

Дененің айналу инерциясы, жоғары төзімділік және ұшқан дененің дәлдігін беру үшін қолданылады. Мысалыға: найза, диск лақтырғанда, иір ойықты мылтықтан оқ атқанда әр түрлі заттармен ойын көрсеткенде байауға болады.

Дене айналғанда, жалпы дене қозғалысында инерцияның қисық сызықты жолы, көлемі қозғалыстағы дененің салмағына, тікелей тәуелді орталыққа тепкіш күш түрінде байқалады, жылдамдық ұзындығының квадраты және кілт бұрылыс радиуысына кері тәуелділігі.

Орталыққа тепкіш күштердің инерциясының әсері былай түсіндіріледі.

1. Шарды лақтырғандағы басы мен тұтқасы арасындағы сымның керілуі.

2. Қисық сызықты жолмен қозғалыстағы дененің бұрылысқа қарай жантаюның қажеттілігі, жүгірушілерде, сырғанаушыларда, велосипедшілерде т.б.

3. Айналма жолдың бір жиегінің биік болуының қажеттілігі (бұрылыстардағы сыртқы релсьтердің биіктігі)

Адамның қимыл әрекетінде инерция маңызды орын алады.

1. Жүгіруде, жүзуде, ескек есу және т.б. лакоматорлы, үздіксіз қозғалыстармен, бұлшық еттердің соққы күштерінің аралықтарында байқалады.

2. Бұлшық ет күшінің соңғы соққыларында мысалы: биіктен және ұзындықтан секіруге байқауға болады. Инерция бойынша қозғалыста ақырын басқаруда, адам өзінің тірек қимыл аппаратын өнерлі де үнемді пайдаланады, бұлшық еттермен жүйке аралықтарын кезегімен дем алдырып отырады.

Ньютонның 2-ші заңы: Денеге әсер еткен күшпен оның қозғалысының өзгеруінің арасындағы сандық байланысты анықтайды. Осы заңға сүйене отырып қозғалыстың өзгеруі, әсер еткен күшке тура пропорциональды және дененің салмағына кері пропорциональды және дене салмағына кері пропорциональды. Бұл күштің әсер ету бағытымен туындайды.

Бұдан қорытындылайтынымыз, дененің салмағы m аз болған сайын F оған берілген күш а үдеуді көбейте түседі. Мысалы: әртүрлі ядроны бір лақтырушының лақтырған кезінде ең жақсы үдеу және жақсы көрсеткіш, салмағы аз ядроны лақтырған кезде болады.

Динамиканың екінші заңына сүйене отырып. Дененің салмағы мен үдеуі белгілі болған жағдайда оған әсер еткен күштің көлемін анықтауға болады: F=m • а болмаса m анықтаймыз. Дененің инерттілігі салмақтың өлшем бірлігі. Бұдан басқа салмақ, дененің гравитациялық қасиеттерінің өлшем бірлігі болып табылады. Тәжірибенің көрсетуіне қарағанда, дененің жерге тартылу күші, салмағы өскен сайын арта түседі. Дененің салмағының өте дәл анықталуы оның ауырлығына байланысты немесе жер кіндігіне тартылу күшіне қарай, болмаса кг, граммен анықталады. Белгілі бір уақыт ішінде әсер еткен күштің қорытындысын анықтау керек болған жағдайда, күш импульсын пайдаланғанымыз тиімдірек болады және қозғалыс жиынтығын Ньютонның 2-ші заңымен шығара аламыз. Күш импульсы белгілі бір уақыт аралығында әсер еткен күштің әрекеті оның өлшем бірлігі, күштің белгілі бір уақыт аралығында әсер еткен уақыттың көбейтіндісіне тең (F,t) қозғалыс санының көбеюі бүл импульс күшінің әсерінің қорытындысы. Оның өлшем бірлііі салмақты жылдамдыққа көбейткенге тең.(m*v) Қысқа мерзімде әсер еткен күштің әрекетінің арқасында, мысалы ұрған кезде қозғалыстағы дененің салмағын өлшеуге болады, оның бастапқы және соңғы жылдамдығы кезінде (v₁, v₂) mv₂-mv₁ айырмасы белгілі бір уақыт аралығында әсер еткен күштің қозғалыс жиынтығын анықтайды.

Ньютонның 3-ші заңы анықтағандай А денесінің Б денесіне әсер еткен әрекеті, Б денесінің А денесіне қарсы әрекетін тудырады. Бұл заң былай айтылады. Әрбір әсер еткен күшке тең және қарама-қарсы күш әсер етеді, немесе екі дененің бір-біріне әсер еткен күшіне әр уақытта сол күшке тең және қарама-қарсы бағытта бір түзу бойындағы басқа күш әрекет етеді.Кеңістіктегі дененің қозғалысы бұл сол денелердің бір-біріне қарама-қарсы әрекетінің арқасындағы қозғалыс. Табиғаттағы механикалық қарама-қарсы әрекеттің негізгі түрі бұл дененің бір-біріне тартылуы және бір-бірінен тебілуі, осы әрекеттің арқасында дене бір-біріне жақындай түседі немесе бір бірінен алыстайды.

Адам қозғалысының негізгі әдістері, сол адамның басқа денелерді орнынан қозғағанының өзі, тартылыс және тебілуі болып табылады.

Әрекетке түскен 2-дененің де салмағы бірдей болса онда олардың үдеуі (а), жылдамдығы (v) және кинематикалық энергияның қоры бірдей болады - бірінші дененің қозғалысы, екінші дененің қозғалысына ұқсас болады. Әрекетке түскен 2-дененің салмағы әр түрлі болса: үдеу (а), жылдамдық (v) кинематикалық энергияның қоры механиканың 2-ші заңына байланысты салмағы аз денеде үлкен болады, әрекетке түскен денелердің салмақ үлкендігіне, дене шынықтыру кезінде үлкен мән беріледі. Мысалы: дене шынықтыру жасайтын снарядтың салмағы адам денесінің салмағынан көп аз болса, онда адам снарядты өзіне тартады немесе өзінен итереді сөйтіп оны қозғалысқа келтіреді. (Бұл жерде тек штангистің әрекеті ғана есепке алынбайды, өйтекені штанганың салмағы адам салмағынан көп болуы мүмкін) 100 м жүгіру жылдамдығы осы арақашықтықтағы жүзушінің жылдамдығынан 5 есе көп.

Бұның негізгі ерекшелігі, жүгіруші жер бетінен итеріледі немесе өте үлкен жер шары салмағынан итеріледі, ал жүзуші болса өз қол-аяғының қимылы кезінде әсер еткен аз ғана су салмағының көлеміне түсірген қысымының арқасында қозғалысқа түседі (судың аққыштығына байланысты, ол жер бетімен нашар байланысқан).

Тәжірибе жүзінде белгілі болғандай жүзу кезіндегі бұрылыстар көрсеткіштерді жақсартуға көп септігін тигізетін көрінеді. Гимнастикалық снарядты өте ауыр салмақты етіп жасайды (керме), қабырғаға қысып берік қылып бектеді (сатылар) гимнастикалық қабырғаларға, болмаса еден бетіне бекітеді.

Механикалық заңдар тұрғысынан қарағанда қозғалысқа түскен дененің салмағының аз болғаны тиімдірек, ал осы қозғалыстағы денеге әрекет ететін қозғалысқа түспейтін деннің салмағының көп болғаны дұрыс.

Қозғалыс сапасының биомеханикасы.

Әрбір адамның қозғалу мүмкіншілігі әртүрлі болады. Мысалы: біреулер көп салмақ көтере алады, ал біреулер белгілі қашықтыққа жүгіре алады. Адамзаттың қозғалу мүмкіншілігінің жиынтығын моторика деп атайды. Қозғалу мүмкіндігінің әртүрлі болуын спортшылар жақсы түсінеді. Спринтерлік және марафондық қашықтырға жүгіретін жеңіл атлеттерге қойылатын талаптар әр түрлі, яғни оргнаизмге әр түрлі сападағы талаптар қойылуымен қатар, әр түрлі қозғалыс сапасы қажет етіледі.

Қозғалыс сапасы дегеніміз – адам моторикасының әр түрлі жеке сапалық жақтарын айтады.

Қозғалыс сапасы жөніндегі ұғым, моториканың төмендегі негізгі жақтарының біріктірілуі.

1. Қозғалыстың бірдей болуы және бірдей өлшемділігі.

2. Физиологиялық және биохимиялық механизмдердің ұқсас біркелкі болуы және де бірдей психиканың пайда болуы және де бірдей психиканың болуын қажет етеді.

Бұл әдістің негізі – белгілі қозғалыс сапасының ортақ белгілері болатын қозғалыс түрлері. Мысалы шыдамдылық жүзуде, коньки спортында бірдей болғанымен олардың қозғалуы әр түрлі болады. Мұндағы қозғалыс сапасының өлшемі, бірдей бұлшық ет күші, шапшаңдық, шыдамдылық, сонымен бірге күш пайда болып, қозғалыстың жылдамдығы мен ұзақтығы айқындалады. Күш, жылдамдық және ұзақтығы бір бірімен қозғалыс барысында белгілі қатынаста болады. Бұл қатынас әртүрлі қозғалыс тапсырмасы белгілі шарттармен орындалуын қажет ететін қозғалыс.