Sir Isaac Newton je živio od 1642. do1727. godine. Sir Isaac Newton je bio engleski fizičar, matematičar, astronom i teolog da spomenemo samo neke, a on je vjerovatno jedan od najistaknutijih intelekta svih vremena. Njegovi originalni nalazi čine osnovu za proučavanje mnogih modernih nauka i njegovi nalazi ostaju nepromijenjeni do danas.
Njutnova knjiga (Philosophaie Naturalis Principia Mathematica) objavljena je 1967. godine i generalno se smatra jednom od najuticajnijih knjiga u nauci. Često se naziva 'Principia' i tu je Newton opisao svoja tri zakona kretanja i svoj koncept univerzalne gravitacije. On identificira dužinu, vrijeme i masu, kao osnovne komponente mehanike, a ovi faktori odvojeno ili u kombinaciji određuju ishod Newtonovih zakona. Ovi zakoni su sastavni dio našeg razumijevanja sportske kineziologije i univerzalni su po svom djelovanju.
Njihov utjecaj je dubok u sportu koji utječe na kretanje projektila, brzinu kretanja, otpor i još mnogo toga. Iz ovih razloga ćemo također pogledati elemente kretanja i kretanja kako bismo bolje razumjeli kako se ovi Njutnovi zakoni zapravo primjenjuju.
Pogledajmo sada detaljnije Newtonove zakone.
Prvi Newtonov zakon: zakon inercije
Prvi Newtonov zakon, zakon inercije, često se formalno navodi kao „objekat koji miruje ima tendenciju da miruje, a objekat u kretanju teži da ostane u kretanju istom brzinom i u istom smjeru, osim ako na njega ne djeluje neuravnotežena sila”.
Primetićete da se ovaj opis sastoji od dva dela: jedan se odnosi na objekte u mirovanju, a drugi na objekte u pokretu. Drugim rečima, objekti će nastaviti da rade ono što rade osim ako se ne primeni neka druga sila. Primjeri ovog zakona obiluju oko nas. Na primjer, vaš televizor nastavlja sjediti u kutu sobe sve dok ne primijenite silu da ga pomjerite, on se jednostavno ne pomjera sam. Lakše nam je razumjeti ovaj zakon jer se primjenjuje na nepokretne objekte u odnosu na objekte u pokretu.
Ponekad se analogija nošenja poslužavnika s vodom koristi za ilustraciju i stacionarne i pokretne komponente zakona o inerciji. Zamislite da ste uzeli poslužavnik s vodom i počeli hodati s njim. Primijetili biste da se više vode izlijeva kada krenete i kada stanete u odnosu na hodanje. Ovo izlivanje na početku je u osnovi bilo zato što je voda htela da ostane tamo gde je bila u svom stacionarnom stanju, tako da kada se krećete, voda teče unazad prema vama. Ovo izlivanje koje se dogodilo kada ste prestali da se krećete je u osnovi zato što je voda htela da nastavi da se kreće i u ovom slučaju se izliva dalje od vas.
U oba slučaja voda je htela da nastavi da radi ono što je radila i njeno kretanje je bilo prema trenutnom stanju (kretanju). U sportu i aktivnostima često vidimo ovu vrstu kretanja na djelu. Razmislite o vožnji bicikla i letjenju preko upravljača kada udarite u panj ili automobil. Razmislite o tome kada se spotaknete o nešto, vaš zamah vas tjera da padnete naprijed. U ovim primjerima vaše kretanje se nastavlja u smjeru naprijed, a nikada u smjeru unazad (osim ako se ne krećete unatrag).
Zanimljiv primjer dogodio se kada sam bio dječak. Prijatelj i ja smo se cijeli dan vozili kajakom i kada smo završili stavili smo kajake na krov našeg auta. Kako smo počeli voziti, trake koje drže kajak su se olabavile. Nakon nekoliko kilometara skrenuli smo iza ugla i svinja je istrčala na cestu. Stisnuo sam kočnicu samo da bih vidio kako kajaci lete po krovu i klize niz cestu 15-20 metara. Srećom, kajaci su promašili svinju, ali smo dobili lijepu ilustraciju objekata u pokretu koji ostaju u pokretu.
E sad, da nismo uopće bili vezani za kajake, oni bi skliznuli s puta čim smo ubrzali da napustimo jezero. Ovo bi nam dalo naš primjer stacionarne inercije, ali trake su ometale prirodnu tendenciju. Ponekad se miješamo u ove prirodne tendencije kako bismo se zaštitili. Sigurnosni pojasevi u automobilima su jedan od takvih primjera. Ako se sudarite (ili brzo pritisnete kočnice), prirodna je tendencija da budete izbačeni naprijed. Sigurnosni pojasevi sprečavaju ovu inercijsku reakciju uz pretpostavku da ćete pretrpjeti manje ozljede ako ne budete izbačeni naprijed jer biste mogli udariti u nešto drugo, ali umjesto toga ostati pričvršćeni za veći predmet, automobil.
Jednostavno rečeno, izraz inercija se odnosi na otpor koji objekat ima svom stanju kretanja. Sada je teži aspekt razumijevanja zakona inercije kako i kada se primjenjuje na objekte koji se kreću. Svi znamo da se pokretni objekti na kraju zaustavljaju, a razlog tome je što druga sila počinje djelovati na objekt. Ta sila je trenje (o tome ćemo više govoriti kasnije).
Dakle, koji drugi faktori utiču na inerciju? Pa, glavni faktor koji utiče na inerciju je masa objekta. Teži predmeti teže se kreću i prestaju da se kreću. Razmislite o tome koliko je teško gurati automobil u odnosu na bicikl. Onda razmisli koliko je teško da prestanem! Auto bi u oba slučaja bio teži. Drugim riječima, inercija je veličina koja ovisi isključivo o masi. Velike predmete je teže pomjeriti i teže zaustaviti. Pogledajte sljedeća jednostavna pitanja kako biste provjerili svoje dosadašnje razumijevanje ovih koncepata!
Vežbajte pitanja
Uzmite u obzir da je na Mjesecu znatno manja gravitacija. Pretpostavimo na trenutak da nije bilo gravitacije ili trenja. Šta bi se dogodilo u sljedećim situacijama?
Bacanje kamena.
Udaranje loptice za golf.
odgovor:
a). na kraju će prestati.
b). nastavit će u istom smjeru istom brzinom.
Odgovor je 'b'.
Predmet od 5 kg kreće se horizontalno brzinom od 5 m/s. Kolika je sila potrebna da se kreće u istom smjeru?
Zero.
5N
Manje snage nego što je bilo potrebno za početak.
Odgovor je 'a'.
U oba ova problema odgovor leži u činjenici da će objekti jednostavno nastaviti raditi ono što su radili, pogotovo zato što nema gravitacije ili trenja koji bi utjecali na njihovo djelovanje.
Nadamo se da će vam ova jednostavna praktična pitanja omogućiti bolje razumijevanje ovog prvog zakona, posebno kada se primjenjuje na objekte u pokretu. Uvijek mi je teže razumjeti pokretni komad u odnosu na stacionarni komad. Ova rasprava o masi i inerciji je prikladan uvod u naš drugi Newtonov zakon koji je zakon ubrzanja. Budući da su objekti s većom masom veće inercije također ih je teže ubrzati, a prema Newtonu, objekt će se ubrzati samo ako na njega djeluje neto ili neuravnotežena sila! Pogledajmo izbliza drugi Newtonov zakon.
Testiranje vašeg razumijevanja: Drugi svakodnevni primjeri!
Ako na trenutak razmislite, otkrit ćete da zaista doživljavate primjere Newtonovog 1. zakona mnogo puta svaki dan. Da li ste ikada bili u liftu i dobili malu mučninu kretanja od naglog ubrzanja ili usporavanja? Ako je tako, to je zbog kretanja krvi ili nedostatka kretanja krvi u zavisnosti od toga da li počinjete ili stajete. Možda ste prali kosu, a boca šampona je skoro prazna. U tom slučaju ga okrenete naopako i brzo ga ubrzate, a zatim ga naglo zaustavite kako bi preostali šampon došao do vrha. Ovdje je šampon htio da se kreće i to je činio sve dok nije udario u čep boce.
Ranije smo koristili primjer sigurnosnih pojaseva u automobilima da vas spriječimo da letite naprijed tokom nesreće kada automobil udari u nešto ispred vas, pa, kada vas udare odostraga, nasloni za glavu su dizajnirani da vam spriječe letenje glave unazad i izazivaju udarce bičem. Dakle, svuda okolo postoje alati itd. koji su dizajnirani da iskoriste ili minimiziraju efekte Newtonovog 1. zakona.
Drugi Newtonov zakon: zakon ubrzanja
Moglo bi se reći da od svih mehaničkih i kinezioloških aspekata podrške, nijedan nije važniji od ubrzanja. Ubrzanje (i brzina) je ključno u gotovo svim sportovima, a sposobnost ubrzanja je važna komponenta u performansama i režimu treninga mnogih sportista.
Oduvijek sam vjerovao da 'brzina ubija', bilo da se bavite sportom ili vozite auto i ova analogija nam omogućava da vidimo suprotne rezultate brzine. Što je kraća udaljenost objekta da se pomakne, ubrzanje postaje važnije. Ovo je posebno tačno ako je prostor skučen, kao na primer na košarkaškom terenu, fudbalskom igralištu ili terenu za ragbi itd. Sposobnost objekta da ubrza zavisi od dva glavna faktora, njegove mase i sile primenjene na tu masu. Varijacija u bilo kojoj od ove dvije varijable će stoga utjecati na ubrzanje.
Na primjer, ako masa sportaša ostane konstantna, onda sportista mora biti sposoban proizvesti veću silu ako želi brže ubrzati. Kao što je već spomenuto, Newtonov zakon ubrzanja kaže da ubrzanje objekta ovisi o dva faktora: neto sili koja djeluje na objekt i masi objekta! Dakle, ubrzanje direktno zavisi od primenjene sile i obrnuto je proporcionalno masi objekta (sportiste). U laičkom smislu to znači da teži predmet zahtijeva više sile za ubrzanje (ili težim sportistima je potrebno više snage i snage za ubrzanje). Kako se masa objekta povećava, ubrzanje će se smanjiti kao odgovor na konstantnu silu. Ovaj odnos se često predstavlja kao ubrzanje (A) jednako sili (F) podijeljenoj s masom (M).
A = F/M
Češći i formalniji prikaz ove formule je F=MA.
Koristeći jednostavnu matematiku, možemo preurediti ovu jednačinu tako da dobijemo drugu drugačiju varijablu, a to je masa, M =A/F. Testirajte svoje razumijevanje ovih koncepata popunjavanjem vrijednosti za slova u tabeli ispod. Ne zaboravite razmišljati o svojim jedinicama. Odgovori su predstavljeni u nastavku.
Neto sila (N)
masa (kg)
Ubrzanje (m/s/s)
5
a
2.50
b
2
5.00
5
4
c
d
4
2.50
5
e
1.00
10
6
f
a = 2 kg, b = 10 N, c = 1,25 m/s/s, d = 10 N, e = 5 kg, f = 1,66 m/s/s.
Ako vam je sve u redu, u redu ste
Dakle, možemo vidjeti da je ubrzanje objekta jasno povezano s njegovom masom i koliko je sile na njega primijenjeno (i kao što ćete za minutu vidjeti u kojem smjeru se ta sila primjenjuje). Da bi ubrzanje bilo maksimalno (ili optimalno) sila također treba primijeniti u smjeru u kojem se objekt želi kretati. Stoga sada možemo dodati 'smjer primjene sile' na našu listu faktora koji utječu na ubrzanje.
Što se tiče sporta, to znači da imamo nekoliko različitih opcija pomoću kojih možemo promijeniti i poboljšati naše ubrzanje. Pogledajte sljedeće primjere naših opcija:
1).Sportista može povećati svoju snagu i moć (bez promjene u masi) i na taj način dopustiti veću primjenu sile koja vodi do većeg ubrzanja.
2).Sportista može poboljšati svoju mehaniku kako bi osigurao optimalnu primjenu usmjerene sile.
3).Sportista može smanjiti svoju masu bez promjene snage ili snage čime se povećava ubrzanje.
4).Sportista može smanjiti svoju masu i povećati snagu i snagu što dovodi do povećanog ubrzanja.
Naravno, interesantno je pitanje: koji bi od gore navedenih scenarija najvjerovatnije rezultirao najvećim poboljšanjem našeg ubrzanja? Mislimo da je verovatno 4. opcija!
.
Lijepa praktična primjena ovog zakona ubrzanja često se može vidjeti u sprinterskim trkama na 100 metara, gdje niži, lakši sprinter brzo ubrzava i otvara ranu prednost samo da bi ga u kasnijim fazama utrke uhvatili viši, teži sprinteri. U drugim sportskim primjerima često vidimo vrlo brze, agilne sportaše kao niže. U ovoj fazi, nakon što smo sada pogledali prvi i drugi Newtonov zakon, sada možemo početi sastavljati integrativni odnos u sportu, odnosno odnos između mase, brzine i snage. Niži, lakši sportisti često mogu brže ubrzati, a to se objašnjava 2. Newtonovim zakonom ubrzanja. Oni također mogu brzo promijeniti smjer, zaustaviti se i započeti s radom, a to je objašnjeno Newtonovim 1. zakonom. Zbog toga je težem sportisti često teže uhvatiti ili se uhvatiti u koštac sa lakšem, jer lakši sportista može lako promijeniti smjer otežavajući većem da ih uhvati. Što se tiče kondicionih treninga, cilj većine sportista u timskim sportovima, brzih sportista itd. je da postanu jači i brži, a da pritom ne postanu teži.
Dodatna pitanja za praksu
Kolika je akceleracija medicinske lopte od 3 kg kada se primijeni sila od 12N? (4m/s/s).
Sanjke ubrzavaju brzinom od 2m/s/s! Koliko će biti ubrzanje ako se neto sila utrostruči, a masa prepolovi? (12m/s/s). Objašnjenje: prvobitna vrijednost se utrostručuje jer su ubrzanje i sila proporcionalne, a zatim se masa prepolovi jer su ubrzanje i masa obrnuto proporcionalne.
Njutnov treći zakon: zakon reakcije
Njutnov treći zakon formalno kaže da „za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija“! Jednostavnije rečeno, to znači da za svaku akciju, ili interakciju, postoje dvije sile (par sila) koje djeluju na svaki predmet u interakciji. Postoje tri jednostavna pojašnjenja koja treba zapamtiti koja pomažu u razumijevanju Njutnovog 3. zakona.
1).Veličina sile na prvi predmet jednaka je veličini sili na drugom objektu. Svaki predmet primjenjuje jednaku silu na drugi objekt).
2).Smjer primijenjene sile na prvi objekt je suprotan smjeru sile na drugom objektu.
3). Sile uvijek postoje u parovima, koji su jednaki po veličini i suprotni po smjeru.
Dakle, što je veća sila to je veća reakcija. U ovoj fazi ćete vidjeti da često koristimo termin sila. Uzmimo nekoliko trenutaka da malo odstupimo i prodiskutujemo neke definicije povezane sa „silama“. Sila je u osnovi guranje ili povlačenje objekta. Sile su rezultat interakcije s drugim objektima. Postoje različiti oblici interakcije ili sila, a dva široka pojma koja se obično koriste su kontaktne interakcije i interakcije bez kontakta.
Kontaktne interakcije zahtijevaju kontakt između dvije površine, a primjeri su guranje i povlačenje (napetost) i trenje. Nekontaktne interakcije ne zahtijevaju direktan kontakt da bi se stvorile sile. Gravitacija je lijep primjer beskontaktne interakcijske sile, kao što su magnetne sile ili vjetar itd. Sile se mjere pomoću metričke jedinice, Njutna (N), po Sir Isaac Newtonu. Sile su također ono što se naziva vektorskim veličinama, što znači da posjeduju i veličinu i smjer.
Jedan Njutn je količina sile potrebna da se masa od 1 kilograma (kg) ubrza do brzine od 1 m/s u sekundi. Većina ljudi smatra da je 1 kg jednak 10 N, u stvarnosti 1 kg je zapravo 9,81N, što odgovara sili gravitacije od 9,81 m/s na kvadrat. Tako se za bučicu od 20 kg koja sjedi na podu može reći da primjenjuje silu nadole od 200N (ili preciznije rečeno, 196,2N), dok se u isto vrijeme tlo primjenjuje prema gore sila od 200N. Kasnije ćemo više raspravljati o silama, ali za sada će nam ovo pomoći u razumijevanju Newtonovih zakona.
Njutnov 3. zakon često može biti teško pratiti zbog ponašanja ova dva objekta. Na primjer, hokejaš (A) se sudari sa drugim hokejašom (B) i obara ga na tlo. Ako je hokejaš a izvršio silu na hokejaša B od 500 N, kolika je sila bila na A? Pa, odgovor je isti 500 N iako je B završio na zemlji. Objašnjenje za ishod leži u nekoliko faktora kao što su razlike u masi ili razlike u brzini ili razlike u ubrzanju. Bez obzira na to, sile primijenjene na svaki objekt su i dalje jednake i suprotne.
Drugi primjer je jednostavno hodanje okolo. Dok guramo noge prema dolje, površina puta se gura prema gore (i naprijed). To nam omogućava da idemo naprijed. Ova posebna vrsta sile naziva se "sila reakcije tla". Ovo također pomaže da se objasni zašto možemo trčati brže na tvrdim podlogama u odnosu na mekanu, kao što je pješčana plaža, jer se više sile vraća direktno prema gore, umjesto da se raspršuje.
Newtonov univerzalni zakon gravitacije
Vjerovatno najveći doprinos Sir Isaaca Newtona nauci je njegov univerzalni zakon gravitacije (za koji sada možemo vidjeti da je usko povezan s njegovim 2. zakonom ubrzanja). Gravitacija je prirodni fenomen koji uzrokuje da objekti padaju na tlo. Gravitacija je sila kojom se objekti s masom privlače jedni prema drugima. Dakle, čak i kada predmet padne na tlo, taj predmet i zemlja se zapravo kreću jedan prema drugom. Gravitacija je ono što uzrokuje da objekti sa masom imaju težinu. Svi smo upoznati s pričom o Newtonovom promatranju jabuke koja pada i iako ovo možda nije baš istinita priča, opće promatranje jabuke koja pada na zemlju dovelo je do njegovog boljeg razumijevanja da se objekti s masom privlače jedni prema drugima. Reč gravitacija dolazi od latinskog 'gravitas' što znači težina. Njutnova knjiga, „Principia“, objašnjava gravitaciju na sledeći način:
“Svaka čestica materije u svemiru privlači svaku drugu česticu sa silom koja je direktno proporcionalna proizvodu masa čestica i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih.” Laički rečeno, moglo bi se reći da je najveća stvar oko nas zemlja i stoga posjeduje najveću gravitaciju i zato sve pada prema zemlji. Kroz niz eksperimenata,
Newton je izračunao da sila Zemljine gravitacije uzrokuje da objekti padaju prema zemlji, ili stvarno ubrzavaju prema zemlji, brzinom od 9,81 m/s na kvadrat (za svaku sekundu pada). Kvadratna komponenta opisuje povećanje brzine od 9,81 m/s za svaku sekundu putovanja. Stoga, ako jabuka padne sa drveta i treba joj 3 sekunde da stigne do zemlje, ona će putovati brzinom od 29,43 m/s kada udari o tlo (3×9,81 m/s). Da je putovao samo 2 sekunde, bio bi 2 x 9,81 m/s što bi bilo jednako 19,62 m/s kada bi udario o tlo.
Koristeći ove principe, sada možemo izračunati brzinu bilo kojeg objekta koji slobodno pada ako znamo koliko dugo je padao (i nema drugih faktora koji utiču, kao što je zrak zarobljen ispod objekta). Učenici će često govoriti o konceptu krajnje brzine u vezi s padajućim objektom. Terminalna brzina je izraz koji se koristi za opisivanje brzine objekta kada njegova brzina postane konstantna zbog sila ograničavanja zraka, vode, itd.
U znanstvenijim terminima, objekt koji slobodno pada postiže krajnju brzinu kada je sila gravitacije prema dolje jednaka sili prema gore od drag. To uzrokuje da se obje sile međusobno poništavaju, što rezultira nultim ubrzanjem, odnosno krajnjom brzinom, budući da se objekt više ne ubrzava, već se kreće konstantnom brzinom. Oblik i masa objekta prilično će odrediti njegovu krajnju brzinu. Zbog toga u nekim sportovima, na primjer, skokovima s padobranom, sportaši mijenjaju oblik kako bi povećali ubrzanje.
Drugi primjer su skijaški skokovi gdje skijaši zapravo nastoje povećati otpor prema gore i stoga ostaju u povišenom položaju duži period. Uzmite u obzir ovo: krajnja brzina padobranca u položaju slobodnog pada sa poluzatvorenim padobranom je približno 55 m/s (120 mph). Međutim, ako isti padobranac zauzme položaj sa rukama i nogama pored sebe, brzina se povećava na oko 90 m/s (200 mph). Ako ronilac zauzme prvu poziciju glavom nadole, brzine mogu dostići 614 mph. Ovo je zapravo trenutni svjetski rekord u brzini slobodnog pada i drži ga pukovnik američkog ratnog zrakoplovstva Joseph Kittinger.
Negativno ubrzanje
Sada smo do sada govorili samo o sili gravitacije kao kao ubrzavajućoj komponenti.
Međutim, gravitacija također može uzrokovati usporavanje ili negativno ubrzanje, kao što je ono što se događa kada bacimo loptu u zrak. Da li ste ikada čuli, „ono što ide gore mora da dođe dole“? Budući da je sila gravitacije konstantna, objekti koji putuju prema gore će prirodno usporiti na -9,81 m/s na kvadrat (da, povlače se nazad na tlo). Stoga, koristeći neku obrnutu logiku, ako bacimo loptu u zrak i ona putuje prema gore 3 sekunde, pustili bismo je brzinom od 29,43 m/s (sjećate se našeg ranijeg izračuna od 3 x 9,81 m/s?). Što je, uzgred, ista brzina kojom ćemo ga ponovo uhvatiti ako ga uhvatimo na istoj visini na kojoj je pušten. Drugim riječima, projektil pušten i ponovo uhvaćen na istoj visini bit će pušten, a zatim ponovo uhvaćen istom brzinom. Još jedna zanimljiva stvar je da će putanja leta također biti simetrična u smislu putanje prema gore i prema dolje. Ovo pitanje negativnog ubrzanja je važan faktor u mnogim oblastima sporta jer često ubrzavamo objekt koliko god možemo u horizontalnom, prema gore (iu rijetkim slučajevima prema dolje) smjeru samo da bismo se suprotstavili borbi protiv gravitacije. Vožnja biciklom uzbrdo je dobar primjer.
Razmislite o spuštanju niz brdo gdje prikupljate brzinu i zamah kako biste pokušali stići što dalje uz brdo s druge strane? Što veću brzinu imate dok se počnete penjati, to ćete se više penjati uz manje napora.
Sada, ako je brdo dovoljno dugo, gravitacija će vas na kraju dovesti do zaustavljanja. Shodno tome, morate potrošiti energiju da savladate usporavajuću komponentu gravitacije da biste se nastavili penjati. Ovo zahtijeva više truda. Gravitacija, zajedno s drugim Newtonovim zakonima, jasno utječe na putanju leta ili kretanje objekta i indirektno može odrediti vrstu kretanja koju objekt prikazuje. Općenito identificiramo 2 glavna tipa kretanja, a to su kutno i linearno kretanje. Oba uzrokuju različite ishode pa hajde da pobliže pogledamo ove vrste kretanja.
Vrste kretanja
U osnovi prepoznajemo 2 tipa kretanja:
Linearno kretanje (ili translatorno kretanje)
Kutno kretanje (ili rotaciono kretanje).
Linearno kretanje je kretanje koje se događa u pravoj liniji gdje se kretanje mjeri u jednoj dimenziji (obično smjeru u kojem se objekt kreće). Linearno kretanje je najosnovniji oblik kretanja i također se opisuje kao kretanje gdje se „svi dijelovi tijela kreću u istom smjeru istom brzinom“. Budući da je linearno kretanje pravolinijsko, ono se može matematički opisati koristeći samo jednu prostornu dimenziju (npr. smjer). Linearno kretanje može biti jednolično (ili statičko) ili neujednačeno (dinamičko) što znači da brzina može biti konstantna (nulto ubrzanje) ili promjenjiva. Iako je koncept linearnog kretanja prilično bazičan, naše razumijevanje možemo proširiti na malo složenije primjene. Na primjer: prvi Newtonov zakon kretanja je zakon inercije.
Ovaj zakon također možemo definirati kao “osim ako na njega ne djeluje neto vanjska sila, tijelo koje miruje ostat će u mirovanju, a tijelo u pokretu će ostati u pokretu.” Kretanje objekta definirano je njegovom brzinom, a za tijelo koje miruje kaže se da ima nultu brzinu. Ovo također implicira da ako je neto vanjska sila na tijelo nula, onda je brzina konstantna. Da biste ovo poduzeli nekoliko koraka dalje pogledajte ovu logiku:
Objekt sa konstantnom brzinom može mirovati ili se kretati.
Objekat ne ubrzava ili usporava.
Ako se predmet kreće, kretat će se pravolinijski (linearno kretanje) konstantnom brzinom i bez promjene smjera.
Ako se objekt kreće, onda to čini u stanju ravnomjernog linearnog kretanja.
Ako se objekt kreće ravnomjernim linearnim kretanjem onda je neto sila koja djeluje na objekt nula.
Kao primjer: zamislimo da ste imali 5 milja pravog puta na autoputu. Kada biste primijenili svoj tempomat pri 55 mph, a zatim samo sjedili, imali biste lijep primjer linearnog kretanja. Trkač spusta na skijama u zategnutom položaju je također primjer.
U redu, sada kada smo vam dali detaljnu pozadinu o jednostavnom linearnom kretanju, želimo dodati nekoliko definicija u naš pojmovnik. Primjeri koje smo naveli u ovom prethodnom odjeljku zapravo su tačniji primjeri pravolinijskog kretanja, što uključuje kao dio svoje definicije „svaka čestica tijela prati pravu putanju“. Ovaj oblik kretanja je veoma idealan i retko se dešava. U stvari, većina kretanja objekata ima neku promjenu smjera, a tako su i krivolinijski ili ugaoni oblici kretanja.
Krivolinijsko kretanje
Po definiciji, krivolinijsko kretanje je kretanje pri kojem postoji promjena smjera. Singularno kretanje također uključuje promjenu smjera, a ugaono kretanje ćemo pogledati u sljedećem odjeljku. Krivolinijsko kretanje je zapravo prošireni oblik linearnog kretanja koji omogućava promjenu smjera duž zakrivljene linije ili putanje. Vožnja rolerkosterom bi bila jednostavan primjer krivolinijskog kretanja. Putanja leta bacanja koplja bi također bila primjer krivolinijskog kretanja.
Zanimljivo, primjer bacanja koplja mnogi ljudi često zbunjuju kao primjer ugaonog kretanja (ili rotacionog kretanja). Pogledajmo bliže ugaono kretanje.
Ugaoni pokret
Kao što je već spomenuto, kutno kretanje se također naziva rotacijskim kretanjem, pojedinačno kretanje je vjerojatno najčešći oblik kretanja kod ljudi jer gotovo svi naši pokreti uključuju rotaciju oko fiksne točke. Svi naši udovi rotiraju oko zgloba, a kost pričvršćena za zglob je lijep primjer kutnog kretanja. Singularno kretanje se u osnovi definiše kao kretanje koje se dešava oko fiksne tačke. Također volim da dodam: gdje se dio tijela itd. održava na određenoj i fiksnoj udaljenosti od ose rotacije. Ako ovo shvatite onda možete vidjeti da ljudsko kretanje npr. hodanje je rezultat niza ugaonih pokreta. Tibija se rotira u kolenu, butna kost rotira u kuku, humerus se rotira na ramenu, itd.
Lijepa ilustracija za razmišljanje je vaš lakat. Gde god da pomerite ruku, udaljenost od lakta do ramena je uvek ista. Ne možete približiti lakat ramenu. Točkovi na automobilu, biciklu itd. su još jedna jednostavna ilustracija kutnog kretanja. Da biste utvrdili da li je kretanje ugaono, primijenite ovaj jednostavan test: Identifikujte dvije točke na objektu.
Kada se objekt pomiče, kreću li se dvije točke kružno oko iste ose rotacije? Ako imaju, onda imate primjer ugaonog kretanja. Stoga možete vidjeti da ljudsko kretanje možda uključuje više primjera ugaonog kretanja u odnosu na bilo koji drugi oblik kretanja i iako je to istina, neto rezultat ljudskog kretanja zaista se može definirati kao složena interakcija i linearnog i kutnog kretanja, na koje se pozivamo kao opšte kretanje (ili kombinovano kretanje).
Generalni pokret
Dakle, sada znamo da je opšte kretanje kombinacija linearnog i ugaonog kretanja. To je najčešći oblik kretanja u sportu i aktivnostima. Često koristimo rotaciono kretanje kako bismo se kretali linearno, vožnja bicikla je lijep primjer. Obrasci kretanja drugih objekata, poput projektila, obično pokazuju opće kretanje. Na primjer, putanja leta fudbalske lopte može u početku biti linearna napredujući do krivolinijskog, za razliku od toga što je sama lopta zapravo rotirajuća (ugaona). Biti u stanju da vizualizirate i analizirate pokrete na ovaj način pomoći će vam da bolje razumijete vrstu obrasca pokreta koji je uključen u bilo kojoj situaciji.
Problemi sa vežbanjem
Newtonovi zakoni
Definišite (4) Njutnova zakona o kojima smo raspravljali, a zatim predstavite tri primera kako je svaki od njih primenljiv u sportskom okruženju.
1. Zakon 1. Inercija:
2. Zakon 2. Ubrzanje:
3. Zakon 3. Reakcija:
4. Zakon 4. Gravitacija:
2. Identifikujte i objasnite Njutnov zakon(ove) koji se primenjuje na sledeće primere:
a. Jabuka pada na zemlju:
b. Sile nastale tokom udarca petom:
c. Dva hokejaša se sudaraju na ledu:
d. Klizačica koja klizi po ledu:
e. softball bacanje:
f. Stolica u sobi:
Hokejaš od 105 kg sudario se sa igračem od 95 kg. Igrač od 105 kg vrši silu od 450 N na igrača od 95 kg. Kolikom silom igrač od 95 kg djeluje na igrača od 105 kg?
Dječak ispušta loptu sa prozora stana na 2. spratu. Loptici je potrebno 2,4 sekunde da stigne do drugog dječaka koji je uhvati kako stoji na zemlji. Približno, kojom brzinom lopta udari o tlo?
Približno kojom brzinom dječak na tlu mora pustiti loptu da bi bio siguran da je dječak na 2. spratu može uhvatiti?
Centar gravitacije
Proveli smo neko vrijeme u ovom poglavlju govoreći o gravitaciji i njenim efektima na ubrzavanje i usporavanje objekata. Ova rasprava o gravitaciji se razlikuje od centra gravitacije (COG) koji je također od vitalnog značaja i razumijevanja u sportu. Sjetit ćete se još u 5. poglavlju da smo dali kratak opis COG-a u našoj početnoj raspravi o ravnima i osovinama. Dok je COG stalno promjenljiv i složen fenomen, ovdje je COG u suštini ta tačka u kojoj se ukrštaju sve tri kardinalne ose (tj. sagitalna, frontalna i poprečna). I zato što mijenjamo svoju tjelesnu visinu, oblik, itd. naš COG se stalno mijenja.
Kao jednostavan vodič, često procjenjujemo da naš COG leži negdje oko našeg “pupak” tokom normalnog uspravnog hodanja i trčanja. Međutim, s obzirom na složenost ljudskih pokreta, posebno tokom sporta, COG se može dramatično kretati i u mnogim okolnostima može postojati izvan naših tijela. Naučnija definicija COG-a je ta "tačka u objektu oko koje je njegova masa (ili težina) ravnomjerno raspoređena i uravnotežena."
To je također tačka kroz koju postoji lice gravitacije (obično bez izazivanja rotacije). Sada, COG i centar mase (COM) su različiti, iako su većinu vremena na zemlji isti. COM se može definirati kao ta tačka u tijelu gdje se pretpostavlja da je koncentrisana cijela masa. Uglavnom, možemo pretpostaviti da su COM i COG isti i mnogi će termine koristiti naizmjenično. Takođe je važno zapamtiti da su COG i COM zamišljene linije i tačke koje su u stalnom kretanju dok objekt mijenja poziciju, visinu itd. U sportu, ispravno kretanje zahtijeva da se kontrolirano rotiramo oko našeg COG-a. Ako to ne učinimo, skloni smo padu. Stoga je vrijedno moći identificirati, locirati ili procijeniti naš COG.
To se može uraditi matematički u jednostavnom obliku. Dok je matematika jednostavna za jednostavan objekt, naše tijelo je niz objekata, tj. noge, ruke, glava, trup, itd. Stoga izračunavanje COG ukupnog tijela često zahtijeva višestruka izračunavanja. Da bi se izvršio proračun mora se znati težine (mase) svake komponente. Postoje neke procjene za težinu segmentnog dijela tijela
Kommentare