Wetenskap

Science of Football: Newton's Laws of Motion, Pythagorean-stelling en meer

Science of Football: Newton's Laws of Motion, Pythagorean-stelling en meer

Sokker is 'n gewilde sport, nie net in die VSA nie, maar ook regoor die wêreld. Geïnspireer deur sokker en rugby, behels hierdie intense speletjie ook baie wetenskap.

Die spel bied 'n uitstekende geleentheid om sommige van die belangrike konsepte van fisika te begryp, net vanaf die bal, die vlug van die bal en in die veld te hardloop tot die aanpak van die baldraers.

VERWANTE: WAT IS DIE FISIKA AGTER BALLEN?

Hier is 'n poging om u duidelikheid te gee oor wat op die voetbalveld gebeur vanuit die perspektief van die wetenskap.

Newton se bewegingswette - gooi en vang die bal

Newton se bewegingswette is fundamentele wette wat die verhouding tussen die voorwerp en die kragte wat daarop inwerk, reguleer, en die gevolglike beweging van die voorwerp as gevolg van hierdie kragte. Laat ons uitvind hoe hierdie wette van toepassing is op 'n voetbalwedstryd.

Newton se eerste bewegingswet

Newton se eerste bewegingswet of die traagheidswet bepaal dat 'n voorwerp in rus bly, en 'n voorwerp wat in beweging is, bly in beweging in die rigting van beweging, tensy dit deur 'n eksterne krag opgetree word.

Wanneer 'n kwartier die bal optel en na wye ontvangers gooi, sal die bal vlieg in die rigting wat hy hom gegooi het met 'n spesifieke snelheid gebaseer op die krag wat hy op die gooi toegepas het.

Volgens die eerste bewegingswet, as daar geen ander krag op die bal is nie, sal dit met dieselfde snelheid in dieselfde rigting bly beweeg totdat 'n eksterne krag toegepas word.

Maar ons weet uit ons ervarings dat wanneer ons voorwerpe gooi, dit geleidelik vertraag en na 'n sekere punt tot stilstand kom. Die saak is nie anders vir 'n sokker nie.

Maar hoekom gebeur dit? Waarom moet dit stop?

Die rede waarom sokker ophou beweeg, is as gevolg van die eerste wet van beweging. Terwyl u geen eksterne kragte sien wat op die sokker inwerk wanneer die quarter dit gooi nie, is daar steeds 'n krag wat elke voorwerp met massa na die middelpunt van hierdie planeet trek.

Hierdie krag staan ​​bekend as swaartekrag of swaartekrag. Maar swaartekrag is nie die enigste krag wat op die sokker werk nie.

As u 'n bal gooi, ervaar dit ook lugweerstand, wat eweredig is aan die kwadraat van die bal se spoed en sy deursnee-area.

Hierdie kragte verhoed dat die bal met dieselfde snelheid voortgaan en veroorsaak dat dit uiteindelik stop en val.

Newton se tweede bewegingswet

Newton se tweede bewegingswet bepaal dat krag wat op 'n voorwerp inwerk, gelyk is aan die massa van die voorwerp vermenigvuldig met sy versnelling. Hier is meer oor versnelling.

Wiskundig word hierdie vergelyking geskryf as;

F = m x a

Omgekeerd, as ons weet wat die krag is wat op 'n voorwerp en sy massa toegepas word, kan ons die versnelling wat deur krag veroorsaak word, agterkom. Dus word die vergelyking;

a = F / m

U kan hierdie vergelyking gebruik om vas te stel wat die versnelling ervaar word deur 'n voetbal wat 'n speler in die veld gooi.

Die vergelyking dui duidelik aan dat die versnelling van 'n voetbal omgekeerd eweredig is aan die massa daarvan. Dit beteken dat as u 'n bal met dieselfde krag maar 'n swaarder massa gooi, die versnelling minder sal wees.

Newton se derde bewegingswet

Die derde wet bepaal dat elke aksie 'n gelyke en teenoorgestelde reaksie het. U kan hierdie verskynsel maklik waarneem in 'n voetbalwedstryd wanneer 'n speler probeer om die bal wat in die lug geskop word, te vang.

Wanneer 'n speler die bal vang, oefen dit 'n krag op die speler uit, en in ruil daarvoor moet die speler 'n krag van gelyke grootte uitoefen, maar in die teenoorgestelde rigting om die bal tot rus te bring.

Nog 'n uitstekende voorbeeld van Newton se derde bewegingswet is wanneer 'n speler probeer om die teenstander aan te pak en die aantal meter wat hy kan kry, te beperk. Wanneer die botsing plaasvind, ervaar beide spelers gelyke en teenoorgestelde krag op mekaar.

Wiskundig word die vergelyking;

F12 = - F21

Waar F12 is die krag wat liggaam 1 op liggaam 2 uitoefen, en F21 is die krag wat liggaam 2 op liggaam 1. uitoefen. Die minteken dui aan dat die krag in die teenoorgestelde rigting is.

Behoud van momentum - blokkeer en aanpak

Die derde bewegingswet stel ook die konsep van bewaring van momentum bekend, waarin 'n botsing tussen die twee sokkerspelers duidelik toon. Momentum is niks anders as 'n produk van die massa van 'n voorwerp en die snelheid daarvan nie.

Die wet van die behoud van die momentum bepaal dat, in 'n geïsoleerde stelsel, wanneer twee voorwerpe met massa met spesifieke snelhede bots, die totale momentum van die twee voorwerpe voor die botsing gelyk is aan die momentum van die twee voorwerpe na die botsing.

Met ander woorde, die momentum wat deur een voorwerp verloor word, word verkry deur 'n ander voorwerp, wat die totale momentum konstant in die stelsel hou. Hierdie verskynsel speel 'n belangrike rol as 'n speler probeer om die vooruitgang van die baldraer te stop.

Wiskundig word die momentumvergelyking aangedui as,

m1 x v1 = - m2 x v2

Projektielbeweging - skop die bal

Daar is geen beter sport as sokker om die konsep van projektielbeweging en parabolas te demonstreer nie.

'N Projektiel is 'n voorwerp wat in die lug gegooi of geprojekteer word, en die enigste werkende krag op die voorwerp is swaartekrag. Alhoewel 'n projektielvlug in die werklike lewe ook deur ander kragte beïnvloed word, soos wind en weerstand as gevolg van lugweerstand.

Wanneer 'n spelter die bal skop, word dit 'n projektiel en volg 'n geboë pad wat in die wiskunde 'n parabool genoem word. Hierdie geboë beweging is omdat swaartekrag voortdurend die snelheid van die bal afneem vanaf die oomblik dat die punter dit skop.

As die bal die hoogste punt van sy baan bereik, word die snelheid van die voetbal nul en van daar af val dit vinnig af. Aangesien swaartekrag konstant is, is die snelheid en hoek waaruit die voorwerp gelanseer word, die twee veranderlikes wat die baan van die voorwerp bepaal.

Die doel van 'n gaste is om die bal so ver as moontlik te skop of om die hangtyd soms te verhoog, en dit is waar die wetenskap van projektielbeweging nuttig word.

Die bal sal die verste beweeg as die speler die bal in 'n hoek van 45 grade skop. Om 'n hoë hoogte te bereik, moet 'n speler ook probeer om die bal in 'n hoek van 90 grade te skop.

Stelling van Pythagoras - die strewehoek van die verdediger

Die stelling van Pythagoras stel dat die vierkant van die skuinssy gelyk is aan die som van die ander twee sye van 'n regte driehoek. Maar hoe hou hierdie stelling verband met sokker?

Die antwoord lê in die berekening van die strewehoek, wat die afstand is wat die verdediger moet oorsteek om 'n baldraer aan te pak.

VERWANTE: DIE MAGNUS-EFFEK: DIE FISIKA AGTER OM DIT TE BUIG SOOS BECKHAM

'N Speler wat die beste strewehoek kan vind, het die beste kans teen 'n teenstander. Deur 'n bietjie wetenskap in die mengsel op te neem, kan spelers aansienlike resultate uit hul spel haal.

Afsluiting

Sokker is 'n hoë-energiesport wat deur mense van alle uithoeke van die wêreld dopgehou word. Nie baie besef egter die wetenskap daaragter nie. Van baldinamika tot die skophoek, alles in sokker het 'n wetenskaplike kant.

As u die volgende keer kyk hoe u gunsteling span op die veld uitsweet om die bal in die veld af te neem in die rigting van hul teenstander, moet u ook 'n bietjie meer aandag gee aan die dinamika van die spel. U sal verbaas wees om die verborge wetenskap te vind.


Kyk die video: Newtons First Law of Motion - Class 9 Tutorial (Mei 2021).