Fizyka, a pasje uczniowskie

1. Fizyka, a pasje uczniowskie „Gdzie zabawa, tam fizyka, każdy w tym temacie bryka, Jeden skacze, drugi znika, Każdy robi za fizyka.” (Przemek Wilk, Michał Piechnik)

2. Autorzy Uczniowie: Opiekun merytoryczny: • Przemysław Wilk • Bartosz Bobrowski • Jakub Palka • Michał Piechnik Mgr Romana Kantorek-Pałka

3. Na początku wszystko wydaje się proste… Biegamy, gramy w piłkę, pływamy, gramy na gitarze, zajmujemy się iluzją, jeździmy na rowerze, skaczemy…. Na co dzień nie zdajemy sobie sprawy, że fizyka pełni w naszym życiu ważną rolę. Wszystko wydaje się takie proste i zrozumiałe, do momentu, kiedy zaczynamy się nad czymś głębiej zastanawiać. Bo niby na przykład z jakiej racji możemy wykonać obrót o 360 stopni w powietrzu nie spadając na głowę, albo dlaczego rower miałby nam ułatwić przemieszczanie się? ? ? Nie zastanawiamy się jaki wpływ ma na nas fizyka, tymczasem wykonując wszystkie codzienne czynności, realizując nasze pasje, mamy z nią do czynienia. Sport jest jedną z tych dziedzin, w której fizyka pełni jedną z ważniejszych ról. W naszej pracy pragniemy pokazać jak ważną rolę pełni fizyka w naszych, uczniowskich pasjach. Chcemy wyszczególnić kilka naszych zainteresowań i pokazać, że tak naprawdę opierają się one na prawach fizyki i są nieoderwalnie z nią związane. - FREERUN( elementy parkour, akrobatyki i gimnastyki) - ILUZJA - MOTORYZACJA

4. FREERUN Aut. Przemysław Wilk Jest to sport ekstremalny, który polega na wykonywaniu efektownych i trudnych tricków w czasie pokonywania przeszkód na trasie „miejskiej dżungli”. Freerun wywodzi się z parkour, ale prostota i szybkość pokonywania przeszkód nie odgrywa w nim znaczącej roli. We freerun zmieniono znacząco technikę. Elementy, które pozwalały przedostać się biegnącemu przez przeszkodę jak najłatwiej i jak najszybciej, zostały zastąpione przez tricki, które są trudne do wykonania, ale mają wartość pokazową. Dołączone zostały także elementy akrobatyki i gimnastyki. Głównymi trickami są tzw. Flipy, czyli uliczne salta. Zbadamy więc pewne techniki(tricki) tego nowoczesnego sportu: Aut. Przemysław Wilk

5. Freerun W tym sporcie wykonywane są różnego rodzaju ewolucje, salta, skoki, równoważnie. Wszystkie wykonywane elementy możliwe są dlatego, że skoczek w chwili rozpoczynania skoku, czyli w momencie odbicia uzyskuje pewien niezerowy moment pędu, którym potem odpowiednio „gospodaruje”. Często na pewno oglądając różne zawody, olimpiady gimnastyczne i akrobatyczne w telewizji zastanawiało nas skąd akrobaci biorą tak ogromną wysokość, aby móc wykonać np. podwójne salto w tył, czy potrójną śrubę. Otóż jedną z podstawowych technik, która „rządzi światem salt” jest blocking. W terminologii akrobatów blocking to zamiana pędu poziomego w pęd pionowy. To właśnie ta technika pozwala unieść swój środek ciężkości na niesamowite wysokości.Ta umiejętność to nic innego jak fizyka i kąty. Wyobraźmy sobie wystrzeloną kulę, która leci z niewyobrażalną prędkością tuż nad powierzchnią ziemi. Więc jeśli chcielibyśmy, aby ta kula poleciała nagle do góry, musiała by w coś uderzyć – w coś pod kątem. Więc, aby przekształcić pędy poziomy w pęd pionowy nie wystarczy zwyczajnie odbić się od ziemi – trzeba to zrobić pod kątem! Ustawianie swoich nóg przed siebie przy odbiciu daje tak porządny efekt niczym sensacja z kulą i trójkątem. Na tej samej zasadzie opierają się tricki i salta robione od drzew, ścian itp.

6. Freerun Aut. Przemysław Wilk Kolejną podstawową techniką we freerunie jest tzw. roll. Element jakże banalnie wyglądający, a jednakże jak ogromnie ważny. Roll to nic innego jak przewrót przez bark, zwany często po prostu fikołkiem. Po cóż coś takiego?Wyobraźmy sobie więc skok z pierwszego piętra na ziemie. Załóżmy, że skaczemy z 5 m prostopadle w dół. Nasza masa wynosi m=65 kg. Wartość przyciągania ziemskiego przyjmijmy, że wynosi g= 10 m/s2. Pomijając pewne czynniki, które mają drobny wpływ na nasz skok. w bardzo łatwy sposób można obliczy przybliżoną siłę z jaka uderzymy o powierzchnie ziemi. Wzór :F=m*g F- siła, m – masa, g- przyspieszenie ziemskie F= 65kg* 10m/s2F= 650 N !! Nawet sobie nie wyobrażamy jaka jest to wielka siła! Jakie obciążenie dla naszych stawów i kości! A co by było gdybyśmy skakali z wyższego poziomu?W takim razie co zrobić, aby kózka skakała lecz… nóżki nie złamała ? Jak wiemy z III zasady dynamiki Newtona niemożliwe jest istnienie tylko jednej siły. Każdej akcji towarzyszy reakcja równa co do wartości i kierunku działającej siły lecz przeciwnie zwrócona. W takim razie jeżeli my uderzamy w ziemie z siła 650Nto ziemia oddaje nam z taką sama siłą. W tym momencie pojawia się roll. To roll pozwala rozłożyć całą siłę z jaka lądujemy. Ten zwykły fikołek sprawia, że siła reakcji podłoża nie skupia się na samych nogach lecz rozkłada się równomiernie po całym ciele rozchodząc się od stóp po kolejne części naszego ciała. Zapraszamy do obejrzenia krótkiego filmiku naszego autorstwa. Aut. Przemysław Wilk Aut. Przemysław Wilk

7. Freerun Aut. Przemysław Wilk

8. Freerun Aut. Przemysław Wilk Na zajęciach WF w szkole, zawsze mówiono nam, że przy skoku w dal trzeba tak wyskoczyć, aby nie spaść na ręce, do tyłu, bo tracimy cenne centymetry. I tutaj nasuwa się nurtujące pytanie… jak to zrobić ?! Przeanalizujmy to pod względem fizycznym. W momencie zetknięcia z podłożem kierunek wektora pędu jest ściśle określony i uwarunkowany prędkością początkową skoczka oraz parametrami charakteryzującymi jego odbicie (siła, kąt). Wektor ten jest zaczepiony w punkcie pokrywającym się ze środkiem masy. Jeśli teraz na przedłużenie wektora pędu w chwili lądowania przetnie podłoże, na które spada skoczek, za punktem podparcia (P), to upadnie on do tyłu, a jeśli przed to nastąpi wychylenie do przodu. Reasumując, aby skoczyć tak, by nie przewrócic się w tył, przy lądowaniu, trzeba uważać na to, aby środek masy naszego ciała nie był za punktem podparcia. Właśnie dzięki tej wiedzy freerunerzy mogą wykonywać precision jumpy, czyli np. skakać z barierki na barierkę, nie spadając z niej. Zapraszamy do obejrzenia autorskiego filmu. Rys. - Krzysztof Ernst „Fizyka sportu” Aut. Przemysław Wilk

9. Freerun Aut. Przemysław Wilk Aut. Przemysław Wilk

10. Freerun Zastanówmy się teraz nad tzw. śrubą. Jest to salto w którym wykonuje się jednocześnie dwie ewolucje:1) np. salto w tył2) obrót wokół własnej osi (śruba) Jakim cudem możliwe jest wykonanie np. podwójnych, potrójnych śrub, nie wspominając już o tych poczwórnych? Zauważmy, że każdy akrobata na świecie wykonując jakąkolwiek śrubę podczas salta przykłada ręce do ciała! Wykonajmy pewne bardzo proste doświadczenie.Będziemy potrzebować obrotowe krzesło i hantelki. Siedząc na krześle trzymamy hantelki i wprowadzamy się w ruch obrotowy. Będąc w tym ruchu rozkładamy ręce na maksymalną rozpiętość tak, aby były pod kątem prostym do ciała. Następnie zmieniamy ułożenie rąk w taki sposób, że przykładamy je do klatki piersiowej. Od razu odczujemy znaczny wzrost prędkości wirownia. Tak krótki i proste doświadczenie wyjaśnia całą zasadę i tajemnice wykonywania śrub. I czy to jest aż tak bardzo wysoce skomplikowana fizyka?! Następny filmik to kompilacja wyżej opisanej ewolucji. Rys. - Krzysztof Ernst „Fizyka sportu”

11. Freerun Aut. Przemysław Wilk Aut. Przemysław Wilk Część scen zaczerpnięta z portalu Youtube.

12. ILUZJA Aut. Michał Piechnik Iluzję zalicza się do bardzo widowiskowych pokazów i elementu rozrywkowego. Dlaczego ludzie tak chętnie oglądają pokazy iluzjonistów takich jak David Coperfield? Każda sztuczka musi być przygotowana do perfekcji i musi oszukać nasze oko. Wiele sztuczek wykorzystuje kąt oraz odbicie lustra. Przedstawimy i wyjaśnimy działanie prostej sztuczki iluzjonistycznej aby pokazać, że tak naprawdę wykorzystuje się w niej elementy optyki. Zaprezentujemy krótki filmik.

13. Iluzja Film zaczerpnięty z portalu Youtube.

14. Iluzja Powyżej widzieliśmy klasyczny pokaz wielkiego iluzjonisty. Czy jest możliwe aby stojąc na stole tak po prostu, przykryć się płachtą i pod nią zniknąć…? Jest to możliwe tylko wtedy, gdy publika jest podstawiona, osoby uczestniczące są podstawione i kamera pokazuje to co iluzjonista chce, aby pokazała. Musimy zauważyć, że w momencie opuszczenia płachty, iluzjonista tak jakby spada, co oznacza że musi gdzieś wylądować, na pewno nie znika… W filmie są zaznaczone wskazówki dotyczące ustawienia luster do tego filmiku, iluzjonista po prostu wskakuje do przestrzeni pomiędzy lustrami specyficznie zamontowanymi pod stołem, tak aby odbijały przestrzeń przed i za stolikiem. Zauważmy, że cień przed stołem i za stołem jest identyczny. Teraz zaprezentujemy sztuczkę wykonaną przez nas, w której wykorzystuje się prostą zasadę fizyczną. Zaprezentujemy krótki film naszego autorstwa.

15. Iluzja Aut. Michał Piechnik

16. Iluzja

17. Motoryzacja Kierowcy rajdowi muszą być bardzo dobrze przeszkoleni. Jeden ich błąd może prowadzić nawet do śmierci wielu osób. Załóżmy, że samochód rajdowy uległ awarii, i zepsuły się hamulce, rajdowiec stoi przed dylematem: uderzyć w betonowe słupki czy omijając ludzi wjechać w pole, na którym jest siano? Dylemat jest na pewno duży, ale mimo wszystko bezpieczniej będzie zaryzykować slalom między ludźmi i wjechać w snopki siana. Zacznijmy od tego, że kierowca rajdowy jest idealnie przeszkolony, nad kontrolą samochodu gdy wpadnie w poślizg, czyli da radę ominąć ludzi i jednocześnie uderzy w stóg siana. Jeśli jednak nie będzie chciał zaryzykować i uderzy w betonowy słupek z tak wielką prędkością z jaką rajdowcy się ścigają, to tak jakby popełnił samobójstwo, a kto wie, czy samochód by nie zaczął się palić, i nie wynikło by zagrożenie dla publiczności ? Gdy samochód uderzy w betonowy słupek jest zbyt wielka różnica pędu, im dłuższy czas uderzenia tym mniejsza jest różnica pędu, co za tym idzie mniejsze ryzyko utraty życia. Czyli uderzając w stóg siana pchamy go do przodu co znacznie wydłuża czas i zmniejsza różnicę pędu. Rys. - Krzysztof Wójcik i Romana Kantorek-Pałka „Fizyka i astronomia” dla klas pierwszych.

18. Motoryzacja Strefa zgniotu – określenie jakże często występujące w motoryzacji opisujące tę część pojazdu, która w razie kolizji z przeszkodą (także - z innym pojazdem) ulega zgnieceniu pochłaniając przy tym znaczną część energii pojazdu. Często widząc tzw. crash testy widzimy jak różne samochody ulegają większej lub mniejszej deformacji. Na pierwszy rzut oka od razu wydawać by się mogło, że jeżeli samochód ulegnie mniejszemu zniszczeniu to jest na pewno bardziej bezpieczny, niż np. ten, który złoży się niczym harmonijka. Wbrew powszechnej intuicji, samochód, którego przód ulega znacznej deformacji, jest bezpieczniejszy od takiego, który mając sztywny przód ulegnie mniejszej deformacji. Wynika to z faktu, że strefa zgniotu o większej długości powoduje, że czas trwania zderzenia zwiększa się, co skutkuje zmniejszeniem sił działających na elementy pojazdu za strefą zgniotu w tym i pasażerów znajdujących się w pojeździe. Powoduje to ochronę przed zgnieceniem zasadniczej części pojazdu. Rozpatrzmy to na praktycznym przykładzie: -Jeśli pojazd poruszający się v=36 km/h (tj. 10 m/s) w wyniku kolizji z przeszkodą stałą wytraca całą swoją prędkość na strefie zgniotu długości s=25 cm, to czas trwania takiej kolizji wynosić będzie a znajdujące się wewnątrz osoby poddane zostaną przeciążeniu a Gdzie G – przyspieszenie ziemskie. Pojazd, który będzie miał strefę zgniotu dwa razy dłuższą przy tej samej prędkości będzie niszczył ją dwa razy dłużej, co za tym idzie będzie poddawał znajdujących się w środku pasażerów przeciążeniu już tylko 10 G Materiały NCAP

19. Literatura • Krzysztof Ernst „Fizyka Sportu” • Portal www.wikipedia.pl • Krzysztof Wójcik i Romana Kantorek-Pałka „Fizyka i astronomia” dla klas pierwszych. Autorzy poszczególnych sekcji: • Freerun Przemysław Wilk Bartosz Bobrowski • Iluzja Michał Piechnik • Motoryzacja Jakub Palka Przemysław Wilk Michał Piechnik

20. Hmm… czyli jak?! Jak to jest z tą fizyką? Czy ludzie mogą latać bez skrzydeł? Sprawdźmy: Aut. Przemysław Wilk

21. DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ I ŻYCZYMY PAŃSTWU MIŁEGO DNIA 