Определение кинематических характеристик по промеру

Лабораторная работа № 3

SPi SPi

Задачи: 1) рассмотреть основные кинематические характеристики, их определения, способы вычисления и единицы измерения;

2) ознакомится с промером, его определением, выбором и установкой масштаба, подготовкой материалов и зарисовкой промера;

3) научится находить координаты точек промера с учетом масштаба, перемещения, временных интервалов;

4) построить таблицу координат характерных точек предложенного промера физического упражнения.

Теоретические сведения. Кинематические характеристики раскрывают форму и характер движения, они описывают движения в пространстве и во времени. Различают пространственные, временные и пространственно-временные характеристики.

К пространственным относят координаты, перемещения и траектории.

Координаты точки – это пространственная мера местоположения точки. Местоположение точки определяют, измеряя, например, ее линейные координаты: Sx, Sy, Sz, измеряются в метрах (м). Положение точки на линии определяют одной координатой, на плоскости – двумя, в пространстве – тремя. Положение тела в пространстве можно определить по координатам трех точек (не лежащих на одной прямой). Положение системы тел определяют по положению каждого звена в пространстве. Здесь удобно пользоваться угловыми координатами (суставные углы).

Перемещение тела (DS) – это пространственная мера изменения местоположения точки. Перемещения (линейное) определяют, измеряя разность координат в момент начала и окончания движения: DS = Sкон – Sнач (единицы измерения – метры). Перемещение тела (линейное) в поступательном движении можно определить по линейному перемещению любой его точки. При вращательном движении определяют угловое перемещение тела (Dj), его находят по разности угловых координат: Dj = jкон -jнач (единицы измерения – градусы).

Траектория движения точки – это пространственная мера движения (воображаемый след движущейся точки). Траекторию определяют, устанавливая ее длину, кривизну и ориентацию в пространстве. Путь точки в прямолинейном движении равен расстоянию от исходного до конечного положения. Путь точки в прямолинейном движении равен длине кривой линии от начального до конечного положения.

Временные характеристики раскрывают движение во времени: когда оно началось и когда закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выполнялось (темп), как они были построены во времени (ритм).

Момент времени (t) – временная мера положения точки тела и системы. Момент времени определяют промежутком времени до него от начала отсчета и измеряют в секундах (с).

Длительность движения (Dt) – это его временная мера, которая измеряется разностью моментов времени окончания и начала движения: Dt = tкон – tнач (измеряется в секундах). Темп движений (N) – это временная мера их повторности. Он измеряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени: N = 1/Dt (единицы измерения – с-1).

Ритм движений – временная мера соотношения частей движений. Он определяется по соотношению длительности частей движения: Dt1: Dt2: Dt3, является безразмерной величиной. Ритм движений характеризует, например, отношение времени опоры к времени полета в беге.

По пространственно-временным характеристикам определяют, как изменялось положения и движения человека во времени, как быстро человек изменяет свои положения (скорость) и движения (ускорения).

Скорость точки (` u) – пространственно-временная мера движения (быстрота изменения положения). Скорость измеряется отношением пройденного пути (с учетом его направления) к затраченному времени: `u = DS/Dt (единицы измерения – м/c). Скорость – величина векторная, она характеризует быстроту движения и его направление. Мгновенная скорость – это скорость в данный момент времени или в данный момент траектории. Средняя скорость – это такая скорость, с которой точка в равномерном движении за то же время прошла весь рассматриваемый путь. Скорость точки (линейная) в прямолинейном движении направлена по траектории, в криволинейном – по касательной к траектории к каждой рассматриваемой точке. Скорость тела определяют по скорости его точек.

Ускорение точки (а) – это пространственно-временная мера изменения движения точки, быстрота изменения движения – по величине и направлению: а=D`u/Dt (единицы измерения – м/c2).

Промер. Для определения кинематических характеристик составляют промер движения, используя киноматериалы (например, кинограмму или импульсную фотографию), Промером движения называется прорисовка последовательных положений тела относительно выбранной системы отсчета, причем прорисовка не позы, а опознавательных точек тела. Используется масштаб, обеспечивающий достоверное снятие координат: 1:4; 1:5 (для учебных целей допустимы промеры движения в масштабе 1:10; 1:15; 1:20). На промере строят систему координат и находят координаты точек тела (Sx и Sy). Для того чтобы найти координаты точек в натуральном масштабе используют формулу: Sx (мм)·М

Sx (м)= ¾¾¾¾¾, где Sx(мм) – координата в миллиметрах,а М – масштаб.

Заполните таблицу 3 по предложенному промеру, используя формулы основных кинематических характеристик (см. теоретические сведения):

Таблица 3.

№ кадра

Sx (м)

DSx (м)

`uх (м/c)

D`uх (м/c)

aх (м/c2)

Sy (м)

DSy (м)

`uy (м/c)

D`uy (м/c)

ay (м/c2)

`u (м/c)

a (м/c2)

Дата добавления: 2015-05-09