Что означает физика в футболе
Исследовательская работа по физике «Физика футбола»
Актуальность работы заключается в том, что предлагается вариант изложения некоторых тем из раздела механики в интересной и увлекательной форме, что позволяет использовать его не только на уроках, но и при занятиях спортом.
Просмотр содержимого документа
«Исследовательская работа по физике «Физика футбола»»
Работу выполнил Гусейнов Дмитрий, учащийся 9Г класса филиала МБОУ «Новолядинсая СОШ» в с. Тулиновка
Руководитель: учитель физики
Хохлова Ольга Алексеевна
Футбол – на первый взгляд простая игра. Кажется, что игроки просто ведут мяч и бьют по нему, пытаясь попасть в ворота противника. На самом деле, им нужно владеть большим числом навыков. Постановка удара по мячу – один из них. Аккуратность и точность удара играют решающую роль для успешной атаки, поэтому на тренировках при разучивании технического приема, его многократно повторяют. Понимание существа приема во многих случаях позволяет избежать различных ошибок, при выполнение приема необходимо учитывать его теоретические обоснования.
Много команд играет в футбол, «гоняют» мяч во дворах, на школьных площадках, в спортзалах. Играть в футбол могут многие, выигрывают те кто доводит игру до совершенства.
Если изучить влияние законов физики на различные футбольные ситуации, то можно достичь более высоких результатов
Доказать, что знание законов физики поможет достичь более высоких результатов в футболе
Используя различные источники информации я выяснил какие явления и законы физики применимы
Объяснил с точки зрения физических законов футбольные ситуации
Сформулировал выводы. Оформил результаты исследований
Футбол это командная игра, происходящая в реальности, а, следовательно, для неё характерны основные физические величины: сила тяжести и трения, инерции и инертности, а так же многие друге законы.
Для всех видов спорта важно трение. В чём это проявляется в футболе? В разную погоду, на разных площадках будут разные поверхности и, зная это и силу трения, которая будет действовать на мяч, игроку будет проще играть. Уже перед началом игры он будет знать, на что обратить внимание, какой размер и тип шипов у бутс выбрать ему для данного матча, так как от этого зависит результат игры.
Как с точки зрения физики это явление можно объяснить. Поток воздуха на поверхности мяча превращается из турбулентного в ламинарный.
В результате медленно летящий футбольный мяч подвергается воздействию относительно высокой силы торможения. Но если ударить по мячу достаточно быстро, чтобы воздушный поток вошел в турбулентный режим, тормозящая сила будет незначительной, но возрастёт подъёмная сила. Подъемная сила тянет мяч вверх и вбок, что вызывает эффект Магнуса.
Координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям:
Сообщение наибольшей скорости ударяющему звену к моменту соприкосновения с ударяемым телом. В этой фазе движения используются те же способы увеличения скорости, что и в других перемещающих действиях
Увеличение ударной массы в момент удара. Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего сегмента путем одновременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения.
У многих футболистов возникает вопрос, как ударить по мячу, чтобы он пролетел дальше. На этот вопрос легко может ответить физика.
На графике находятся две формулы одна из них для нахождения времени падения, а другая гласит, что время падения равно половине всего времени. Главное надо помнить, что тело, брошенное под углом к горизонту участвует одновременно в двух движениях: в равномерном по горизонтали (по инерции) и в равноускоренном по вертикали (под действием силы тяжести).
Формулы (1) и (2) являются основными для данной темы. Формулы (3) и (4) показывают зависимость дальности полёта, высоты подъема и угла.
1. С.Н. Андреев, В.А.Мутко, Э.Г.Алиев «Мини- футбол игра для всех» М.:Советский спорт, 2007г.
Как аналитики и физики захватывают власть в мировом футболе
На первый взгляд может показаться, что исход футбольного матча решается в течение 90 игровых минут. Но в реальности процесс выявления победителя запускается задолго до выхода команд на поле. То, что видит зритель, финальная часть огромной работы, за которой стоят не только тренеры и футболисты, но и спортивные аналитики, теоретики и даже астрофизики (да-да, не удивляйтесь). Вместе с Parimatch разбираемся, в чем же их роль и почему в современном футболе полно математики.
На первый взгляд может показаться, что исход футбольного матча решается в течение 90 игровых минут. Но в реальности процесс выявления победителя запускается задолго до выхода команд на поле. То, что видит зритель, финальная часть огромной работы, за которой стоят не только тренеры и футболисты, но и спортивные аналитики, теоретики и даже астрофизики (да-да, не удивляйтесь). Вместе с Parimatch разбираемся, в чем же их роль и почему в современном футболе полно математики.
Где в футболе прячется математика?
Спортивный менеджер Билли Бин, прототип главного героя нашумевшей книги Moneyball, как-то сказал: «Когда мы были детьми, спорт казался нам романтичным, но это бизнес. Я хочу побеждать. Людям нравится „Барселона“, потому что она играет красиво. Но когда вы проигрываете, последнее, о чем вы думаете, — это красивая игра. Жозе Моуринью в „Челси“ побеждал со счетом 1:0 и выигрывал чемпионат. И это главное. Победа — это главное».
Чтобы победа стала реальной, в ход идет чистая арифметика. В футболе цифры незаметны, но на самом деле они повсюду. Математика начинается с покупки игроков с необходимыми скиллами и статическими показателями, продолжается на этапе анализа соперника и заканчивается выбором тактики на игру в зависимости от имеющихся вводных.
Именно из-за необоснованных тактических экспериментов, по мнению ряда футбольных экспертов, Хосеп Гвардиола проиграл финал Лиги чемпионов-2021. В стартовом составе «Манчестер Сити» на главный матч сезона не нашлось места номинальному опорнику. Этим Пеп прилично удивил многих — в том числе, возможно, и своих футболистов. В итоге игроки «Сити» столкнулись с трудностями как в атаке, так и в опорной зоне.
— Я выбрал лучший состав, какой только мог, — оправдывался на пресс-конференции Гвардиола, в то время как «Челси» поднимал над головой кубок ЛЧ.
Если цифры так важны в футболе, то кто за них ответственен?
В топ-клубах и национальных сборных есть пул людей, задача которых собирать информацию о сопернике, готовить сведения о стиле игры и тактике, просчитывать возможный состав на матч, а также анализировать эффективность собственной команды. Основу такого пула составляют футбольные аналитики. В топ-клубах это обычно штатные сотрудники, хотя хватает и специалистов на парт-тайме.
Предматчевый аналитический отчет содержит очень разные данные в зависимости от запроса. Но классические пункты в нем выглядят примерно так: как соперник выходит из обороны в атаку, как ведет себя сразу после перехода мяча от одной команды к другой, как строит позиционную оборону и исполняет стандарты.
— Использование инноваций, особенно в области анализа данных, искусственного интеллекта и машинного обучения, — логичный шаг для упрощения и ускорения определенных процессов, — считает руководитель аналитического отдела сборной Германии Кристофер Клеменс.
Собирать данные аналитикам помогают специалисты самого разного профиля. Например, в штатах «Ливерпуля», базу которого считают одной из лучших в мире, и «Ман Сити» есть физики-теоретики и астрофизики. Эти ребята занимаются проверкой тактических концепций, основываясь на законах физики.
Один из инструментов, который используют аналитики «Ливерпуля», — система Pitch Control. Она в режиме live транслирует изображение с перемещениями игроков и чем-то вроде тепловых карт. Эти карты показывают, какую зону и в какой степени контролирует футболист в текущее мгновение. Полученные данные помогают увидеть плюсы и минусы расстановки и прикинуть оптимальные варианты для развития атаки и вскрытия обороны соперника.
Любопытно, что босс физиков «Ливерпуля» Иан Грэм вообще не смотрит футбол — при этом к его советам внимательно прислушивается главный тренер «мерсисайдцев» Юрген Клопп.
«Сити» Гвардиолы осенью 2020-го объединился с Google Research и запустил соревнования по футболу с искусственным интеллектом. Участники с помощью кода управляют «футболистом» и стремятся забить в онлайне как можно больше голов. А в это время аналитики «Манчестера» проверяют свои тактические концепции.
— Футбол — это сложная среда для выступлений и еще более жесткая среда для обучения, — говорит шеф аналитического департмента «Сити» Брайан Престидж. — Для обучения важно умение использовать неудачи, но в игре не так много ошибок [в объеме, необходимом для корректных выводов].
Как эти данные доносят до футболистов?
Когда информация обработана, аналитики доносят ее до тренерского штаба, а иногда — напрямую до самих игроков. Процесс коммуникации облегчили мобильные приложения и внутренние мессенджеры: аналитики публикуют там интерактивные отчеты, а футболисты в пару кликов могут изучить данные и выдать обратную связь.
Например, английский «Манчестер Сити» уже шесть лет работает с немецким производителем программного обеспечения SAP.
Их разработчикам принадлежит идея создания мобильного приложения SAP Team One — тактического мессенджера для команды. В 2016 году немецкая компания представила также веб-приложение SAP Penalty Insights и версию для мобайла SAP Challenger Insights — прототипы, собирающие тренды в игре и тактические схемы соперника.
Помимо разбора игры соперника, футбольные аналитики фиксируют также слабые и сильные стороны собственной команды. Например, в сезоне 2015/2016 аналитический пул «Лестера», который в итоге стал чемпионом АПЛ, через iPad знакомил футболистов с нарезками матчей и тренировок, чтобы каждый игрок мог проанализировать собственные действия на поле. Впрочем, такой практикой уже мало кого удивишь.
Работой с данными занимается и тренерский штаб. Например, коуч всё того же чемпионского «Лестера» Клаудио Раньери по ходу самого успешного сезона команды уделял примерно 15 минут тактическим нюансам на каждой тренировке.
— У меня создавалось ощущение, что Раньери изучает абсолютно каждый аспект игры каждого соперника. Он приходил на встречу с командой невыспавшимся, так как смотрел по 50-60 клипов о каждом из игроков соперника, — делился впечатлениями от работы с итальянским тренером Джейми Варди. — Степень его погружения в детали — просто невероятна. Он делал все, чтобы в день матча у нас было хотя бы минимальное преимущество.
А работа аналитиков в сборных и клубах отличается?
Конечно. Работа аналитиков национальных сборных не такая интенсивная, как у клубных. Футболисты находятся в распоряжении сборных максимум дней 60. Поэтому у специалистов нацкоманд есть запас времени для более глубинного анализа игры, а промежутки между матчами (если мы не говорим о чемпионатах мира, Евро и чем-то подобном) намного больше, чем, например, в календаре АПЛ или Ла Лиги.
При этом аналитики сборной должны внимательно следить за футболистами, которые играют в разных клубах, чемпионатах и стилях, чтобы затем выработать единую концепцию для игры сборной.
Вот парочка наглядных примеров, как устроены аналитические отделы в сборных. В структуре сборной Германии — 14 команд и более 15 аналитиков, которые взаимодействуют не только с тренерским штабом сборной, но и с клубами.
Сборные Нидерландов и Бельгии несколько лет назад создали свои полноценные департаменты по анализу данных. В них входит три-четыре фул-тайм аналитика и еще парочка специалистов на парт-тайме.
В 2020-м году руководитель аналитического офиса голландцев Стейн Спрей так описывал их структуру:
— У нас работает 4 фул-тайм видеоаналитика, 3 аналитика данных и пул видеоаналитиков, которых задействуют для молодежных команд. Плюс есть несколько людей на позиции Data Scientist.
Накануне крупных турниров динамика работы аналитиков сборных очень близка к клубной. Игры идут одна за другой, а соперник может быть до последнего неизвестен.
— Подготовка к топ-турниру — это не вопрос трех недель. Это вопрос трех или даже четырех лет, — подчеркивает босс аналитиков сборной Германии Кристофер Клеменс. — За это время ты выстраиваешь свою идентичность и главные принципы игры в футбол. Все делают одну и ту же работу в любой сборной. Можешь называть это «немецким подходом», «голландским подходом», «американским подходом», но я бы назвал это общим пониманием футбола.
В бундестим аналитиков рассматривают как ассистентов главного тренера, а не просто видеоредакторов, и такой подход наглядно демонстрирует роль «математиков» в современном футболе.
Что стоящего почитать о футбольной аналитике?
В Англии эту книгу называют тактической Библией. Автор рассказывает историю футбола через тактику. И, как вы уже поняли, футбол сквозь призму цифр и схем может быть очень увлекательным.
Авторы этой книги некогда были обычными спортивными любителями. Андерсон играл за футбольный клуб четвертого дивизиона Германии, Салли и вовсе был игроком в бейсбол. А сегодня они оба считаются пионерами в футбольной аналитике и консультируют топовые футбольные клубы. В рецензии для Forbes сказано: «Эта книга не только помогает фанатам лучше понимать игру, но и побуждает искать новые пути ее анализа и осмысления».
Это, пожалуй, один из самых мощных авторов футбольной аналитики в русскоязычном сегменте. Он много пишет про английский футбол, имеет достаточно компетенций, чтобы ругать Пепа Гвардиолу, а еще записывает подкасты, в которых делится своим внушительным багажом футбольных знаний.
Конечно, эта книга про революцию в бейсболе, а не футболе. Но приведенные примеры уже стали энциклопедическими. Льюис рассказывает историю спортивного менеджера Билли Бина, который, имея скромный бюджет, начал собирать недооцененных в бейсбольном сообществе игроков и в итоге смог с таким составом конкурировать с топ-клубами. «Как?», — спросите вы. Бинго — благодаря скрупулезной работе со статистикой. Если вы еще не читали «Moneyball» и не видели фильма с Брэдом Питтом в главной роли — очень рекомендуем.
Хотите сообщить важную новость? Пишите в Телеграм-бот.
А также подписывайтесь на наш Телеграм-канал.
😣😖😫😩 Айтишники рассказали про признаки плохого оффера. Читайте истории, выводы и советы.
Реферат на тему: «Физика футбола»
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя Общеобразовательная школа №26 с углубленным изучением отдельных предметов»
Научное общество учащихся
Секция: естественно-математических дисциплин
Тема: Физика футбола
Выполнил: Тетерин Сергей
ученик 7 «В» класса школы №26
Евдокимов Сергей Анатольевич
Я физик и имею право на сохранение энергии.
Не давно, на глаза мне попалась газетная вырезка, о взаимосвязи науки и спорта. Достаточно упомянуть такой вид спорта, как метание копья. Где с помощью физики, этот вид спорта сделали более упрощённым. А добились это с помощью перемещения центра тяжести, чем непременно занимается физика. Но речь пойдёт не об этом.
Футбол — одна из наиболее популярных спортивных игр на нашей планете.
• Почему же именно внимание физиков больше всего привлекает этот вид спорта?
• Можно ли использовать знания физики в игре и, если можно то, как?
Эти два вопроса и стали целью моей первой, серьёзной исследовательской работы. Но для того чтобы найти ответ на эти вопросы нужно узнать о взаимосвязи футбола и физики, что их объединяет. И есть ли вообще эта взаимосвязь. Поэтому были поставлены следующие задачи для’ данной работы.
Какие законы физики применимы для футбола?
Выяснить, что привлекает физиков в футболе
Выяснить, целесообразно ли применять знания физики в футболе или лучше использовать только свой опыт и тренировку.
И так все знают, что футбол это командная игра, происходящая в реальности, а, следовательно, для неё характерны основные физические величины (сила тяжести и трения, инерции и инертности, а так же многие друге законы). И так, цели поставлены, вопросы заданы, начнём теоретическую часть.
Я физик и имею право на сохранение энергии.
‘Чего только не делает сила трения.
Я физик и имею право на сохранение энергии.
Мало попасть по воротам, нужно ещё
промахнуться по вратарю!
«Забить» гораздо проще, чем попасть.
Иногда спортсмен наносит два удара с одной и той же скоростью, а сила удара оказывается различной. Это происходит из-за того, что ударная масса неодинакова. Величина ударной массы может использоваться как критерий эффективности техники ударов. Поскольку рассчитать ударную массу довольно сложно, то эффективность ударного взаимодействия оценивают как отношение скорости снаряда после удара и скорости ударного элемента до удара. Этот показатель различен в ударах разных типов. Зависит, он и от веса спортсмена.
Некоторые спортсмены, владеющие очень сильным ударом (в боксе, волейболе, футболе и др.), большой мышечной силой не отличаются. Но они умеют сообщать большую скорость ударяющему сегменту и в момент удара взаимодействовать с ударяемым телом большой ударной массой.
Координация движений при максимально сильных ударах подчиняется двум требованиям:
• Сообщение наибольшей скорости ударяющему звену к моменту соприкосновения с ударяемым телом. В этой фазе движения используются те же способы увеличения скорости, что и в других перемещающих действиях
• Увеличение ударной массы в момент удара. Это достигается «закреплением» отдельных звеньев ударяющего сегмента путем одновременного включения мышц-антагонистов и увеличения радиуса вращения. Например, в боксе и карате сила удара правой рукой увеличивается примерно вдвое, если ось вращения проходит вблизи левого плечевого сустава, по сравнению с ударами, при которых ось вращения совпадает с центральной продольной осью тела.
Время удара настолько кратковременно, что исправить допущенные ошибки уже невозможно. Поэтому точность удара в решающей мере обеспечивается правильными действиями при замахе и ударном движении. Тактика спортивных состязаний нередко требует неожиданных для противника ударов («скрытых»). Это достигается выполнением ударов без подготовки (иногда даже без замаха), после обманных движений (финтов) и т. п. Биомеханические характеристики ударов при этом меняются, так как они выполняются в таких случаях обычно за счет действия лишь удаленных от туловища сегментов конечностей.
Я физик и имею право на сохранение энергии.
Движение тела под углом к горизонту
Сила без движения — это мертвая сила.
Пока слон стоит на месте, можно сколь
угодно долго удивляться его размерам, но
так и не узнать,, насколько он силен.
Четвертое, что я хотел бы отметить и очень подробно рассмотреть, а также это будет началом к ответу на третью, поставленную мною задачу, является движение мяча под углом к горизонту, А главное в данном случае, что я бы хотел рассмотреть это зависимость высоты, времени, дальности от угла полёта.
У 
многих футболистов (у новичков и любителей в основном, потому что те, кто занимается футболом профессионально, знают это из практики) возникает вопрос, как пнуть мяч, чтобы он пролетел дальше или как хорошо навесить. На эти вопросы легко может ответить физика, и это я бы хотел осветить более подробно.
Зная кинематику и произведя небольшие расчёты, практически каждый может ответить на эти вопросы.
С
лева даны две формулы (1) и (2), они являются основными для данной темы. На самом графике находятся две формулы одна из них для нахождения времени падения, а другая гласит, что время падения (3) равно половине всего времени. Главное надо помнить, что тело, брошенное под углом к горизонту (также как и брошенное горизонтально) участвует одновременно в двух движениях: в равномерном по горизонтали (по инерции) и в равноускоренном по вертикали (под действием силы тяжести).
Из графиков видно, что, увеличивая угол, мы увеличиваем высоту полёта, одновременно уменьшая дальность и наоборот.
(6)
Из этой формулы видно, что наибольшая дальность полета достигается при значении угла бросания, равном 45 градусов.
Наибольшую высоту подъема брошенного тела можно получить из второй формулы. Для этого нужно подставить в эту формулу значение времени, равное половине времени полета (2), т.к. именно в средней точке траектории высота полета максимальна. Проводя вычисления, получаем
(7)
Из уравнений (1) и (2) можно получить уравнение траектории тела, т.е. уравнение, связывающее координаты х и у тела во время движения. Для этого нужно из первого уравнения выразить время:
и подставить его во второе уравнение. Тогда получим:
Это уравнение является уравнением траектории движения.
Это дало исследователям возможность найти самый оптимальный угол, под которым нужно направлять мяч, чтобы тот пролетел наибольшее расстояние. Оказывается, он должен составлять от 20 до 35 градусов. Информация о результатах исследования опубликована в журнале Sports Biomechanics !.
Иногда имеет значение не дальность удара, а время полета мяча. Например, когда нужно быстрым пасом застать противника врасплох. Ученые установили, что в этом случае траектория должна быть на несколько градусов ниже. Это почти не изменит дальность, но может изменить время полета, а сэкономленные десятые доли секунды порой приобретают решающие значение в ходе матча.
Я полностью согласен с приведённой выше статьёй, и это уже ни раз замечалось мною во время тренировок. Раньше я не мог понять, почему же так происходит и почему происходит расхождение с механикой, но после прочтения этой статьи всё стало на свои места.
Я физик и имею право на сохранение энергии.
Особо следует сказать о важности быстроты реакции в футболе. В первую очередь это относится к игре вратаря. Оценить быстроту его реакции можно, зная, что для людей и многих животных верхним пределом быстроты реагирования служит время, необходимое нервной клетке для приема информации, которое составляет 0,01 с; когда объект зафиксирован глазом, мозг распознает его за время » 0,05 с. Известно также, что один из главных биоритмов мозга (а-ритм) приходится на диапазон частот 8-13 Гц/или среднюю частоту
Я физик и имею право на сохранение энергии.
Пусть на футболе мы враги,
Но здесь не место для потерь
И что вы ты не говорил
No one like,, us we don’t care!
И так. Абсолютно ясно, что футбол напрямую связан с физикой. От самых простых явлений как трение, которое дети проходят в 7 классе, до силы Магнуса, которую знают не многие (не считая физиков). Многое, конечно, зависит от человека, который играет в эту игру, но знание физики помогает совершенствовать своё мастерство (ну и конечно практика, практика, практика). Ещё многое не известно, так как открытия совершаются, а за ними пойдут новые гипотезы, новые предположения, и новые объяснения траектории полёта мяча и т. п. Но я знаю точно, всё будет зависеть от человека, играющего в эту игру. Эта работа, дала мне очень многое. Я надеюсь, что теперь с помощью, моих новых знаний я повышу своё мастерство, и в сложной ситуации на игре, я воспользуюсь знаниями физики.
На мой взгляд, физиков в этой игре привлекает абсолютно всё. В одной игре совмещено огромное количество законов физики.
Я физик и имею право на сохранение энергии.
Спасибо за уделённое время на мою работу.
В данной работе я использовал материалы:
Энциклопедия для детей, Физика 1, гл. редактор Аксёнова М.
Школьный справочник по физике, Гришина Э.Н., Веклюк И.Н.
Занимательная механика, Перельман Я.И.
Универсальный справочник школьника. Книга 2. Раздел физика. Фрадкин В.Е. и Ляпцев А.В.