Законы физики при метании диска

Введение

Метание – это способ перемещения снаряда (копья, диска, молота, ядра и др.) в пространстве. Спортивные метания в легкой атлетике выполняются на дальность. Форма, размеры и вес снарядов должны строго соответствовать указанным параметрам в правилах соревнований. Метания характеризуются кратковременными, но максимальными усилиями не только мышц рук, плечевого пояса, туловища, но и ног. Поэтому метатель должен уделять внимание развитию силы и быстроты движений всех частей своего тела.
Основная цель в метаниях заключается в том, чтобы снаряд пролетел на максимальное расстояние, которое можно измерить. Это расстояние определяется целым рядом параметров: начальной скоростью вылета снаряда; углом вылета; высотой выпуска снаряда; аэродинамическими свойствами снаряда (в метании копья и диска); факторами окружающей среды (ветер и плотность воздуха, вызванная относительной влажностью или высотой над уровнем моря).
Метание диска – дисциплина, заключающаяся в метании специального спортивного снаряда – диска, на дальность. Относится к метаниям и входит в технические виды легкоатлетической программы. Требует от спортсменов силы и координации движений. Является олимпийской дисциплиной лёгкой атлетики для мужчин с 1896 года, для женщин с 1928 года. Входит в состав легкоатлетических многоборий. 
Цель работы – описать законы физики при метании диска.
Поставлены следующие задачи:
- описать историю и развитие метание диска;
- оценить используемый инвентарь;
- проанализировать технику метания диска;
- охарактеризовать физику метания диска.

1 История и развитие метания диска
Метание диска – очень древний вид спорта. Согласно мифам, с диском играли ещё древнегреческие боги. Например, Аполлон соревновался в метании диска со своим любимчиком, принцем Спарты Гиакинфом. Чтобы произвести впечатление, Аполлон бросил диск изо всех сил. Гиакинф хотел впечатлить Аполлона и попытался диск поймать. Диск попал в Гиакинфа и убил его (по другой легенде, завистливый бог западных ветров Зефир подул на диск, чтобы погубить Гиакинфа). Как показывают исследования историков и археологические раскопки, метание диска было популярно в Древней Греции и эти состязания входили в программу античных Олимпийских игр. В V веке до н. э. скульптор Мирон изготовил скульптуру дискобола (рис.1).
-514351206500В то время атлеты пользовались дисками, изготовленными из таких материалов, как камень, бронза, медь. Диски имели различную форму и различный вес от 1,245 до 5,707 кг. Метание производилось со специальных каменных плит после предварительных размахиваний снизу вперед без поворота.

Рис.1. Дискобол Мирона [2]
На первых современных Олимпийских играх (1896г.) в Афинах спортсмены метали диск также с возвышения, во многом копируя движение древних греков.
Однако этот способ вскоре претерпел изменения. Уже в 1897 г. в Америке начали метать диск из круга диаметром 2,135 м. Этот небольшой круг затруднял упражнение и часто приводил к нарушению правил (выход из круга). В этой связи в 1910 году размеры круга были увеличены до 2,50 м, что позволило значительно усовершенствовать технику метания диска. В период с 1915 по 1925 года шли не прекращаемые поиски наиболее современной техники. Предполагались различные варианты: метания с места; с шагом вперед правой ногой с последующей сменой ног. Вскоре пришли к такому способу, при котором метатель становился лицом по направлению к броску, затем делает шаг вперед левой ногой и отводит диск за спину. Следовал медленный поворот на левой ноге и бросок.
В 1925 году американский спортсмен Догерти предложил новый вариант – с полутора поворота. Атлет становится левым боком в направлении броска и, вращаясь в начале на левом носке, перешагивал на правую ногу. Закончив поворот на правом носке, он приходил в исходное положение для броска. После того, как в 1930 году спортсмен Э.Кренц вплотную подошел к результату 50м, а затем и превысил его (51,03м), метатели начали копировать вариант техники этого спортсмена – поворот в высоком скачке. Более 30 лет понадобилось, чтобы преодолеть 60-метровый рубеж. Это сделал американский спортсмен Д.Сильвестр в 1961 году.
В настоящее время мировой рекорд принадлежит Юрену Шульту (ГДР) выполненнный в 1986г. - 74,08, а женский рекорд равен 76, 80м 61 и принадлежит Габриэле Райнш (ГДР) установленной в 1988г. в Нойбранденбурге (ГДР). Метание диска среди женщин было менее популярно.
Начиная со II Олимпийских игр спортсмены использовали способ метания, продемонстрированный чехом Я. Суком (1900), – метание с поворотом и выпускание снаряда под более пологим углом. Этот способ в дальнейшем развивался в Финляндии. Финскую школу отличало маятникообразное движение руки с диском и плавное вращение. В противовес этому американцы создали свой стиль – метание с поворотом вокруг вертикальной оси, глубоко приседая на ногах. Сейчас метатели используют оба стиля в различных модификациях [6].

2 Инвентарь

Диск – это снаряд, обладающий аэродинамическими свойствами, которые оказывают существенное влияние на результативность метания

. Форма и вес снаряда определяют технику метания (рис.2).

Рис.2. Диск [5]

Диск плоской чечевицеобразной формы, весом в 1, 1,5 и 2 кг (соответственно для женщин, юношей и мужчин) метают из ограниченного пространства (круг диаметром 2,5 м). Можно метать снаряд и с места, но тогда результат будет меньше на 8–10 м. Скорость вылета снаряда может достигать более 20 м/с. Вращение метатель выполняет на 540° (полтора оборота). Диск изготовлен обычно из дерева или другого подходящего материала, его окаймляет металлический обод. Толщина мужского диска в центре составляет 4,4 см, диаметр – 21,9 см.
В 1897 году диск метали из 7-футового круга (2,13 м), в 1912 году диаметр круга увеличили до 2,5 м. Диск массой 2 кг стали метать с Олимпийских игр 1908 года. Разрыв между концами ограждения для вылета снаряда равен 6 м, высота ограждения – 3,35–4 м. Ограждение изготовляют из металлической рамы и сетки. Рама имеет 8 металлических секций. Металлическая сетка должна быть сплетена из стальной проволоки с ячейками размером 50 × 50 мм и подвешиваться по всему периметру верхнего края ограждения [1].
3 Техника метания диска
Техника метания диска чрезвычайно сложна. Метание производится из круга диаметром 250 см, ограниченного кольцом из твердого материала. Сектор, куда происходит метание, имеет угол 45°, а вершина его находится в центре круга (рис.3).

Рис.3. Техника метания диска [4]

Анализируя технику метания диска, выделяют: y держание снаряда; y исходное положение и предварительные действия; y поворот; y финальное усилие; y торможение.
Держание снаряда. Плоскость диска прилегает к ладонной поверхности кисти. Ребро диска упирается в последние фаланги четырёх пальцев, находящихся в согнутом и свободно разведённом положении, большой палец лежит на плоскости диска. Кисть слегка согнута в запястье, верхний край обода диска касается предплечья. Исходное положение и предварительные действия. Метатель стоит в дальней от сектора части круга спиной по направлению метания. Ноги чуть шире плеч, верхний плечевой пояс расслаблен, тяжесть тела распределена равномерно на обе ноги. Предварительные действия направлены на придание начальной скорости снаряду и создание оптимальных условий для входа в поворот. Для этого метатель выполняет круговые движения рукой с диском на уровне плеч в левую сторону и вправоназад. Левая рука выполняет такие же движения, являясь противовесом для правой руки. Одновременно с перенесением диска в сторону тяжесть тела также поочерёдно переносят на ту же ногу. Движение в левую сторону можно выполнять двумя способами: y когда рука с диском идёт влево к левому плечу, рука слегка сгибается в локтевом суставе, диск кладут как бы на ладонь левой руки (левая рука поддерживает диск, чтобы он не упал); y когда правая рука с диском идёт влево, руку слегка сгибают в локтевом суставе, кисть поворачивают ладонью вверх (диск как бы открывается). Это движение выполняют на уровне мечевидного отростка. Тяжесть тела переносят на левую ногу. Метатель выполняет два-три круговых движений рукой (иногда один раз). Долгое размахивание диском отрицательно сказывается на последующих действиях.
Поворот. В момент, когда рука с диском уходит назад, тяжесть тела находится на правой ноге, левая нога и левое плечо начинают выполнять вход в поворот. Для этого резко отводят назад левую руку, активно поворачиваются на левом носке наружу и отталкиваются правой ногой от опоры, посылая тяжесть тела в сторону левой ноги. После отрывания от опоры правой ноги, которая маховым круговым движением переносится к центру круга, спортсмен одновременно поворачивается на левом носке и отталкивается левой ногой от опоры. Метатель находится в безопорном положении, продолжая вращение вокруг своей вертикальной оси, для этого левая нога подхватывает круговое движение правой ноги, но движется по меньшему кругу, чем правая нога. В момент постановки правой ноги на опору левую ногу быстрым круговым движением ставят вперёд к обручу, влево за воображаемую ось сектора. Метатель принимает двухопорное положение. При правильно выполняемом повороте верхний плечевой пояс и рука с диском должны отставать от движений ног, метатель должен как бы тянуть диск за собой. Левая рука, слегка согнутая в локте, и полностью выпрямленная правая рука с диском находятся на уровне плеч, совершая поворот. Желательно до минимума свести вертикальные колебания диска при повороте. Поворот выполняют на полусогнутых ногах, стараясь снизить вертикальные колебания общего центра масс; поворот должен быть «стелящимся». С момента постановки левой ноги на опору, не давая телу двигаться вперёд, начинается фаза финального усилия.
Финальное усилие – фаза, с помощью ног передающая снаряду набранную энергию. Мышцы ног, туловища и, в меньшей степени, рук придают снаряду скорость. Правая рука направляет снаряд в нужном направлении под оптимальным углом вылета