В рамках индивидуального исследовательского проекта по физике на тему «Физика в хоккее» обучающаяся 6 класса подробно рассмотрела историю хоккея, определила и описала какова связь между физикой с хоккеем, а также выявила и классифицировала физические законы, связанные с хоккеем.

В содержании проекта о физике в хоккее ученица 6 класса приходит к выводу о том, что физика и хоккей очень тесно связаны между собой через физические законы. Эти законы безусловно имеют большое влияние как на игровой процесс в общем, так и на скольжение коньков, равновесие, щелчки и скорость шайбы.

Оглавление

Введение

1. История хоккея
2. Связь физики и хоккея

2.1. Коньки и лед – сила трения скольжения, сила тяжести
2.2. Броски и передачи – третий закон Ньютона, закон упругости Гука
Заключение
Список литературы
Приложение

Физика - наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении. Законы физики лежат в основе всего естествознания [4]. Знание физических процессов позволяет разобраться в любой проблеме.

Актуальность работы: Интерес к выбранной теме возник неспроста. Мой младший брат занимается хоккеем 5 лет, и его уже не один раз награждали как лучшего игрока команды, а я являюсь его персональным болельщиком.

Мне интересно, почему скользят коньки, как хоккеистом при разных маневрах удается сохранять равновесие на скользком льду и как распределяется сила удара клюшки по шайбе? Почему летящая шайба в ворота пролетает мимо, не достигает направленной цели или попадает в ворота? Как добиться победного результата в хоккейной игре и что для этого нужно знать, кроме правил игры? (Приложение 1)

Цель исследования: изучить как физика связана с хоккеем и оказывает ли она влияние на игровой процесс хоккеиста.

Задачи исследования:

1. Изучить историю хоккея.
2. Найти информацию о связи физики с хоккеем.
3. Узнать какие физические законы связаны с хоккеем.

Гипотеза: если хоккеист будет знать физическую основу хоккея, то несомненно улучшит свои результаты в игровом процессе при правильном их использовании.

Объект исследования: физика в хоккее.

Предмет исследования: связь физических законов с хоккеем.

Методы исследования:

1. Наблюдение
2. Изучение литературы
3. Беседа.
4. Фотографирование

Теоретическая значимость исследования: Теоретическая значимость моей исследовательской работы (проекта) заключается в том, что мой младший брат – хоккеист и другие ребята-хоккеисты обратят внимание на моё исследование и примут верные решения для подготовки к игре и в период соревнований.

Практическая значимость исследования: Материалы данного исследования могут быть использованы учителем физики на уроке как дополнительный материал для расширения кругозора учащихся и во внеурочной деятельности. Также материалы исследования могут быть полезны для ребят, играющих в хоккей.

Хоккей — командная спортивная игра на льду, заключающаяся в противоборстве двух команд на коньках, которые, передавая шайбу клюшками, стремятся забросить её наибольшее количество раз в ворота соперника и не пропустить в свои.

Родиной хоккея с шайбой является Канада. Первоначально хоккей придумали на территории современной Великобритании, но там предпочитали играть на траве. Впоследствии этот вид спорта привезли в Канаду, где очень холодно, поэтому там решили, что играть будет удобнее на льду.
Хоккей – один из самых популярных видов спорта в России. Днем рождения игры является 22 декабря 1946 года. Именно в этот день начался первый чемпионат СССР по хоккею с шайбой.
Во время хоккейного матча на поле одновременно находится по шесть человек от каждой команды.

Один вратарь, два защитника и три нападающих. Игроки надевают защитную форму, коньки. В их руках находятся клюшки, с помощью которых хоккеисты отдают пасы и бьют по воротам.
Хоккейная площадка представляет собой большую коробку, поверхность которой покрыта льдом. Хоккейное поле в длину составляет около 60 метров, а в ширину около 30 метров.

В хоккей играют специальной шайбой, изготовленной из пластика или резины. Вес одной шайбы составляет около 155-170 граммов. Шайба может летать со скоростью до 200 км/ч.
Хоккей – очень травмоопасный вид спорта, поэтому основная задача хоккейной формы – защитить спортсмена. Все элементы экипировки изготовлены из защитных материалов, спасающих от попадания шайбы или падений на лед [2].

Скольжение конька по льду происходит благодаря основному фактору – силе трения. Трение – это сила, которая прекращает скольжение двух поверхностей относительно друг друга. Когда конек скользит по поверхности, он сталкивается с микроскопическими неровностями и бугорками льда. Эти неровности создают силу трения, которая препятствует движению. Если тело скользит по поверхности другого, то возникающую силу называют силой трения скольжения. Сила трения зависит от того, как сильно тело прижимается к поверхности. Чем больше давление, тем больше трение [1].

А почему лезвия коньков не плоские, а слегка вогнутые? Вогнутый профиль лезвия позволяет уменьшить площадь контакта со льдом, а значит — снизить трение. При этом края лезвия остаются острыми и хорошо цепляются за лед при отталкивании. Под узким лезвием конька образуется водяная прослойка. Вода скапливается в ложбинке вдоль лезвия (выполняется роль смазки) – и коньки скользят еще лучше [7]. 

Каждый раз, когда хоккеист отталкивается ото льда, он совершает работу, преодолевая силу трения и силу тяжести. Эта работа превращается в энергию движения хоккеиста. А когда хоккеист тормозит или меняет направление, часть энергии снова переходит в работу трения.
Вывод: при трении выделяется теплота, которая подтапливает верхний слой льда. Слой воды очень тонкий, и как только лезвие покинуло его поверхность, он тут же замерзает вновь, но этого короткого времени достаточно, чтобы можно было кататься на коньках.

Каждое движение хоккеиста — это результат сложного баланса различных сил. Сила тяжести тянет его вниз, сила льда толкает вверх. Сила трения препятствует скольжению, а сила мышц ног создает импульс для движения вперед.

Хоккеисту при разных маневрах удается сохранять равновесие на скользком льду исходя из правильного распределения веса и положения центра тяжести. Игроки держат свой центр тяжести низко, слегка наклоняясь вперед и сгибая колени. Это позволяет им быстро реагировать на изменения и поддерживать баланс. А вот если центр тяжести слишком высоко или смещен в сторону — хоккеист падает!

2.2. Броски и передачи – третий закон Ньютона, закон упругости Гука

Бросок с точки зрения физики, это передача импульса от клюшки к шайбе. Импульс — это произведение массы тела на его скорость [1]. Чем больше импульс клюшки в момент удара, тем больше импульса получит шайба, и тем быстрее она полетит к цели.

Когда хоккеист выполняет щелчок, он использует клюшку, чтобы передать энергию от своего тела к шайбе. Этот процесс начинается с того, что игрок отводит клюшку назад, создавая таким образом потенциальную энергию в теле и клюшке. Потенциальная энергия — это энергия, накопленная в объекте за счет его положения или состояния [1]. В данном случае, энергия сосредоточена в теле игрока и в клюшке, готовой к быстрому движению.

Ключевым моментом в технике щелчка является момент контакта клюшки с льдом перед ударом по шайбе. Когда клюшка ударяется о лед, она начинает сгибаться, накапливая ещё больше потенциальной энергии в своей структуре. Чем сильнее изгиб клюшки, тем больше энергии она может передать шайбе. Это явление известно как «гибкость» клюшки, и оно определяется тем, насколько сильно клюшка может изгибаться под давлением [3].

Сам по себе импульс клюшки не гарантирует хорошего броска. Важно правильно передать импульс шайбе, а это третий закон Ньютона: тела действуют друга на друга с силами равными по величине, но противоположными по направлению [1]. Шайба действует на клюшку, клюшка действует на шайбу с одинаковыми силами.

Когда клюшка достигает шайбы, накопленная в ней энергия высвобождается, преобразуясь в кинетическую энергию, которая передается шайбе. Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движением объекта. Чем больше потенциальной энергии накоплено в клюшке, тем больше кинетической энергии передается шайбе, что увеличивает её скорость. Таким образом, игрок преобразует энергию своего тела и клюшки в мощный и точный удар, способный пробить вратаря.

Здесь же используется Закон Гука: деформация, возникающая в упругом теле (пружине, стержне и т. п.), пропорциональна приложенной к этому телу силе [1]. 
За счёт специальной техники выполнения броска хоккеисты используют силу упругой деформации клюшки для придания шайбе дополнительного ускорения.

Вывод: Задача хоккеиста — максимизировать передачу импульса шайбе и минимизировать его потери. Для этого важно правильно выбрать точку удара и угол наклона клюшки.

Но не мало важно, чтобы удар был действительно мощным, хоккеист должен не только правильно использовать клюшку, но и вложить в него силу своего тела. Скорость и сила удара зависят от того, насколько быстро игрок движется и насколько эффективно он использует свои мышцы для придания дополнительной скорости клюшке. Если игрок движется на высокой скорости, он может добавить ещё больше энергии в удар, что сделает его ещё более мощным.

Заключение

В заключении индивидуального проекта по физике на тему «Физика в хоккее» следует отметить, что физика и хоккей связаны через физические законы. Эти законы влияют на игровой процесс в целом, скольжение коньков, равновесие, щелчки и скорость шайбы.

При изучении данной темы, я рассмотрела саму малую часть этой интересной темы и продолжу свои исследовния, узнала историю возникновения хоккея, как болельщик проводила наблюдения за игрой младшего брата и хоккейных команд, беседовала с ними, а еще выяснилось, что важную роль в хоккее играет не только техника удара, но и сам материал, из которого сделана клюшка, что позволяет делать щелчок ещё более мощным и эффективным и победу в хоккее легче завоевать, если хоккеист знает не только правила игры, но и законы физики и умет правильно их использовать.

Заинтересовала своего младшего брата - хоккеиста в изучении литературы о связи физических законов с хоккеем для достижения дальнейших положительных победных результатов при игре в хоккей.

Список литературы

1. Перышкин, А. В. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений /А. А. Перышкин. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. – 192 с.: ил.
2. Чербаев А.А. Энциклопедия с развивающимися заданиями. Хоккей. – М.: СИМБАТ, 2021. – 48 с.: ил.
3. https://dzen.ru/a/ZtW7uYNbTStkZvDZ - Физика удара в хоккее: как энергия превращается в скорость
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Физика
5. https://sochisirius.ru/news/3059 - Физика хоккея: Дмитрий Леванов о спорте с точки зрения науки
6. https://kartaslov.ru/книги/ - Светлана Каменских. Скорость, масса, энергия. Физические основы хоккея

Приложение 1

1. Положение тела хоккеиста и клюшки в игровом процессе соревнований

2. Вбрасывание – ввод шайбы в игру. Важный элемент игры в хоккей.