четверг, 5 декабря 2013 г.

Математика в настольном теннисе

Тренер без математики не вырастит спортсмена – чемпиона. При планировании тренировочного процесса производятся математические расчеты различных видов тренировок.Только правильно спланированный и примененный тренировочный план не наносит вреда здоровью спортсмена, позволяет ему приобрести хорошую физическую форму и добиться значимых спортивных результатов.В современной экономике спорта широко применяются математические методы в анализе графиков различных зависимостей, выводятся математические формулы, проводится математическая обработка статистических данных.
Расчет нагрузки тренировочного процесса и режима питания спортсменов основан на балансе энергозатрат и калорийности суточного рациона.
Настольный теннис – это один из самых массовых и доступных видов спорта.
Игра в настольный теннис происходит по строго определенным правилам, поэтому приходиться постоянно подсчитывать очки и вести счет розыгрышей и партий.
В настольном теннисе геометрия является базовым предметом. Все движения игроков и мяча описываются геометрическими терминами. При обучении игроков используются геометрические фигуры и чертежи.

Итоговые результаты соревнований проходят обязательную математическую обработку.

Правила расчета рейтинга в настольном теннисе.

1.Суть и математические параметры.
Рейтинг (Р) – оценивает качество игры, дает возможность следить за изменением уровня спортивного мастерства спортсмена.
Вес (В) – мера соревновательной активности спортсмена, учитывающая количество выступлений и длительность перерывов между ними. Вес спортсмена понижается 1-го числа каждого месяца на величину:
А) при весе больше 14 на (В/15)2
Б) при весе от 1 до 14 на одну единицу.
Рейтинг со штрафом ( Рш ) – используется для расстановки в начале соревнований. При весе >= 12, совпадает с рейтингом, при весе меньше 12Рш = Р - 12 + В. Рейтинг со штрафом берется для посева игроков перед началом соревнований.
Для попадания в украинский рейтинг спортсмену достаточно выиграть у одного спортсмена, имеющего рейтинг, и к концу соревнований иметь рейтинг со штрафом не меньше 10.
Спортсмен исключается из системы рейтинга, при весе 0 или при рейтинге со штрафом меньше 10.

2.Правила расчета рейтинга.
Для определения рейтинга спортсменов участвующих в данных соревнованиях необходим старый рейтинг Рисхспортсмена и его вес Висх. Если спортсмен не имел до соревнований рейтинга и выиграл хоть у одного спортсмена, имеющего рейтинг, то для расчета берется опорный рейтинг и вес, равный 0.
Опорный рейтинг равен наименьшему из рейтинга спортсменов, которым проиграны встречи (но не более наибольшего из рейтинга побежденных спортсменов).
Расчет рейтинга производится по этапам.
1.Вычисление вклада встречи.
Вклад встречи определяется разницей рейтингов. Разберем два основных варианта исхода встречи:
А) Игрок, имеющий одинаковый или больший рейтинг, выиграл.
В таком случае вклад встречи находится по таблице, в зависимости от того, в какой из 3 диапазонов попадает разница рейтингов «сильного» и «слабого» спортсменов:
Разница рейтингов
Вклад встречи
1
0..2
2
2
2,1..20
1
3
20,1 и более
0

3. Документация по рейтингу.
Классификация спортсменов по рейтингу выходит один раз в месяц. Для обсчета соревнований должны быть присланы аккуратно оформленные документы с разборчивым указанием фамилий, имен, года рождения и места жительства спортсменов в течении одной недели со дня окончания соревнований и произведена оплата за расчет по адресу, указанному в классификаторе «РАНГ»..

Прыжок с шестом

Метание копья

Метание копья.
Метание копья — дисциплина лёгкой атлетики. Относится к техническим видам легкоатлетической программы (метания). Заключается в метании копья на расстояние.
Сектор для метания копья – это дорожка для разбега и специально размеченная часть внутреннего поля стадиона. Разметка представляет собой угол в 29 градусов, в котором должно приземлиться копье, также внутри него обычно делают пометки лентами или другими способами через каждые 5-10 метров в районе предполагаемых результатов (в районе 50-70 метров у женщин и 70-90 у мужчин), также могут размещаться отметки мирового, национального рекорда, рекорда соревнований.
Телезрители имеют преимущество – на телевизионную графику также выводятся компьютерные отметки результата текущего лидера соревнований.
Дорожка для разбега покрыта тем же материалом, что и беговая. Ширина этой дорожки – 4 метра, длина – не менее 30 метров. В конце разбега располагается линия, по которой фиксируется заступ.
Размер, форма, минимальный вес и положение центра тяжести копья определяются правилами ИААФ. Мужское копье должно весить не менее 800 г, быть от 2,6 до 2,7 м в длину, центр тяжести должен находиться на расстоянии от 0,9 до 1,06 м от острия. Женское копье весит не менее 600 г, от 2,2 до 2,3 м в длину, центр тяжести находится на расстоянии от 0,8 до 0,92 м от острия. Над центром тяжести располагается место для захвата копья.
Внешний вид копья видоизменялся вместе с прогрессом метателей. В 1984 году, восточногерманский копьеметатель Уве Хон выполнил рекордный бросок на 104,80 м. Это угрожало тем, что копье начнет регулярно вылетать на дорожку и даже на трибуны. В результате, центр тяжести у копья был смещён вперёд, что привело к более раннему опусканию носа снаряда, и сократило дальность броска примерно на 10 %. Схожий редизайн претерпел и женский вариант копья в 1999 году.
В метании копья большую роль играет скорость спортсмена, которую тот приобретает при разгоне. Поэтому, копьеметатели обычно имеют телосложение, сходное со спринтерами, а не плотное и коренастое, характерное для представителей других метательных дисциплин.
В момент своего вылета скорость копья может достигать 113 километров в час.
В метании диска, толкании ядра спортсмены вправе использовать тот вариант техники, который им наиболее близок. В метании копья техника выполнения попытки фиксирована правилами ИААФ. Копье обязательно нужно держать в специально отведенном месте – над центром тяжести, «бросок» должен происходить сверху, выше плеча спортсмена. Также метателям запрещено в процессе броска поворачиваться спиной вперед, как бы «закручивая» копье.
Метатели выпускают копье из руки не у самой линии заступа, а за определенное расстояние до неё, так как им необходимо расстояние ещё как минимум для одного, стопорящего шага, иначе, набрав высокую скорость в ходе разбега, они рискуют просто «вылететь» в сектор. При этом многие спортсмены иногда применяют «торможение» с помощью рук и вообще верхней части туловища, совершая забавные кульбиты. 

                                                  





             
Копьё — метательное, колющее или колюще-рубящее древковое холодное оружие. Длина копья составляла от 3 до 4 метров. Копья были метательные и тяжёлые для ближнего боя. В Римской армии, копья использовали тяжелые конные легионы (появившиеся только в V веке, так как они были скопированы у «варваров», например «немецкая кавалерия»). Также копья использовали фаланги (копьеносцы).
Обычное копье состоит из деревянного древка и металлического наконечника, форма которого может быть самой разнообразной.(но не более 50 см.)

                      
Прототип копья недавно был обнаружен при наблюдении за современными обезьянами. Самки шимпанзе в некоторых стаях при охоте на мелких животных систематически использовали острые палки для того, чтобы убить животное в норе.
Простейшее копье первобытного человека представляло собой прямую обструганную и заточенную палку из твердого дерева длиной примерно в рост человека. Как правило, острие для твердости обжигалось.
    Правила схожи с другими метательными дисциплинами. Соревнующиеся делают по три попытки, и по лучшему результату отбираются восемь лучших. Вошедшие в эту восьмёрку делают ещё по три броска, и победитель определяется по лучшему результату всех шести попыток. В отличие от метания диска, молота и толкания ядра, спортсмены используют не круг, а дорожку (с покрытием, аналогичным покрытию для бега) для разгона перед броском. Соответственно, не засчитываются попытки, при которых спортсмен пересёк линию в конце дорожки. Также не учитываются попытки, в которых копьё вылетело за пределы отведённого сектора, или не воткнулось в землю, а упало плашмя.
   Помимо слаженности всей координации движений и финального усилия, в метании копья большую роль играет скорость спортсмена, которую тот приобретает при разгоне. Известные метатели копья имеют совершенно разное телосложение и физические данные, например, рекордсмен мира Уве Хон обладал ростом 199 см и весом 114 кг, в то время, как другой рекордсмен, Сеппо Рети, 190 см и 89-120 кг. Нынешний рекордсмен мира, Ян Железный, из Чехии, 185 см и 79-85 кг.
   В 1984 году, восточногерманский копьеметатель Уве Хон(Uwe Hohn) выполнил рекордный бросок на 104,80 м, при этом копьё воткнулось в землю всего в 2 м от края поля. Такие дальние броски привели к необходимости изменить снаряд, поскольку метание копья могло быть вообще запрещено к проведению на стадионах по причине небезопасности. В результате, центр тяжести у копья был смещён вперёд, что привело к более раннему опусканию носа снаряда, и сократило дальность броска примерно на 10 %. Схожий редизайн претерпел и женский вариант копья (600 г против 800 г у мужчин) в 1999 году.
Производители пытались увеличить трение на задней части копья (используя отверстия, грубую окраску и т. п.), чтобы снизить эффект от смещённого центра тяжести и вернуть часть потерянной дальности. Такие модификации снаряда были запрещены в 1991 году, после того, как финский метатель копья Сеппо Рети совершил бросок на 96,96 м, а рекорд, сделанный с их помощью, был аннулирован.


среда, 4 декабря 2013 г.

Математика в прыжках на лыжах с трамплина.

Прыжки на лыжах с трамплина— вид спорта, включающий прыжки на лыжах со специально оборудованных трамплинов. Выступают как самостоятельный вид спорта, а также входят в программу лыжного двоеборья. Входят в состав Международной федерации лыжного спорта.
Этот вид спорта зародился в Норвегии, в стране, где был распространен народный обычай состязаться в искусстве катания с гор (слалом). В программе первых Зимних Олимпийских игр в Шамони (1924) были включены прыжки с 70 метрового трамплина, с 1964 — с 70 и 90 метрового трамплина. В 1925 в Чехословакии состоялся первый чемпионат мира по лыжным видам спорта. В 1929 ФИС, посчитав, что разрыв в 4 года между очередными Олимпийскими играми большой, принял решение ежегодно разыгрывать первенства мира по всем видам лыжного спорта. С 1950 первенства по гонкам, двоеборью и прыжкам стали проводиться один раз в 4 года, между Олимпийскими играми, а с 1982 — раз в два года. С 1992 личные соревнования проводятся на трамплинах 90 м и 120 м, командные — на трамплине 120 м.
Техника включает в себя разгон, уход со стола отрыва, полётную фазу и приземление. Слаженное выполнение всех элементов, координация тела в воздухе — это важнейшие технические элементы в арсенале прыгуна. В момент приземления ноги спортсмена, прежде лежащие в одной плоскости, должны принять положение, именуемое «телемарк» (неофициально — «разножка»). При этом положении одна из ног выставлена вперёд, а другая отведена назад; обе ноги согнуты в коленях; колено «задней» ноги опущено вниз; руки расставлены выше плеч. Лыжи во время приземления параллельны и максимально сближены. Для выполнения такого приземления требуются высокая координация движений и безупречное равновесие. За невыполнение «разножки» при приземлении снимаются баллы (как минимум по два балла каждым из судей). Длина прыжка приземлившегося спортсмена — это расстояние от края стола отрыва до ступней его ног в момент, когда обе лыжи соприкасаются с землей уже всей своей поверхностью; в случае правильного выполнения положения «телемарк» это расстояние от края стола отрыва до середины расстояния между ступнями ног спортсмена.
Приземляясь на дистанции, соответствующей критической точке (например, для трамплина К125 — это 125 метров), спортсмен получает 60 баллов. Если он пролетел дальше, на эти 60 баллов начисляются, а в случае, если приземлился ближе — отнимаются дополнительные баллы в соответствии с таблицей для оценки дальности прыжка (в зависимости от критической точки):
·       K20 — K24: 4,8 баллов за метр
·       K25 — K29: 4,4 баллов за метр
·       K30 — K34: 4 баллов за метр
·       K35 — K39: 3,6 баллов за метр
·       K40 — K49: 3,2 баллов за метр
·       K50 — K59: 2,8 баллов за метр
·       K60 — K69: 2,4 баллов за метр
·       K70 — K79: 2,2 баллов за метр
·       K80 — K99: 2 баллов за метр
·       K100 — K169: 1,8 баллов за метр
·       K170 и выше: 1,2 баллов за метр

   Пример расчёта оценки по современной методике. В качестве примера возьмём первый прыжок Дмитрия Васильева на большом трамплине в Гармиш-Партенкирхене на соревнованиях в рамках Турне четырёх трамплинов, прошедших 1 января 2013 года.
Характеристики трамплина:
K-точка: 125 метров.
Начисление баллов: ±1,8 баллов за каждый метр дальности прыжка относительно К-точки.
Фактор стартовых ворот g для данного трамплина: ±7,56 баллов за каждый метр.
Фактор поправки на ветер k для данного трамплина: ±9,36 баллов за ветер со скоростью 1 метр в секунду.
1. Дмитрий Васильев прыгнул на 132,5 метров, что на 7,5 метров дальше К-точки. Баллы за дальность этого прыжка составляют: 60+(7,5*1,8) = 73,5 баллов.
2. Оценки судей, полученные Васильевым за этот прыжок: 15,0; 15,5; 15,5; 16,5; 15,5. Лучшая (16,5) и худшая (15,0) оценки отбрасываются, остальные три суммируются. Итоговая оценка судей составляет: 15,5+15,5+15,5 = 46,5 баллов.
3. Тренерским решением Васильев прыгал не из ворот номер 26, как большинство участников, а из ворот номер 25, расположенных на 0,5 метра ниже. Поскольку разгон Васильева стал короче, он получает положительную компенсацию в размере 0,5 * фактор g: 0,5*7,56 = 3,78. Результат округляется до десятых. Таким образом, компенсация составляет +3,8 баллов.
4. Во время прыжка средняя скорость ветра составляла 0,33 метра в секунду в попутном направлении. Поскольку попутный ветер «прибивает» прыгуна к земле, а встречный, напротив, помогает дольше парить в воздухе, то Васильев получает положительную компенсацию за неблагоприятный ветер в размере скорости ветра, умноженной на фактор k: 0,33*9,36 = 3,0888. Результат округляется до десятых. Таким образом, поправка на ветер составляет +3,1 баллов.

5. Наконец, суммируются баллы за дальность прыжка, оценки судей, компенсацию разгона и поправки на ветер: 73,5 + 46,5 + 3,8 + 3,1 = 126,9 баллов. Это и есть итоговая оценка прыжка.

четверг, 28 ноября 2013 г.

Математика в метании диска.

Математика в метании диска.
Метание диска — дисциплина, заключающаяся в метании специального спортивного снаряда — диска, на дальность. Один из древнейших видов легкой атлетики – практиковался ещё в Древней Греции. В современной истории метание диска у мужчин появилось уже на первой Олимпиаде в 1896 году, женщины начали состязаться на Олимпийских играх 1928 года. Математика в метании диска  - очень важная составляющая этого спорта. Соревнования в метании диска проводятся только на открытых стадионах. Метание происходит из огороженного сеткой круга диаметром 2,5 метра, приземлиться диск должен в секторе, который располагается на внутреннем поле стадиона. Этот сектор в ширину составляет 35 градусов. Также в нем, обычно, присутствует разметка по длине броска с интервалом в 5-10 метров вблизи наиболее вероятного места приземления диска и, иногда, отметки мирового рекорда, рекорда соревнований. Вес диска в мужских соревнованиях — 2 кг, в женских — 1 кг. (Для детских и юношеских соревнований применяют боле легкие снаряды). Диаметр диска – 22 см. Диск является практически плоским, говоря точнее, имеет форму линзы. Участники соревнований совершают попытки по очереди. В зависимости от ранга соревнований попыток может быть разное количество. В кубковых стартах попыток обычно 4, в большинстве коммерческих и личных официальных стартов участникам дается 6 попыток. Если участников больше 8, то все спортсмены выполняют 3 попытки, а 6 попыток – только восемь сильнейших спортсменов по результатам трех первых попыток. В официальных стартах, чтобы сократить время проведения финалов, проводятся квалификационные соревнования: устанавливается квалификационный норматив. Попасть в финал можно, выполнив норматив или попав в число 12 лучших, если слишком мало спортсменов смогло его выполнить. Квалификационные соревнования обычно проходят заранее, часто в утренней части соревнований, проходят они в 2 потока. Метали атлеты с возвышения, боковым движением, когда плоскость диска находилась перпендикулярно земле. Это хорошо иллюстрирует знаменитая скульптура Мирона «Дискобол». На первой современной Олимпиаде метали греческим стилем. В 1908 году на Олимпиаде в Лондоне соревнования провели в двух стилях: греческом и вольном (близком к современному). Вольный стиль выиграл по дальности, и в дальнейшем началось совершенствование стиля, при котором в начальном положении вращение диска происходит в горизонтальной плоскости.Сейчас же технику можно описать как полтора поворота с переступанием или поворот в высоком скачке. Таким образом, бросок атлет обычно начинает спиной к сектору, куда полетит диск. При выполнении метательного движения атлеты также придают собственное вращение диску, что позволяет приобрести снаряду дополнительную устойчивость в полёте. В процессе выполнения попытки спортсмен должен оставаться в пределах круга. При выходе из круга до приземления снаряда фиксируется заступ. В процессе полета диск может коснуться сетки – это не карается судьями, но результат такой попытки, конечно, будет хуже. Круг для метаний должен выполняется из металла или другого пригодного материала. Верхний край круга должен быть расположен вровень с землей, вокруг него иметься специальная бровка. Внутренний диаметр круга составляет 2,135 м (±5 мм) в толкании ядра и метании молота и 2,50 м (± 5 мм) в метании диска. Кольцо круга должно быть не менее 6 мм толщиной. Минимальная длина дорожки для разбега (для метания копья) — 30 м, максимальная — 36,5 м, ширина 4 метра. Метание копья выполняется из-за дуги круга с радиусом 8 м. Сектор приземления должен иметь травяное или иное подходящее покрытие, на котором снаряд оставляет четкий след. Во всех видах метаний результат округляется с точностью до 1 см в сторону уменьшения, если измеряемое расстояние не составляет целого сантиметра. Измерение каждого результата производится сразу же после выполнения попытки. Ядро изготавливается из металла. Диаметр его для женщин должен составлять 95-110 мм (при весе 4 кг), а для мужчин 110-130 мм (при весе 7,26 кг). Ядро спортсмены толкают от плеча одной рукой. Перед началом выполнения попытки оно должно касаться или быть зафиксировано у шеи или подбородка, а кисть руки не должна опускаться ниже этого положения во время толкания. Ядро не должно отводиться за линию плеч. Корпус диска должен быть цельным или полым. Диск изготавливается из дерева или другого пригодного материала с металлическим кольцом по краю. В поперечном сечении край обода должен быть закруглен с радиусом приблизительно 6 мм. Обе стороны диска должны быть одинаковыми, без выступов, выемок или острых углов. Метание диска выполняется из огороженного специальной сеткой сектора. Сетка предназначена для обеспечения безопасности зрителей, официальных лиц и других спортсменов. Если снаряд не проходит в створ, попытка считается неудачной.
Цифры и факты
·         Начальная скорость диска у дискоболов-мужчин может достигать 25 метров в секунду.
  • Оптимальным углом вылета диска считается угол в 36-38 градусов.
·         Встречный ветер скоростью до 5 м/с помогает дискоболам. Чем выше скорость встречного ветра, тем меньше должен быть угол вылета снаряда. У не самого техничного спортсмена, который не умеет «попадать в ветер», можно наблюдать поперечные биения диска в полёте и неустойчивую траекторию полета, когда диск заваливается на ребро и быстро падает вниз.
  • Техника метания диска считается крайне сложной, её оттачивание требует многих лет тренировок. Поэтому среди метателей нет спортсменов младше 30 .

Математика в конькобежном спорте

Математика в конькобежном спорте
Конькобежный спорт или скоростной бег на коньках — вид спорта, в котором необходимо как можно быстрее на коньках преодолевать определённую дистанцию на ледовом стадионе по замкнутому кругу. Подразделяется на классический и шорт-трек.
Конькобежный спорт — один из старейших видов спорта. Самое раннее упоминание слова «конёк» можно найти в «Англо-Нидерландском словаре» Гемаха (1648). Самые древние коньки, обнаруженные археологами, принадлежали киммерийцам — кочевому племени, жившему 3200 лет назад в Северном Причерноморье.
Математика скорости. Кто хочет стать хорошим конькобежцем, тот должен подружиться с математикой. Чтобы достигнуть высокой скорости и одержать в состязаниях победу, нужен точный расчет. Ты должен думать не только о сопернике, с которым бежишь бок о бок по ледяной дорожке, но и о невидимом противнике – времени. Ты как бы соревнуешься со стрелкой секундомера. Чтобы одержать в состязании победу, необходимо произвести сложный расчет, составить график бега, заранее решить, за сколько секунд следует пройти круг, два круга, когда подойти к финишу. Иногда тебе будет казаться, что ты обманул время. Чувствуя избыток сил, ты, быть может, пробежишь первые сотни метров быстрее, чем было намечено по графику. Но зато на последние десятки метров сил наверняка не хватит. Плохо рассчитал – в результате проигрыш.
Известно, что методами математической статистики устанавливают перспективность спортсменов, условия, наиболее благоприятные для тренировок, их эффективность, обрабатывают показания датчиков, контролирующих нагрузки спортсменов.
Роль тренера в этом спорте с точки зрения математики очень важна. С 70-х годов XX - го века Ю. А. Барышников  в Коломенском государственном педагогическом институте продолжил свою работу тренера-педагога, начатую  в Коломенской спортивной школе по конькобежному спорту «Комета» и в сборной студенческой команде СССР. Им сформированы эталонные таблицы наблюдений за результатами спортсменов-конькобежцев и получен статистический материал для приложения математических методов к обработке эксперимента. Получены экспериментальные данные по подготовительному тренингу. По результатам обработки их производился отбор юных конькобежцев  в команду спортсменов при различных условиях и уровнях биологического созревания. Использование факторного анализа результатов позволило эффективно управлять тренерско-педагогической деятельностью; вырабатывать оптимальную систему тренировок, строить прогнозы технического мастерства юных спортсменов и их кондиционной подготовленности в любой момент тестирования. Применение законов физики и математики привели Ю. А. Барышникова в 70-е годы к определению понятия резонанса в конькобежном спорте, а многолетние исследования  логично привели к  алгоритму теоретико-практической деятельности тренера и педагога по конькобежному спорту. Применение этого алгоритма позволило вырастить чемпионов международного уровня (например, братьев Муратовых).
Этот алгоритм расчета характеристик системы тренировок  и тренировок с отягощениями использует центральную числовую величину, которая является коэффициентом для определения времени пробегания круга с различной интенсивностью усилий юных конькобежцев. Она вычисляется по установленной формуле, опубликованной в различных работах (в том числе в центральной печати), начиная с 1982 года. Формула вычислений коэффициентов и алгоритм тренировок уже несколько десятилетий известны спортивной научной общественности, опубликованы в 1993 году и применяются восприемниками методологии и последователями  Ю. А. Барышникова.
Поэтому на дистанции 500 м у всех спортсменов КУ=100%. На дистанции 500 м среднедистанционная скорость берется без учета стартового отрезка 100 метров, на дистанции 1000 м - без учета стартовых 200 метров, на дистанции 1500 м - без 300 метров, на дистанции 10000 м - без стартового круга. В 2008 году Ю. А. Барышниковым и М. С. Веселкиным рассмотрены, проанализированы и опубликованы показатели соразмерности специальной физической подготовленности у ведущих конькобежцев мира и России. Получена таблица, содержащая показатели скоростей и КУ скоростных возможностей Э. Хайдена, С. Крамера, X. Бокко, Э. Фабриса, И. Скобрева, Е. Лаленкова (которая четко предсказала возможное распределение чемпионских мест).
Схема дорожки на 400 метров

Схема разметки для шорт-трека
Дистанция
Имя
Страна
Результат
Дата
Место
Средняя скорость
500 м
34.03
9 ноября 2007
52.89 км/ч
500 м × 2
68,31
15 марта 2008
52,70 км/ч
1000 м
1:06.42
7 марта 2009
54.20 км/ч
1500 м
1:41.04
11 декабря 2009
53.44 км/ч
3000 м
3:37.28*
5 ноября 2005
49.71 км/ч
5000 м
6:03.32
17 ноября 2007
49.54 км/ч
10000 м
12:41.69
10 марта 2007
47.26 км/ч
Командная гонка
(8 кругов)
3:35.60
16 ноября 2013
53.43 км/ч
Спринтерское многоборье
136.790 очков
26-27 января 2013