فیزیک چیست ؟

فیزیک یکی از شاخه های مهم ” شاید مهم ترین ” علوم طبیعی بوده و بررسی تمام پدیده های طبیعی را به نحوی زیر پوشش خود قرار می دهد . علم فیزیک در مطالعه عناصر تشکیل دهنده ماده یا جسم مادی و عمل متقابل این عناصر غیر قابل انکار و بررسی چنین برهم کنشها ، خواص جسم مادی را در پیش روی ما قرار داده و دسترسی به مجهولات پدیده های طبیعی را آسان می کند . فیزیک علاوه بر بررسی ساختار جسم مادی و عوامل تشکیل دهنده آن ، ارتباط نزدیک با سایر علوم طبیعی در رشته و بعنوان یک پدیده بنیادی در تمامی پژوهشهای علمی کاربرد وسیعی را به خود اختصاص می دهد . بررسی اوضاع و احوال علومی نظیر انرژی ، نور ، مکانیک ” جامدات و سیالات ” شیمی ، نجوم ، زمین شناسی بدون استفاده از فیزیک امکان ندارد

شاخه های سنتی فیزیک

تا پایان قرن نوزدهم و شروع قرن بیستم ، حیطه عملیات علم فیزیک را در علومی نظیر ، مکانیک ، ترمودینامیک ، الکتریسیته ، مغناطیس ، صدا و نور خلاصه می دانستند . مثلا ،مکانیک را علم الحرکات و نور را برای دستیابی به علم اپتیک و صدا و شنوایی را برای دسترسی به علم اکوستییک و الکترومغناطیس را بعنوان رابط با تمامی شاخه های ذکر شده بکار می گرفتند . علم مکانیک بعنوان شاخص ترینن رشته های علم فیزیک بکار گرفته شد و بسرعت توسعه یافت و بهه دو بخش استاتیک ودینامیک تقسیم گردید. قوانین بیشماری در ارتباط با استاتیک و دینامیک مطرح شد که اغلب آنها امروز نیز در فعالیتهای علمی ـ صنعتی ـ ورزشی مورد استفاده قرار می گیرند ” در مقالات آتی به این قوانین و کاربرد آنها در ورزش اشاره خواهد شد “. در شروع قرن بیستم دیدگاه ها نسبت به علم فیزیک دستخوش دگرگونی گردید و شاخه جدیدی بنام فیزیک نوین خصوصا بررسی انرژی هسته ای بدان اضافه شد . این تغییرات بیشتر تحت تاثیر اندیشه های نوین ، ستاره تابناک و جاویدان عالم فیزیک یعنی ” آلبرت انیشتین ” قرار داشت . انیشتین دیده فیزیک دانان ، عالمان و دانشمندان را نسبت به فضا ، زمان و سرعت و حرکت بکلی دگرگون ساخت و مسایل پیچیده نیروی جاذبه ومعماهای کهکشانها را حل نمود . کارهای علمی انیشتین و معادلات و برداشت او از نیروی جاذبه ” که بنحو چشم گیری با تعریف نیروی جاذبه نیوتن اختلاف دارد ” زمان فعلی را پوشش میدهد و قوانین ارایه شده او برآینده جهان تاثیر خواهد گذاشت . ثقل انیشتینی یا ” نسببیت عام ” همانطوری که بر اجرام سماوی و اقمار و ستارگان و سفینه ها اثر میگذارد ، مطمینا رشته های مختلف ورزش را متحول و متاثر خواهد کرد . چرا که سرعت در بیدار کردن انرژی نهفته اجسام رل اساسی بازی می کند و این مهم در فرمول E= mc انیشتین بیان شده . می دانیم سرعت و شتاب در کسب رکوردهای بالا رل اساسی را بازی می کند و کسب انرژی بالا توسط”        ورزشکار ” یعنی فرمول انیشتین  قادر به خلق رکوردهای غیر قابل باور در سالهای ۲۵۰۰ یا ۳۰۰۰ میلادی خواهد بود.

 . البته آنچه در رابطه باانرژی نهفته و سرعت گفته شد ، می تواند بعنوان خیال پردازی تلقی شده ، ولی آینده رکوردهای حیرت انگیز در رشته های گوناگون ورزشی بستگی به سرعت و جذب انرژی دراین راستا دارد . بهر صورت با بکارگیری و استفاده از ثقل انیشتینی و حذف ثقل نیوتنی ” به هر حال در مقابل ثقل انیشتینی قابل هضم نیست ” کار رکوردها و ورزش نیز بهمین جا ختم نمی شود ایجاب می کند در هر زمان ، به هر صورت فیزیک نوین اصول و مبانی و تفکرات قبلی دانشمندان علوم ریاضی ـ فیزیک مورد بررسی قرار گرفته تغییرات جدید بکار رود                                                                                                                      

پیدایش علم مکانیک زیستی یا بیومکانیک در ورزش

در سالهایی اخیر برای تجزیه و تحلیل حرکات جسمانی موجودات زنده خصوصا انسان ” بیش از همه حرکات ورزشی ” دانشمندان پس از بحث هایی طولانی به واژه بیو مکانیک یا مکانیک زیستی رو آوردند . در حقیقت بیو مکانیک نیز شاخه ای از علم مادر یعنی فیزیک است و همان قوانین در این رشته نیز صادق می باشد .

تعریف علم بیومکانیک

در رابطه با تکنیکها ومهارتهای ورزشی ، بیو مکانیک باین شرح تعریف می شود :

بیو مکانیک علمی است که با بکارگیری قوانین فیزیک و مکانیک در حرکات ورزشی و فعالیت های روزمره انسان و تجزیه و تحلیل عمل و عکس العمل نیروهای داخل و خارجی بر بدن انسان وتاثیرات نهایی این نیروها صحبت می کند .

مکانیک زیستی یا بیو مکانیک چه تغییراتی در روشها و فنون ورزشی ایجاد کرده :

بطور کلی کاربرد قوانین علم بیو مکانیک یا مکانیک زیستی در ورزش وتکنیکهای مربوطه موجب تغییرات شگرف و باورنکردنی شده . مثلا ، تغییر در حرکات کلاسیک وزنه درر حرکات کلاسیک وزنه برداری و برگزیدن ” استیل چمباتمه ” و کشش های انفجاری ” کشش با شتاب بالا ” رکوردهای این ورزش سنگین را بنحو چشم گیری تغییر داده ، ضمنا موجب دگرگونی پایه ای در تکنیک های آن گردیده .

رابطه علم فیزیک با ورزش

فیزیک اساس و بنیاد اکثر علوم طبیعی است و در زمینه های گوناگون علمی کاربرد دارد . ورزش نی از این قاعده مستثنی نیست و بدون استفاده از قوانین فیزیک هیچ یک از فرآیندهای ورزشی قابل تجزیه و تحلیل نیستت . یکی از شاخه های پر ارزش فیزیک ، مکانیک است که در تمام زمینه های ورزشی بصورت پایهای وو گسترده بکار می رود ” در مقالات آینده تک تک آنها با ذکر مثال ورزشی عرضه می شوند ” . برای ایجاد ارتباط بیشتر بین ورزش علمی و علم مکانیک تعریف هر دو را بشرح ذیل ارایه می کنیم . مقایسه این دو تعریف می رساند که چقدر ورزش علمی به علوم مربوط به فیزیک وابسته است .

تعریف علم مکانیک

علم مکانیک علمی است که در رابطه با حرکت و تاثیر نیروها بر اجسام صحبت می کند .

تعریف علم ورزش

علم ورزش علمی است که ، در ارتباط با بکارگیری نیروی عضلانی ورزشکار و انتقال آن توسط تاندونهای ماهیچه به اهرمهای بدن او حرکت و جنبش آنها را باعث شده و فعالیتهای ورزشی به سرانجام می رسد یا نیروهای واقعی ورزشکار که نیروی عضلاننی می باشند ، بر اجسام که می تواند وسایل ورزشی و غیره باشد اثر کرده و تحرکات اهرمها را بدنبال می آورد وموجب تکامل حرکت ورزشی خواهد شد . این دو تعریف بسیار شبیه می باشند و میی رساند چقدر قوانین فیزیک ورشته های مربوط آن در تکنیکهای ورزش موثرند .

همین طور زمانیکه سرعت و قدرت و نرمش و کم نیاوردن نفس در کشتی آزاد فرنگی با ضوابط و قوانین جدید اعمال گردید ، این دو ورزش از حالت خسته کننده و بی تحرک به ورزشی فعال و صاحب سبک و تکننیک و جذاب مبدل گردید یا زمانیکه مقررات شنا در برگشت تغییر کرد بطور وضوح بر روی رکوردها اثرات عمیق گذاشت. این مسیله در پرش ارتفاع با بکارگیری نیزه های فایبر گلاس و قابل انعطاف نیز معجزه کرد اما در این میان کوچ ها و مربیان با بروز چنین تغیرات غیر قابل پیش بینی روبرو و غافل گیر شدند ، ولی کلاسهای توجیهی ـ آموزشی و تیوریک ـ عملی این نقیصه را نیز جبران ررکد . علم بیو مکانیک مربیان و مدرسین ورزشی را در تجزیه وتحلیل علمی حرکات ورزشی یاری داده و آنها را در اجراء تکنیک ها و فنون علمی حرکات ورزشی یاری داده و آنها را در اجراء تکنیک ها و فنون علمی راهنمایی و تصمیم گیری را برایی آنان آسان تر می کند .

مثلا در وزنه برداری استفاده وسیع از قوانین بیو مکانیک و مکانیک در حرکات کلاسیک و آموزشی جنبه های فنی ـ تکنیکی این دو حرکت بعهده مربی است . این مربیان در سطح خیلی پیشرفته باید دانش بیو مکانیک وقوانین مربوط به آنها را جذب کرده و بکار گیرند . نقطه شروع جذب این دانش علمی بدون شک دانشکده های ورزش است . این دانشکده ها بجایی واحد های درسی غیر ضروری ، باید دروس فیزیک و بیو مکانیک وریاضیات مربوطه را جدی گرفته ، علاوه بر واحدهای تیوریک ، آزمایشگاههای آنها را که به شکل عملی چگونگی کاربرد قوانین فیزیک و بیو مکانیک در ورزش را نشان می دهند ، بر پا و تجهیز نمایند . آنچه ارزش علم بیو مکانیک را هر چه وسیع تر نمایان می کند ، بهبود بخشیدن بر تکنیکها و رکورهای ورزشی است و سرانجام شکوفایی استعدادهای نهفته نوآموزان ورزشکار است که از وظایف مربی بحساب می آید

مثالی برای رابطه ی فیزیک و ورزش

فوتباليستی را در نظر بگيريد كه هنگام ضربه زدن به توپ فقط از عضلات دو قلوي پاي خود استفاده مي كند. اين فوتباليست هنگام ضربه زدن به توپ از دو عضله استفاده ميكند و اگر قدرت وارد كردن انرژي اين دو عضله را 100نيوتن در نظر بگريم توپ او با سرعت مثلا40 كيلومتر در ساعت حركت خواهد كرد.حالافوتباليست ديگري را در نظر بگيريد كه هنگام ضربه زده علاوه بر استفاده از عضلات ساق پاي خود،از عضلات ران نيز استفاده مي كند.
اين شخص علاوه براينكه عضلات بيشتري استفاده مي كند نيروي بيشتري را برروي توپ وارد مي كند (200نيوتن)در نتيجه سرعت توپ او با 60يا 80كيلومتر در ساعت حركت خواهد كرد .ودر نهايت شوت او براي دروازبان حريف مشكل ساز خواهد بود
مي بينيد كه استفاده بسيار ساده وپيش پا افتاده اي از علم فيزيك در مثال بالا يك فوتباليست را از نظر قدرت شليك توپ به حد بالايي مي رساند .پس مي توان نتيجه گرفت كه علم در ورزش بي تاثير نيست.براي توجه بيشتر مثال زير را در نظر بگيريد:اسكي بازي را در نظر بگيريد كه در حدود60كيلو گرم وزن داشته و در مسابقه اسكي مارپيچ المپيك شركت كرده است ،قانون نيروي ثقل و وزن كه در فيزيك به صورت تئوري در كتاب ها مطرح شده است اين شخص را بر اثر نيروي كشش زمين ونيروي گرانش وطبق فرمول زير نيروي خاصي را بر او وارد مي كند.واو را از كوه به سمت پايين مي كشد ونيرويي كه هر دو جرم را به سمت يكديگر مي كشاند نيروي گرانش نام دارد ونيز ربايش زمين را بر يك جسم ،وزن ان جسم يا نيروي گرانش مي گويند و مي دانيم وزن با جرم فرق مي كند نتيجتا وزن اين اسكي باز طبق قانون زير برابر است با 60كيلو گرم ونيروي واردشده بر اوبرابراست با:

W=60(kg)*10(n/kg)=600N

ورزشكار ديگري را در نظر بگيريد كه وزن او اصطلاحا 100كيلو گرم باشد و نيروي وارد شده بر او برابر است با:

W=100(kg)10(n/kg)=1000N

نيرويي كه شخص دوم را به پايين مي كشد، حدودا400نيوتن از نيروي شخص اول بيشتر است .در نتيجه سر عت نفر دوم نيز به مراتب بيشتر خواهد شد.بنابراين شانس موفقيت نفر دوم در صورتي كه داراي فاكتور هاي مشترك ديگر مثل داشتن اسكي هايي با كيفيت يكسان وغيره ،براي پيروزي در مسابقه بيشتر است.اكنون كه تا حدي به نقش علم فيزيك و تاثير موثر بر ورزش اشنا شديد وقت ان است كه شاخه هاي مختلف ان را برسي كرده و نقش هر كدام را در ورزش روشن كنيم .

پرتوهاي نوري و قوانين شكست نوري

هنگامي كه نور به يك محيط شفاف وارد ويا از آن خارج مي شود،ممكن است پرتو هاي نور شكسته شوند واثر هاي جالب و گاهي زيبا را پديد مي اورند.مثلا اگر به يك سكه در ته ليوان نگاه كنيد سكه بالا تر از محل واقعي خود به نظر مي رسد. يا وقتي كه يك قاشق را بطور مايل در ليوان آب فرو مي بريد ان را در محل ورود به اب شكسته مي بينيد.وقتي نور بطور مايل از يك محيط شفاف وارد محيط شفاف ديگري مي شود ،هنگام عبور نور از سطح جدا كننده دو محيط مسير ان تغيير مي كند . اين پديده را شكست نور مي گويند.علت شكست نور اختلاف سرعت در دو محيط است اگر نور از خلا وارد محيط شفاف شود و سزعت نور در خلا و محيط را به ترتيب باCوVنشان دهيم ،ضريب شكست عبارت خواهد بود از :

N=C/ V

بيشترين كابرد اين تكنيك در ورزش براي ساخت عينك هاي شنا و غواصي مي باشد.
عينك غواصي در هوا داراي ديد تار مي باشند ولي در آب با اصل ضريب شكست توسط محيط اب داراي ديد صاف و شفاف مي شوند.روي اين اصل شناگران با اينگونه عينك ها مي توانند كف استخر را به خوبي ببينند .خط هاي سفيدي كه در ته استخر كشيده مي شوند باعث مي شوند تا شناگران در مسير خود قرار بگيرند وبه مسير ديگر ورزشكاران وارد نشوند و با چشم غير مسلح و با عينك مخصوص شنا اين خط ها ديده نمي شوند.همچنين شناگران قادرند به خوبي با اين عينك ها حريفان خود را زير نظر داشته باشند.

تجزيه پرنوهاي نوري و رنگ هاي مختلف نوري وداستان عدسي ها

نور سفيد به وسيله منشور مي تواند تجزيه شود ومثل عينك هاي آفتابي و مه شكن ومخصوص براي رشته هاي اسكي ،قايقسواري،موج سواري و… استفاده مي شوند.ونيز عدسي ها اشكالي هستند كه جسم را نزديك تر يا دورتر نشان مي دهند.از اين قضيه بيشتر در ورزش شكار استفاده مي شود (ساخت دوربين هاي قوي)

بازده زمانی

در بسياري از موارد به جاي دانستن لحظه شروع يك رويداد،نياز به اندازه گيري مدت زمان آن رويداد داريم.مدت زمان بين شروع رويدادرابا T1ولحظه پايان يك رويداد را باT2نشان دهيم،بازده زماني برابر T2-T1استكه آن را با Tنشان مي دهيم. T= T2-T1اين مسئله به صورت آشكار در ورزش هايي كه نقش زمان وتايم گيري در آن مهم است مطرح مي باشد .مثل ورزش دو ،دو چرخه سواري و ورزش اسكي.البته در بيشتر اين ورزش ها شروع حركت يا T1با زمان صفرمحاسبه مي شود و اين ثبت زمان T2است كه با كرنو متر هاي پيشرفته اندازه گيري مي شود.

نيرو

ما همواره بدون آنكه توجه كافي داشته باشيم ،نيروهايي را كه هل مي دهند ومي كشند ويا اجسام را به حركت وا مي دارند ويا حركت آنها را كند ميكنند ،به سهولت مي توان شناخت.اما نيروهايي كه در اجسام در حا ل تعادل ،مثل اجسام ساكن وارد مي شوند ،كمتر آشكارند.نيرو به كمك اثر هايي كه بر يك جسم مي گذارند مي شناسيم و توسط همين اثرها مي توانيم توصيف كنيم.اثرهاي نيرو عبارتند از:نيرو مي تواند جسم را به حركت وا دارد. نيرو مي تواند عامل ترمز وايستادن جسم باشد. نيرو مي تواند عامل مخرب باشد يعني مي تواند موجب فشرده شدن ويا له شدن جسم شود.نيرو جهت جسم را نيز عوض مي كند .نيرو مي تواند ماهيت جسم را نيز عوض كند . نيرو مي تواند جسم را خم كند و يا بطور كلي تغيير شكل مي دهد. نيرو مي تواند اثر نيروهاي ديگر را كه بر يك جسم ساكن وارد مي شوند را خنثي كند واز حركت جسم جلوگيري كند نيرو مي تواند سبب چرخش جسم شود. نيرو ها بر حسب اثرهاي آن نام گذاري مي شوند.نيروي مالش (اصطكاك)، نيروي كشش نخ،نيروي شناوري ، نيروي كشساني و…
در اينجا با بعضي از نيرو ها آشنا ونقش هر كدام را در ورزش برسي مي كنيم.

نيروي گرانش
نيرويي كه دو جرم مشخص بر يکديگر وارد مي نمايند را نيروي گرانش مي گوييم.لذا به ربايش زمين بر يك جسم وزن آن جسم يا نيروي گرانش ميگويند.در ورزش اين نيرو گاهي مفيد و گاهي مضر است.مثلا در ورزش اسكي اين نيرو نقشي مثبت داشته و موثر است.اسكي كه اصول اوليه آن بر پايه حركت ورزشكار با اسكي از كوه به سمت پايين است.نتيجتا هر اسكي باز كه سنگين تر است، با سرعت بيشتري به سمت پايين كشيده مي شود.طبق فرمول زير :

W=جرم(kg)10(n/kg)

در نتيجه اين نيرو براي ورزش اسكي مثبت و مفيد است .ولي در ورزش پرش ارتفاع كه ورزشكار با پريدن از سطح زمين انرژي خود را صرف غلبه برنيروي گرانش زمين مي كند ،طبق فرمول:

W=جرم*10

اين در خلاف جهت حركت ورزشكار قرار دارد به عنوان نيروي مزاحم به حساب مي آيد .پس در رشته اسكي هر كسي كه سنگين تر است سرعت بيشتري دارد وبر عكس در ورزش پرش ارتفاع هر كس كه سبكتر است موفق تر خواهد بود وبهتر مي تواند بپرد

نيروي كشسانی
وقتي فنري را مي کشيم يا فشرده مي كنيم ،فنر دست ما را مي كشد يا مي راند.به نيرويي كه فنر كشيده يا فشرده اعمال مي كند نيروي كشساني فنر مي گوييم.اين نيرو درورزش كارايي چنداني نداشته ،به جز در موارد خاص.در ورزش از اين نيرو به صورت دستگاه هاي بدن سازي كه با فنر هاي مخصوص كار مي كند، استفاده مي شود.

نيروي مالش

به نيروهاي بين سطح تماس بين دو جسم كه با سطح تماس موازيند وبا حركت دوجسم بر روي هم مخالفت مي كنند نيروي مالش(نيروي اصطكاك)مي گويند.اين نيرو به جنس هاي سطح تماس وصافي وزبري آن بستگي دارد و متناسب با نيروي عمودي است كه دو سطح تماس را به هم مي فشارد.اين نيرو در ورزش بسيار تاثير گذار مي باشد.اين نيرو تاثير خودرا به صورت مثبت و منفي مي گذارد.يعني اينكه اين نيرو براي رشته هاي ورزشي هم مفيد و هم مضر است.
مثلادر ورزش هاي: لوژسواري ،شنا واسكي و….يك عامل مزاحم به شمار مي رود.ولي در ورزش هايي مثل تنيس واليبال فوتبال و…نيروي اصطكاك عامل پايداري ورزشكار در سطح زمين به شمار مي آيد و در جهت مثبت فعاليت ورزشكاران قرار دارد.اصطكاك در عامل پايداري ورزشكار در سطح زمين به شمار مي آيد ودر جهت مثبت فعاليت ورزشكاران قرار دارد. اصطكاك در ورزش لوژسواري باعث مي شود نيروي مزاحم وترمز كننده بين تيغه هاي لوژو يخ ايجاد شود ودر نتيجه از سرعت لوژسوار كاسته شود،براي رفع اين مزاحمت مربيان ومتخصصان تيم هاي ورزشي با ساخت تيغه هايي كه كمترين سطح زبر رادارا مي باشد (بسيار تيز وصيقلي)مي باشد در زير لوژهاي ورزشكاران نصب مي كنند.در ورزش اسكي كه تماس بين كف اسكي و برف عامل ايجاد اصطكاك است وتا حدودي از سرعت ورزشكاران جلوگيري مي كند ،به صورت تجربي به اثبات رسيده كه اگرورزشكار واكس مربوط به هر برف (دماي برف معيار واكسها مي باشد)را به ته اسكي خود بزنند اسكي با سرعت بيشتري به دليل رفع نيروي اصطكاك بين كف اسكي و برف حركت خواهد كرد.در ورزش شنا نيز نيروي اصطكاك بين آب وبدن شناگر عامل مزاحمي براي سرعت او محسوب مي شود.اينگونه مشكلات را كه مي توانندمانعي براي رسيدن ورزشكاران به سرعت ايده آل ومناسب باشند را فيزيك به آساني حل كرده است. دانشمندان فيزيك با درست كردن لباس هاي شنا (مثل پوست فك ها كه سطح اصطكاك را به ميزان نسبتا زيادي پايين مي آورند)باعث شدند عامل مزاحم نيروي اصطكاك در ورزش شنا به حداقل برسدو همين كشف تا حدودي ركود سرعت شنا را بالا برده است.در ورزش هايي مثل تنيس و واليبال كه ورزشكار بايد با پاهاي استوار در سطح زمين به جابجايي بپردازد وبتواند خود را كنترل كند واز ليز خوردن در سطح صاف سالن جلوگيري كند حالتي كاملا بر عكس شنا واسكي وجود دارد به همين دليل در اين ورزش ها به نيروي اصطكاك بيشتر نياز داريم ونتيجتا متخصصين وصاحب كارخانه هاي معروف كفش هايي ساخته اند كه بتوانند نيروي اصطكاك بين كفش وزمين چندين برابر كند.

نيروي مقاومت شاره
نيرويي كه با حركت جسم مخالف حركت مي كند نيروي مقاومت ناميده مي شود.نيروي مقاومت هوا بر يك اتومبيل نمونه اي از اين نيرويست كه با افزايش سرعت اتومبيل افزايش مي يابد.علمي است در فيزيك كه در آن نقس اصطكاك هوا وبرخورد غير مفيد هوا با ورزشكار ويا وسيله نقليه به كار گرفته توسط ورزشكار را به ما نشان مي دهد…از اين علم براي شكل وسايل ورزشي و همچنين فرم تكنيكي ورزشكار به حالت مناسب آئروديناميك استفاده مي شود.وسايل ورزشي مثل دوچرخه،اسكي،لباس هاي ورزشي به نحوه اي طراحي مي شوند كه كمترين بر خورد با هوا را داشته باشند.كه اغلب دوچرخه سواران با اين تكنيك روي دو چرخه قرار مي گيرند براي اينكه برخورد هوا با ورزشكاران به حداقل برسد.

نيروي ارشميدس

به اجسام شناور يا غوطه ور در يك جسم نيروي به سوي بالا وارد مي شود اين نيرو بيشترين كارايي خودرا در ورزش هاي آبي مثل :شنا،واترپلو،قايق سواري و……داردواز آن براي شناور ماندن بهتر بر سطح آب استفاده مي شود

نيروي ارشميدس تكنيك پياده شدن اصول و مباني مربوط به ورزش وانجام دادن حركت درست وموثر مربوط به هر رشته ورزشي مي باشد.تكنيك يعني نشان دادن عملي مباني تئوري كه مربي يا آموزگار ورزش براي ورزشكار بيان كرده است.تكنيك با علم فيزيك در ارتباط است.تكنيك زاييده شاخه هاي مختلف فيزيك مي باشد.تكنيك يعني به كار گيري فكر در ورزش.ورزشكار تكنيكي كسي است كه زيرك و با هوش باشد.واز فكر خود بهتر بتواند در ورزش استفاده كند.در ورزش بوكس يكي از تكنيك هاي مطرح وموثر اين است كه بوكسر ضربه هوك خود را از انتهاي كتف وبا استفاده از چرخش كمر بر حريف وارد ميكند.در اين تكنيك كوچك ولي مهم چند نكته علمي در مورد فيزيك نهفته است :1-هنگامي كه بوكسر ضربه خود رابه به وسيله كتف باشوك مي زند از اصل اهرم استفاده مي كند تا بتواند نيروي بيشتري مضاعف برنيروي بازووساعد برحيف وارد كند.2-چرخش كمر وايستادن روي پنجه پاي عقب در هنگام ضربه هوك قانون برايند نيروها را تداعي مي كند.بوكسر توسط اين چرخش يك نيروي مضاعف را بر نيروي بالاتنه مي افزايد.در ورزش اسكي تكنيكي بنام شوس (حالت تخم مرغي) وجود دارد.اين تكنيك دقيقا با رفغ نيروي شاره هوا به كار مي رود.زيرا در اين حالت اسكي باز حالت آئروديناميكي موثر وزيبا را در بدن خود به نمايش گذاشته وبه سرعت خود مي افزايد وبا زمان كمتري مسافت را مي پيمايد.

قوانين حركت

بيشتر رشته هاي ورزشي بر اساس پيموده شدن مسافت براي ورزشكار با سرعت بيشتر سنجيده مي شوند.مسابقه هايي مثل دوميداني،دوچرخه سواري ،اتومبيل راني و قايق راني و…كه در آنها ورزشكار مسافت تعيين شده را مي پيمايد سرعت در پيروزي ورزشكار عامل اصلي مي باشد.جهان پر از اجسامي است كه نسبت به ما در حركتند .حركت وسرعت برخي از اين اجسام كه ساخته دست انسانند مانند:اتومبيل، دوچرخه ها، اسكي، لوژ، موتور، قابل كنترل اند و براي ميادين ورزش به كار مي روند ثبت واندازه گيري سزعت براساس واحد زمان مساوي است با برنده شدن.حركت ها با همديگر فرق مي كنندحركت بر روي خط (حركت يك بعدي )نوعي حركت ساده است ولي حركت بر روي منحني (حركت دو بعدي )مانند حركت بر مسير دايرهاي پيچيده تر است.
قوانين حركت در ورزش به صورت شتاب افزايش سرعت چگونگي برقراري تعادل در حركت روي مسير منحني ترمزهاي اضطراري وكلا افزايش ركود سرعت در واحد زمان نمايان شده است.سرعت عبارت است از:جا به جايي متحرك در واحد زمان .

مثال:دريك مسابقه شنا100متري شناگرطول000/50متري استخررا در يك رفت وبرگشتدر مدت 00/56ثانيه پيموده است.اگر بتوانيم سرعت شناگر را در سرعت رفت و هنگام برگشت جداگانه حساب كنيم ضعف او را در مسير نشان دادهايم زيرا با افزايش و كاهش سر عت ضعف او نمايان خواهد شد .

زمان رفت 27ثانيه زمان برگشت29ثانيه

اين ورزشكار در هنگام رفت سرعت بيشتري داشته است و هنگام برگشت سرعت او كم شده است.با يك فرمول ساده اما مهم مربي مي تواند شاگردان خود را از نظر رفتار سرعتي در هنگام تمرين يامسابقه به خوبي كنترل كند ونكته هاي لازم را به موقع در موردنحوه حركت وسرعت ورزشكار به او بگويد وضعف ورزشكار را در مسير ها برسي كند.

شتاب

تغييرات سرعت را براي يك محرك در هنگام حركت شتاب مي نامند.شتاب در ورزش بسيار مهم مي باشدزيرا هنگامي كه ورزشكار در ميادين رقابتي نياز به افزايش سرعت داردبايستي به سر عت خود شتاب دهد تا سرعت خود را افزايش دهد.ورزشكاراني كه قوانين شتاب را به خوبي مي شناسد وآن رابه صورت عملي تجربه كرده اند،مي توانندبه نحو احسن از آن سود ببرند.اكثر ورزش هايي كه درآنهاركودزماني باعث بردوباخت مي شود مثل دوميداني،دوچرخه سواري اسكي و…شروع حركت ورزشكاران استارت ناميده مي شود.استارت در ورزش نقش شتاب را در عامل محرك بازي مي كند.در اينگونه ورزش ها اگر ورزشكار از استارت قوي وجهت دهنده و انفجاري وبا قدرت بالا برخوردار باشد شتاب بيشتري به سرعت خود خواهد داد.طبق فرمول:
اگر ورزشكار بعداز اعلام شروع مسابقه كه زمان صفروسرعت نيز صفر باشد با استارت زدن خوب وقوي سرعت خودرا مثلا به 60kmبرساند،درزمان كمتري(يعني استارت سريع وانفجاري) تايم او به 3ثانيه برسد شتاب او برابر خواهد بود: 20 متر بر مجذور ثانیه
هرچه اين شتاب در ابتداي مسير بيشتر باشد (مثلا سرعت60km)عاملي خواهد شد تا او بسياري از جريان خود را پشت سر بگذارد.
ولي نبايستي از عوامل فيزيولوژيكي و قوانين ديگر فيزيك در هنگام طي مسير براي افزايش بهروري از سرعت چشم پوشي كنيد.

حركت بر مسير دايره اي

اين گونه حركت در ورزش به هنگام برخورد با مسير پيچدار و خمدار ديده مي شود. در اين گونه مسير ها قوانين سرعت وشتاب با قوانين سرعت وشتاب روي خط راست كاملا متفاوت مي باشد .
سرعت زاويه اي،سرعت متحرك را به جاي اين كه به وسيله پيمودن مسافت برحسب متر حساب كند،براساس پيمودن مسافت برحسب زاويه طي شده هر پيچي كه در مسير قرار دارد تعيين مي كند.

اين گونه براي ورزش تنها از نظر كاهش سرعت در هنگام عبور از مسير پيچ ها و چگونگي برقراري تعادل در سرعت بالا هنگام عبور از پيچ ها مطرح مي باشد. زيرا تكنيك هايي كه در هنگام عبور از مسير پيچ به كار مي رود در راستاي افزايش سرعت همراه با تعادل مي باشد.

شتاب ونيروي جانب مر كز

اين نيرو را همه ما هنگام عبور ماشين از پيچ ها تجربه كرده ايم.هنگامي كه ماشين به سمت چپ مي پيچد ما نا خود آگاه به سمت راست كشانده مي شويم. اين نيرو دقيقا همان نيروي جانب مر كز مي باشد.اين نيرو يك نيروي مزاحم محسوب مي شود و در رشته دو چرخه سواري در پيست هاي دايره با ايجاد شيب عرضي آن را خنثي كرده اند.

قوانين نيوتن و ورزش

قانون اول نيوتن
هر جسمي حالت سكون ويا حركت مستقيم الخط يكنواخت را ادامه مي دهد مگر آنكه نيرو يا نيرو هايي از خارج بر آن اثر كنند. در اين قانون دو نكته اساسي وقابل توجه نهفته است كه در ورزش به كار مي رود :
1-حفظ حالت سكون بر اثر وارد نشدن نيرو كه براي بيشتر ورزشكاران و ورزش ها مضر مي باشد.
2-براي حفظ سرعت نياز به خرج انرژي و صرف توان بيشتري داريم.
در قسمت دوم انچه نمايان است و و براي ورزشكاران حائز اهميت است اين مطلب است كه ورزشكار بايستي انرژي خود را در طي مسير حفظ كند تا بتواند در طي مسير به طور موثر در تمامي لحظه ها آن را به كار ببرد ودچار كاهش انرژي نشود وبه قول ورزشكاران در هنگام ادامه مسير كم نياورد.

اينرسی
به نيرويي كه در ابتداي حركت براي به حركت در آوردن جسم براي غلبه بر نيروي گرانش زمين اعمال مي شود نيروي اينر سي گفته مي شود.ورزشكاران عزيز بايستي بدانند كه اگر قهرماني داراي وزن بيشتري باشد بايد نيروي بيشتري از ورزشكاران ديگر در ابتداي مسير بر غلبه نيروي گرانش واينر سي خرج كند تا بتواند به شتاب اوليه مطلوبي دست يابد و به اصطلاح هركه بامش بيش برفش بيشتر خواهد بود. چه اگر او بتواند بر اينرسي غلبه كند موفقتر خواهد بود.

قانون دوم نيوتن
هرگاه جسمي تحت تاثير نيرويي واقع شود در جهت آن نيرو شتاب مي گيرد كه با نيرو نسبت مستقيم(يعني هر چه نيرو بيشتر باشد شتاب بزگتري ايجاد مي كند)با جرم نسبت معكوس دارد . يعني اگر نيروي وارد شده بر جسم سبكتر وارد شود شتاب بيشترمي گردد.اين قانون جان كلام ورزشكاران مي باشد كه در طي زندگي ورزشي خود بايد از آن استفاده كنند ودر ورزش به شتاب و حركت خود بيفزايند.
قانون دوم نيوتن بيان ميكند كه اگر بر جسم نيرو (برآيند نيرو ها)وارد شود چگونه در حركت جسم تغيير حاصل مي شود. نيروي مضاعف كه در اغلب ورزش ها عبارتند از :نيروهاي رواني ،نيروهاي تغذيه اي و كمك جستن از نيرو هاي طبيعي مختلف از اين نوع اند.

قانون سوم نيوتن
قانون سوم نيوتن اثر متقابل دو جسم را بر يكديگر بيان مي كند اگر جسم Aبرجسم Bنيرو وارد كند اين اثر همواره متقابل است.براي هر عملي عكس العملي موجود مي باشد . در ورزش هاي رزمي مانند كشتي،بوكس و . . . مي توان از اين قانون سود جست به اين صورت كه در ابتداي مسابقه وبا انجام عمل كذايي مي توان از عكس العمل حريف خبر دار شد و فهميد حريف در چه سطحي از نظر تكنيك و قدرت قرار دارد وبا بر هم زدن قانون سوم يعني عكس العمل حريف مي توانيم از قوانين اول و دوم نيوتن به نحو احسن سود بجوييم و توان مبارزه را با نيروي كمتر دريافت كنيم.همچنين در ورزش اسكي اگر بيش از اندازهبر سطح برف نيرو وارد كنيم بر اثر اين نيرو يا تعدلمان بر هم مي خورد يا اينكه از سرعت مان براي ترمز كردن كم خواهد شد .

انرژي پتانسيل
وقتي مي گوييم جسمي يا موجودي داراي انرژي است منظورمان اين است كه جسم قابليت انجام كار روي محيط خود را دارد.انرژي تامين كننده توانايي وارد كردن نيرو مي باشد و ورزشكاران بايستي منابع انرژي را به خوبي بشناسند تا بتوانند از انها استفاده كنند و نيروي بيشتري را براي پيشبرد فعاليت هاي خود استفاده و به كار ببرند.
اتومبيلي كه در سرا شيبي تپه قرار دارد يا فنر ساعتي كه كوك شده است يا آبي كه پشت يك سد موجود است مثال هايي از اجسامي هستند كه داراي انرژي پتانسيل مي باشند.در ورزش انرژي پتانسيل، نيروي گرانش ،انرژي پتانسيل موجود در عضلات كه از راه مواد غذايي و دارويي تامين مي شود ،انرژي پتانسيل ذخيره شده در سوخت اتومبيل مسابقه و. . . قابل شناسايي هستند.

تمام آنچه که گفته شد گوشه هايي از کاربرد علم فيزيک در ورزش مي باشد که اميدواريم مفيد فايده واقع شده باشد.