Ismétlés – lebontva

Végezzük el gondolatban a következő kísérletet: fogjunk egy rudat, pakoljuk fel 100 kg-ig, majd a két végén akasszuk fel 1 mérlegre úgy, hogy a mérleg tartja a teljes súlyt. A mérleg elrendezése olyan, hogy mi kényelmesen odaférünk a rúdhoz, és közben a mérleg a rúd teljes súlyát mutatja. Majd helyezkedjünk el úgy, mintha felhúzáshoz készülődnénk, a rúd nagyjából sípcsont közepe magasságában legyen (álljunk dobozra). Megfogjuk a rudat és szépen lassan húzni kezdjük – 1 felhúzást végzünk. Az ismétlés ideje mondjuk 2 másodperc (nehéz volt a súly). Hogyan változott az általunk kifejtett erő? Mekkora erőt kell kifejteni?

Force-Time_Curve

A 7 pont:

  1. Az ábra 1-es pontja: amikor a rúd a földön nyugalomban van, akkor a sebessége 0. Ilyenkor azt szokás mondani, hogy a „rá ható erők eredője 0” (eredője ~ összege). Ez annyit jelent, hogy a rúd nyomja a súlyával a földet (a mérleg 100 kg-t mutat) és ennek köszönhetően a föld pedig ugyanakkora erővel „nyomja” a rudat (ez az ún. reaktív erő). (Ha a föld mondjuk kisebbel nyomná, akkor az eredő nem lenne 0 és akkor a rúd süllyedne – bele a földbe.)
  2. Az ábra 2-es szakasza: amikor mi megfogjuk a rudat, majd szépen lassan nekifeszülünk, akkor az általunk kifejtett erő folyamatosan nő. A rúd viszont nem indul meg egyből – nyilván van egy bizonyos erő amit ki kell fejteni. Ebben a szakaszban (amikor mi már feszülünk, de a rúd nem mozdul) a reaktív erő nagysága még mindig azonos a rúd súlyával: egy részét ennek az erőnek a föld, egy másikat pedig mi fejtjük ki. Ahogy egyre jobban feszülünk, úgy lesz egyre kisebb a terhelés a földön (a mérleg egyre kisebb értéket mutat). Az itt kifejtett erő izometrikus (nincs izomrövidülés, csak feszülés).
  3. Az ábra 3-as pontja: az általunk kifejtett erő a rúd által kifejtett erőt eléri. Ilyenkor a rúd még mindig nem mozdul, de a földet már semekkora erővel nem nyomja (a mérlegünk 0 kg-t mutat). Az ehhez szükséges időt T1-vel jelöli az ábra.
  4. Az ábra 4-es szakasza: abban a pillanatban ahogy az általunk kifejtett erő egy picivel is feljebb megy (mint a rúd súlya), megindul a rúd. A rúd sebessége 0 volt, ha megindul az azt jelenti, hogy gyorsul (és elér valamekkora sebességet – ez annak köszönhető, hogy az erők összege már nem 0).
  5. Az ábra 5-ös pontja: az általunk kifejtett erő tovább növekszik, egészen egy maximális értékig, ez az FMAX, ami ugye kisebb mint a maximális izometrikus erő amire képesek vagyunk (Mi az a max. izometrikus erő?). Az FMAX-ot – felhúzás során nagyjából a térd magasságában fejtjük ki. Az ehhez szükséges idő a TMAX – a maximális erő elérése időbe telik, 0.3-0.4 másodperc átlagosan amíg kialakul („felépül”). Itt a legnagyobb a rúd gyorsulása.
  6. Az ábra 6-os szakasza: az általunk kifejtett erő elkezd csökkenni. Ilyenkor még mindig a rúd súlya fölötti erőt fejtünk ki, tehát a rúd még mindig gyorsul, de egyre kevésbé gyorsul – a sebesség másodpercről másodpercre továbbra is nő, de a növekedés nagysága már egyre kisebb!
  7. Az ábra 7-es pontja: az általunk kifejtett erő eléri a rúd súlyát ismét. Ilyenkor az erők összege ismét nulla – tehát a rúd már nem gyorsul. Ez mit jelent? A rúd vagy állandó sebességgel mozog, vagy áll. Két forgatókönyv is lehet: vagy állandó sebességgel húzzuk a rudat (de még nem fejeztük be a mozgást) vagy már felegyenesedtünk és tartjuk a kezünkben a súlyt.

 

Alkalmazás/Relevancia:

Általánosságban azt lehet mondani, hogy a sport eredmények fő mennyiségi meghatározója a gyakorlatok sebessége (aciklikus – egyszer kivitelezett, pl.: súlylökés – gyakorlatok esetén a maximális sebesség, ciklikus gyakorlatok – pl.: futás – esetén a maximális átlag sebesség). Egy adott gyakorlat sikere, legyen az magasugrás, gerelyhajítás, ütés a boxban, szakítás vagy lökés súlyemelésben, sprint vagy épp maraton futás, a kivitelezés sebességén múlik. A sebesség azonban csak egy külsőleg megjelenő karaktere a mozdulatnak. Ahhoz, hogy a sebességet növelje az atléta (kimozdítsa a saját testét, vagy épp a fogott tárgyat a tehetetlenségéből), ahhoz erőkifejtésre van szükség. Az edzés végső célja minden esetben az, hogy a teljesítményt növeljük. A teljesítmény a kifejtett erő és a sebesség szorzata – tehát összességében a maximális erőt és a mozdulat sebességét kell növelni.
 


 

 

1.

 

Súly és a tömeg közötti különbség: tegyük fel, hogy súlytalanság van. Fogunk egy acélgolyót. Ez az acélgolyó nyugalomban van, sebessége 0. Ahhoz, hogy megmozdítsuk valamekkora erőt kell kifejteni rá (minél nagyobb sebességre akarjuk gyorsítani, annál nagyobbat). Legyen az erő 10 Newton (teljesen mindegy mennyi). Ha mi ezt a golyót meglökjük 10 N-nel akkor valamekkora sebességgel fog mozogni. Ha viszont összekötünk 2 ilyen golyót és ezeket meglökjük 10 N-nel, akkor érezzük, hogy valószínüleg a sebesség más lesz – méghozzá kisebb. Na az a tulajdonság, ami duplázódik amikor 1 golyó helyett 2-t lökünk, az a tömeg. A jelenség (nyugalmi test kimozdításához erőkifejtés szükséges) pedig az ún. tehetetlenség. A tömeg a testek tehetetlenségéhez kapcsolódik.

F=m*a   ahol F=erő, m=tömeg, a=gyorsulás

Tehát ha mi egy m tömegű testre 10 N-t fejtünk ki, akkor 10/m gyorsulást fogunk nála elérni. Ha mi ezt az erőt 1 másodpercig fejtjük ki, akkor a sebesség nagysága egyenlő lesz a gyorsulás nagyságával.

Akkor mi a súly? A Földön a gravitáció ereje hat ránk, ez gátolja meg, hogy elröpüljünk miközben az űrben száguld. A gravitációs erő állandóan hat ránk, ergo állandóan gyorsítani akar minket a Föld középpontja felé. A mi tömegünk nyugalmi állapotát próbálja állandóan megváltoztatni. Mekkora erővel hat ránk? Hát ugye a tömegünk * a gravitációs gyorsulással. A gravitációs gyorsulás értéke nagyjából állandó: 9.81 m/s2 (ez azt jelenti, hogy ha leugrunk 100 m-es magasságból, akkor az első másodperc alatt a sebességünk 9.81 lesz, a második másodperc után ennek a kétszerese: 19.62, és így tovább….). Vagyis a mi súlyunk nem más mint az az erő amivel mi a Földet nyomjuk azért, hogy ne kerüljünk közelebb a középpontjához (= ne essünk össze). A gravitácó pedig pontosan ugyanekkora erővel húz minket a középpont felé. Ha lemérjük az erőt amivel mi a földet nyomjuk, akkor abból egyszerűen ki tudjuk számolni a tömegünket (erőt elosztjuk a gravitációs gyorsulással).

 

2.

 

Newton első törvénye: egy test megtartja egyenes vonalú egyenletes mozgását, vagy nyugalmi állapotát mindaddig amíg egy erő ennek a megváltoztatására nem készteti.

ΣF=m*a   ahol F=erő, m=tömeg (nem súly, tömeg!), a=gyorsulás, a Σ=összeg (az összes a testre ható erő összeadása)

 

3.

 

Igazából, a fenti ábra csak azt a verzió ábrázolja, hogy a rudat állandó sebességgel mozgatjuk tovább. Ha felegyenesedve tartjuk a rudat az azt jelenti, hogy a sebessége 0. Mivel a mozdulat során volt sebessége, ezért ha most nulla akkor valamikor lassulnia kellett (negatív gyorsulás). Az az ábra ami a teljes befejezett mozdulatot mutatja tartalmaz egy szakaszt amikor a görbe a P érték alá süllyed átmenetileg, majd ismét eléri azt.

Force-Time_Curve2

A T2 időponttól kezdve a rúd nem gyorsul, állandó sebességgel mozog – ez a 8-as szakasza az ábrának.

A 9-es ponttól kezdve elkezd lassulni (10-es szakasz) – egészen addig csökken a sebessége amíg 0 nem lesz. Ez a 11-es pont az ábrán. Ez az a pont amikor teljesen felegyenesedtünk és a kezünkben tartjuk a rudat.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s