کاربرد فیزیک در زندگی روزمره

فیزیک علم شناختن قانون های عمومی و کلی حاکم بر رفتار ماده و انرژی است.
 کوشش های پیگیر فیزیکدانان در این راه سبب کشف بسیاری از قانون های اساسی، بیان نظریه ها و آشنایی با بعضی پدیده های طبیعی شده است.
هرچند این موفقیت ها در برابر حجم ناشناخته ها، اندک است لیکن تلاش همه جانبه و پرشتاب دانشمندان امید بسیار آفریده که انسان می تواند رازهای هستی را دریابد.
 انسان در یکی دو قرن اخیر، با بهره گیری از روش علمی و ابزارهای دقیق توانسته است در هر یک از شاخه های علم، به ویژه فیزیک دنیای روشن و شناخته شده خود را
 وسعت بخشد. در این مدت با دنیای بی نهایت کوچک ها آشنا شده، به درون اتم راه یافته تا انواع نیروهای بنیادی طبیعت را شناخته،
الکترون و ویژگی های آن را دریافته و طیف گسترده امواج الکترومغناطیسی را کشف کرده است.

فیزیک که تا اواخر قرن نوزدهم مباحث مکانیک، گرما، صوت، نور و الکتریسیته را شامل می شد اکنون در اوایل قرن بیست و یکم
 در اشتراک با سایر علوم (مانند شیمی، زیست شناسی و...) روز به روز گسترده تر و ژرفاتر شده و بیش از ۳۰ موضوع و مبحث مهم را در برگرفته است
(دانشنامه فیزیک تعداد شاخه های فیزیک را ۳۳ مورد معرفی کرده است.)

 

 

• فناوری

فناوری، چگونگی استفاده از علم، ابزار، راه و روش برای انجام کارها و برآوردن نیازها است.
 به عبارت دیگر فناوری به کارگیری آگاهی های انسان برای تغییر در محیط به منظور رفع نیازها است. اگر علم را فرآیند شناخت طبیعت تعریف کنیم،
 فناوری فرآیند انجام کارها خواهد بود.در گذشته مثلاً در کشور ایران تا حدود یک صد سال پیش، زندگی ساده
 و ابتدایی بود و کارها با ابزارهای ساده و روش های اولیه انجام می شد. کشاورزی، حمل ونقل، تجارت، ساختمان سازی با روش های سنتی و ابزارهایی که
 در طول زمان از راه تجربه به دست آمده بود صورت می گرفت.

گرچه انسان به برخی از قانون های طبیعی دست یافته بود لیکن علم و عمل کمتر اثر متقابل در یکدیگر داشتند. دانشمندان راه خود را می پیمودند و صنعتگران و
 ابزارکاران به راه خود می رفتند تا آنکه عصر جدید آغاز شد و تمدنی به وجود آمد که همه چیز در راه مصالح زندگی انسان و توانایی او به کار گرفته شد.

در سال ۱۶۶۳ میلادی «جامعه سلطنتی لندن» تاسیس شد و هدف خود را ارتقای سطح علوم مربوط به امور و پدیده های طبیعی و هنرهای مفید از طریق
آزمایش و تجربه به نفع «ابنای بشر» انتخاب کرد. چهار سال بعد فرهنگستان علوم فرانسه در پاریس شکل گرفت و بر مفید واقع شدن علم تاکید فراوان شد.
 اعضای این فرهنگستان برای هرچه به ثمر رساندن تحقیقات علمی در زندگی انسان، به تلاش پرداخته و از این بابت حقوق دولتی دریافت می کردند.

در سال ۱۸۵۳ موزه علوم لندن با نام «هیات معتمدین دایره علم و هنر و موزه ملی علم و صنعت» گشایش یافت اما نزدیک تر شدن علم و صنعت سبب شد
 که در سال ۱۸۸۲ بخش های مختلف این موسسه در هم ادغام شود و سازمان جدیدی با نام «دایره علوم کاربردی و تکنولوژی» تاسیس شود.

 

• نقش فیزیک در فناوری

علم، کوشش در جهت دانایی و فناوری تلاشی در جهت توانایی است. این هر دو اثر متقابل در هم داشته اند. دانش سبب شد که ابزارها
 و روش ها کامل تر شوند و ابزارها نیز دقت انسان را در اندازه گیری ها و رسیدن به نتایج علمی بیشتر کرده است.

اکنون بسیاری از موضوع ها و مباحث فیزیک پیامدهای کاربردی داشته و عملاً در فناوری ها موثر بوده است.
 فناوری های ارتباطات، فناوری های حمل ونقل (خشکی، دریایی، هوایی و فضایی)،فناوری های تولید (کشاورزی _ صنعتی)، فناوری های
 استخراج انواع معادن و فناوری های ساختمان و انواع ماشین ها و فناوری های آموزشی وابسته به دانش مکانیک، الکتریسیته، الکترومغناطیس، ترمودینامیک، فیزیک هسته ای،
 نورشناسی، فیزیک بهداشت، فیزیک پزشکی و... است.

در این مقاله فقط به نقش فیزیک در فناوری های بهداشت و درمان می پردازیم تا مشخص شود چه اندازه فیزیک در تشخیص و درمان بیماری ها و بهداشت محیط موثر است.

 

 

 

 

•    نقش فیزیک در تشخیص بیماری ها

پزشکان برای تشخیص بیماری ها از انواع وسایل ساده مانند دماسنج و فشارسنج، گوشی طبی (استتوسکوپ) تا دستگاه های
 بسیار پیچیده مانند میکروسکوپ الکترونی، لیزر و هولوگراف که همه براساس قانون های فیزیک طراحی و ساخته شده استفاده می کنند. در این قسمت به ساختمان و طرز
 کار برخی از آنها می پردازیم.

• رادیوگرافی و رادیوسکوپی

رادیوگرافی عکسبرداری از بدن با پرتوهای ایکس و رادیوسکوپی مشاهده مستقیم بدن با آن پرتوها است.
 در عکاسی معمولی از نوری که از چیزها بازتابش می شود و بر فیلم عکاسی اثر می کند استفاده می شوند در صورتی که در رادیوگرافی پرتوهایی
 را که از بدن می گذرند به کار می برند.

پرتوهای ایکس را نخستین بار در سال ۱۸۹۵ میلادی، ویلهلم کنراد رنتیگن استاد فیزیک دانشگاه ورتسبورگ آلمان کشف کرد. این کشف بسیار شگفت انگیز بود و خبر آن با
 سرعت در روزنامه های جهان منتشر شد. جالب است که رنتیگن بر روی پرتوهای کاتدی کار می کرد و به طور اتفاقی متوجه شد که وقتی این پرتوها، که همان الکترون های سریع
 هستند به مواد سخت و فلزات سنگین برخورد می کنند پرتوهای ناشناخته ای تولید می شود او این پرتوها را پرتو ایکس به معنی مجهول نامید.

پرتوهای ایکس قدرت نفوذ و عبور بسیار زیاد دارند.
 به آسانی از کاغذ، مقوا، چوب، گوشت و حتی فلزهای سبک مانند آلومینیوم می گذرند،
 لیکن فلزهای سنگین مانند سرب مانع عبور آنها می شود. اشعه ایکس از استخوان های بدن که از مواد سنگین تشکیل شده اند عبور نمی کنند در صورتی که از گوشت بدن
به آسانی می گذرند. همین خاصیت سبب شده که آن را برای عکسبرداری از استخوان های بدن به کار برند و محل شکستگی استخوان ها را مشخص کنند. برای عکسبرداری از روده
و معده هم از پرتوهای ایکس استفاده می شود لیکن برای این کار ابتدا به شخص مایعاتی مانند سولفات باریم می خورانند تا پوشش کدری اطراف روده و معده را بپوشاند
و سپس رادیوگرافی صورت می دهند.

کشف پرتوهای ایکس که به وسیله رنتیگن عملی شد سرآغاز
 فعالیت های دانشمندانی مانند تامسون، بور، رادرفورد، ماری کوری، پیرکوری، بارکلا و بسیاری دیگر شد به طوری که نه فقط چگونگی تولید، تابش
و اثرهای پرتو ایکس و گاما و نور شناخته شد بلکه خود اشعه ایکس یکی از ابزارهای شناخت درون ماده شد و انسان را با جهان بی نهایت کوچک ها آشنا کرد
 و انرژی عظیم اتمی را در اختیار بشر قرار داد.

پرتوهای ایکس در پزشکی و بهداشت برای پیشگیری، تشخیص و درمان به کار می رود به طوری که در فناوری های مربوطه یکی از ابزارهای اساسی است.

 

• سونوگرافی

سونوگرافی عکسبرداری با امواج فراصوت است. فراصوت امواج مکانیکی مانند صوت ۲ است که بسامد آن بیش از ۲۰ هزار هرتز است. این امواج را می توان با
استفاده از نوسانگر پتروالکتریک یا نوسانگر مغناطیسی تولید کرد.

 

کاربرد فیزیک در ورزش

فوتبالیستی را در نظر بگیرید که هنگام ضربه زدن به توپ فقط از عضلات دو قلوی پای خود استفاده می کند.
این فوتبالیست هنگام ضربه زدن به توپ از دو عضله استفاده میکند و اگر قدرت وارد کردن انرژی این دو عضله
 را ۱۰۰نیوتن در نظر بگریم توپ او با سرعت مثلا۴۰ کیلومتر در ساعت حرکت خواهد کرد.حالافوتبالیست دیگری را در نظر بگیرید که هنگام ضربه زده علاوه بر استفاده
 از عضلات ساق پای خود،از عضلات ران نیز استفاده می کند.

این شخص علاوه براینکه عضلات بیشتری استفاده می کند نیروی بیشتری را برروی توپ وارد می کند
(۲۰۰نیوتن)در نتیجه سرعت توپ او با ۶۰یا ۸۰کیلومتر در ساعت حرکت خواهد کرد .ودر نهیت شوت او برای دروازبان حریف مشکل ساز خواهد بود

می بینید که استفاده بسیار ساده وپیش پا افتاده ای از علم فیزیک در مثال بالا یک فوتبالیست را
 از نظر قدرت شلیک توپ به حد بالایی می رساند .پس می توان نتیجه گرفت که علم در ورزش بی تاثیر نیست.برای توجه بیشت مثال
 زیر را در نظر بگیرید:اسکی بازی را در نظر بگیرید که در حدود۶۰کیلو گرم وزن داشته و در مسابقه اسکی مارپیچ المپیک شرکت کرده است ،
قانون نیروی ثقل و وزن که در فیزیک به صورت تئوری در کتاب ها مطرح شده است این شخص را بر اثر نیروی کشش زمین ونیروی گرانش وطبق فرمول زیر
 نیروی خاصی را بر او وارد می کند.واو را از کوه به سمت پایین می کشد ونیرویی که هر دو جرم را
 به سمت یکیذیگر می کشاند نیروی گرانش نام دارد ونیز ربایش زمین را بر یک جسم ،وزن ان جسم یا نیروی گرانش می گویند و می دانیم
 وزن با جرم فرق می کند نتیجتا وزن این اسکی باز طبق قانون زیر برابر است با ۶۰کیلو گرم ونیروی واردشده بر اوبرابراست با:

W=۶۰(kg)*۱۰(n/kg)=۶۰۰N

ورزشکار دیگری را در نظر بگیرید که وزن او اصطلاحا ۱۰۰کیلو گرم باشد و نیروی وارد شده بر او برابر است با

W=۱۰۰(kg)*۱۰(n/kg)=۱۰۰۰N

نیرویی که شخص دوم را به پایین می کشد، حدودا۴۰۰نیوتن از نیروی شخص اول بیشتر است .در نتیجه سر عت نفر دوم نیز به مراتب بیشتر خواهد شد.
بنابراین شانس موفقیت نفر دوم در صورتی که دارای فاکتور های مشترک دیگر مثل داشتناسکی هایی با کیفیت یکسان وغیره ،برای پیروزی در
 مسابقه بیشتر است.اکنون که تا حدی به نقش علم فیزیک و تاثیر موثر بر ور زش اشنا شدید وقت ان است که شاخه های مختلف ان را برسی کرده و نقش هر کدام را
 در ورزش روشن کنیم .

 

● پرتوهای نوری و قوانین شکست نوری

هنگامی که نور به یک محیط شفاف وارد ویا از آن خارج می شود،ممکن است پرتو های نور شکسته شوند واثر های جالب و گاهی زیبا را
 پدید می اورند.مثلا اگر به یک سکه در ته لیوان نگاه کنید سکه بال ا تر از محل واقعی خود به نظر می رسد. یا وقتی که یک قاشق را بطور مایل در لیوان
 آب فرو می برید ان را در محل ورود به اب شکسته می بینید.وقتی نور بطور مایل از یک محیط شفاف وارد محیط شفاف
 دیگری می شود ،هنگام عبور نور از سطح جدا کننده دو محیط مسیر ان را تغییر می کند . این پدهده را شکست نور می گویند.علت شکست نور اختلاف سرعت
 در دو محیط است اگر نور از خلا وارد محیط شفاف شود و سزعت نور در خلا و محیط را به ترتیب باCوVنشان دهیم ،ضریب شکست عبارت خواهد بود از :

N=C/V

بیشترین کابرد این تکنیک در ورزش برای ساخت عینک های شنا و غواصی می باشد.

عینک غواصی در هوا دارای دید تار می باشند ولی در آب با اصل ضریب شکست توسط محیط اب دارای دید صاف و شفاف می شوند.
روی این اصل شناگران با اینگونه عینک ها می توانند کف استخر را به خوبی ببینند .خط های سفیدی که در ته استخر کشیده می شوند
 باعث می شوند تا شناگران در مسیر خود قرار بگیرند وبه مسیر دیگر ورزشکاران وارد نشوند و با چشم غیر مسلح و با عینک مخصوص شنا این خط ها دیده نمی شوند.
همچنین شناگران قادرند به خوبی با این عینک ها حریفان خود را زیر نظر داشته باشند.

● تجزیه پرنوهای نوری و رنگ های مختلف نوری وداستان عدسی ها

نور سفید به وسیله منشور می تواند تجزیه شود ومثل عینک های آفتابی و مه شکن ومخصوص برای رشته های اسکی ،
قایقسواری،موج سواری و... استفاده می شوند.ونیز عدسی ها اشکالی هستند که جسم را نزدیک تر یا دورتر نشان می دهند.
از این قضیه بیشتر در ورزش شکار استفاده می شود (ساخت دوربین های قوی)

 

● بازده زمانی

در بسیاری از موارد به جای دانستن لحظه شروع یک رویداد،نیاز به اندازه گیری مدت زمان آن رویداد داریم.
مدت زمان بین شروع رویدادرابا T۱ولحظه پایان یک رویداد را باT۲نشان دهیم،بازده زمانی برابر T۲-T۱استکه آن را با Tنشان می دهیم.
 T= T۲-T۱این مسئله به صورت آشکار در ورزش هایی که نقش زمان وتایم گیری در آن مهم است مطرح می باشد .مثل ورزش دو ،دو چرخه سواری و ورزش اسکی.
البته در بیشتر این ورزش ها شروع حرکت یا T۱با زمان صفرمحاسبه می شود و این ثبت زمان T۲است که با کرنو متر های پیشرفته اندازه گیری می شود.

 

● نیرو

ما همواره بدو ن آنکه توجه کافی داشته باشیم ،نیروهایی را که هل می دهند ومی کشند ویا اجسام را به حرکت وا می دارند
 ویا حرکت آنها را کند میکنند ،به سهولت می توان شناخت.اما نیروهایی که در اجسام در حا ل تعادل ،مثل اجسام ساکن وارد می شوند ،
کمتر آشکارند.نیرو به کمک اثر هایی که بر یک جسم می گذارند می شناسیم و توسط همین اثرها می توانیم توصیف کنیم.اثرهای نیرو عبارتند از:نیرو می تواند
 جسم را به حرکت وا دارد. نیرو می تواند عامل ترمز وایستادن جسم باشد. نیرو می تواند عامل مخرب باشد یعنی می تواند موجب فشرده شدن ویا له شدن جسم شود.
نیرو جهت جسم را نیز عوض می کند .نیرو می تواند ماهیت جسم را نیز عوض کند . نیرو می تواند جسم را خم کند و یا بطور کلی تغییر شکل می دهد.
 نیرو می تواند اثر نیروهای دیگر را که بر یک جسم ساکن وارد می شوند را خنثی کند واز حرکت جسم جلوگیری کند نیرو می تواند سبب چرخش جسم شود.
نیرو ها بر حسب اثرهای آن نام گذاری می شوند.نیروی مالش (اصطکاک)، نیروی کشش نخ،نیروی شناوری ، نیروی کشسانی و...

در اینجا با بعضی از نیرو ها آشنا ونقش هر کدام را در ورزش برسی می کنیم.

 

 

 

 

▪ نیروی گرانش

نیرویی که دو جرم مشخص با نیروی مشخص که آن را نیروی گرانش می گوییم،یکدیگر را می ربایند.
ربایش زمین بر یک جسم را وزن آن جسم یا نیروی گرانش میگویند.در ورزش این نیرو گاهی مفید و گاهی مضر است.مثلا در ورزش اسکی این نیرو نقشی مثبت داشته
 و موثر است.اسکی که اصول اولیه آن بر پایه حرکت ورزشکار با اسکی از کوه به سمت پایین است.نتیجتا هر اسکی باز که سنگین تر است، با سرعت بیشتری به سمت پایین کشیده
 می شود.طبق فرمول زیر :

W=جرم(kg)*۱۰(n/kg)

در نتیجه این نیرو برای ورزش اسکی مثبت و مفید است .ولی در ورزش پرش ارتفاع که ورزشکار با پریدن از سطح زمین انرژی خود
 را صرف غلبه برنیروی گرانش زمین می کند ،طبق فرمول:

W=جرم*۱۰

این در خلاف جهت حرکت ورزشکار قرار دارد به عنوان نیروی مزاحم به حساب می آید .
پس در رشته اسکی هر کسی که سنگین تر است سرعت بیشتری دارد وبر عکس در ورزش پرش ارتفاع هر کس که سبکتر است موفق تر خواهد بود وبهتر می تواند بپرد

 

▪ نیروی کشسانی

وقتی فنری را می شیم یا فشرده می کنیم ،فنر دست ما را می کشد یا می راند.به نیرویی که فنر کشیده یا فشرده اعمال می کند نیروی کشسانی فنر می گوییم.
این نیرو درورزش کارایی چندانی نداشته ،به جز در موارد خاص.در ورزش از این نیرو به صورت دستگاه های بدن سازی که با فنر های مخصوص کار می کند، استفاده می شود.

 

 

 

▪ نیروی مالش

به نیروهای بین سطح تماس بین دو جسم که با سطح تماس موازیند وبا حرکت دوجسم بر روی هم مخالفت می کنند نیروی مالش(نیروی اصطکاک)می گویند.
این نیرو به جنس های سطح تماس وصافی وزبری آن بستگی دارد و متناسب با نیروی عمودی است که دو سطح تماس را به هم می فشارد.این نیرو در ورزش بسیار تاثیر گذار
 می باشد.
این نیرو تاثیر خودرا به صورت مثبت و منفی می گذارد.یعنی اینکه این نیرو برای رشته های ورزش هم مفید و هم مضر است.

مثلادر ورزش های لوژسواری ،شنا واسکی و....یک عامل مزاحم به شمار می رود.ولی در ورزش هایی مثل تنیس والیبال فوتبال و...نیروی اصطکاک عامل پایداری ورزشکار
 در سطح زمین به شمار می آید و در جهت مثبت فعالیت ورزشکاران قرار دارد.اصطکاک در عامل پایداری ورزشکار در سطح زمین به شمار می آید ودر
 جهت مثبت فعالیت ورزشکاران قرار دارد. اصطکاک در ورزش لوژسواری باعث می شود نیروی مزاحم وترمز کننده بین تیغه های لوژو یخ ایجاد شود ودر نتیجه
 از سر عت لوژسوار کاسته شود،برای رفع این مزاحمت مربیان ومتخصصان تیم های ورزشی با ساخت تیغه هایی که کمترین سطح زبر رادارا می باشد (بسیار تیز وصیقلی)می باشد
در زیر لوژهای ورزشکاران نصب می کنند.در ورزش اسکی که تماس بین کف اسکی و برف عامل ایجاد اصطکاک است وتا حدودی از سرعت ورزشکاران جلوگیری می کند ،به صورت تجربی
به اثبات رسیده که اگرورزشکار واکس مربوط به هر برف (دمای برف معیار واکسها می باشد)را به ته اسکی خود بزنند اسکی با سرعت بیشتری به دلیل رفع نیروی اصطکاک بین
 کف اسکی و برف حرکت خواهد کرد.در ورزش شنا نیز نیروی اصطکاک بین آب وبدن شناگر عامل مزاحمی برای سرعت او محسوب می شود.اینگونه مشکلات را که می توانندمانعی برای
 رسیدن ورزشکاران به سرعت ایده آل ومناسب باشند را فیزیک به آسانی حل کرده است. دانشمندان فیزیک با درست کردن لباس های شنا (مثل پوست فک ها که سطح اصطکاک را
 به میزان نسبتا زیادی پایین می آورند)باعث شدند عامل مزاحم نیروی اصطکاک در ورزش شنا به حداقل برسدو همین کشف تا حدودی رکود سرعت شنا را بالا برده است.
در ورزش هایی مثل تنیس و والیبال که ورزشکار باید با پاهای استوار در سطح زمین به جابجایی بپردازد وبتواند خود را کنترل کند واز لیز خوردن در سطح صاف سالن
جلوگیری کند حلتی کاملا بر عکس شنا واسکی وجود دارد به همین دلیل در این ورزش ها به نیروی اصطکاک بیشتر نیاز داریم و نتیجتا متخصصین و صاحب کارخانه های معروف کفش
 هایی ساخته اند که بتوانند نیروی اصطکاک بین کفش وزمین چندین برابر کند.

 

 

 

▪ نیروی مقاومت شاره

نیرویی که با حرکت جسم مخالف حرکت می کند نیروی مقاومت نامیده می شود.نیروی مقاومت هوا بر یک اتومبیل نمونه ای
 از این نیرویست که با افزایش سرعت اتومبیل افزایش می یابد.علمی است در فیزیک که در آن نقس اصطکاک هوا وبرخورد غیر مفید هوا با ورزشکار
 ویا وسیله نقلیه به کار گرفته توسط ورزشکار را به ما نشان می دهد...از این علم برای شکل وسایل ورزشی و همچنین فرم تکنیکی ورزشکار به حالت مناسب
آئرودینامیک استفاده می شود.وسایل ورزشی مثل دوچرخه،اسکی،لباس های ورزشی به نحوه ای طراحی می شوند که کمترین بر خورد با هوا را داشته باشند.
که اغلب دوچرخه سواران با این تکنیک روی دو چرخه قرار می گیرند برای اینکه برخورد هوا با ورزشکاران به حداقل برسد.

 

 

▪ نیروی اشمیدس

به اجسام شناور یا غوطه ور در یک جسم نیروی به سوی بالا وارد می شود
 این نیرو بیشترین کارایی خودرا در ورزش های آبی مثل :شنا،واترپلو،قایق سواری و......داردواز آن برای شناور ماندن بهتر بر سطح آب استفاده می شود.

 

● راستی تکنیک چیست؟

تکنیک پیاده شدن اصول و مبانی مربوط به ورزش وانجام دادن حرکت درست وموثر مربوط به هر رشته ورزشی می باشد.تکنیک یعنی نشان دادن
عملی مبانی تئوری که مربی یا آموزگار ورزش برای ورزشکار بیان کرده است.تکنیک با علم فیزیک در ارتباط است.تکنیک زاییده شاخه های مختلف فیزیک می باشد.
تکنیک یعنی به کار گیری فکر در ورزش.ورزشکار تکنیکی کسی است که زیرک و با هوش باشد.واز فکر خود بهتر بتواند در ورزش استفاده کند.در ورزش بوکس یکی از تکنیک های
 مطرح وموثر این است که بوکسر ضربه هوک خود را از انتهای کتف وبا استفاده از چرخش کمر بر حریف وارد میکند.در این تکنیک کوچک ولی مهم چند نکته علمی در مورد فیزیک
 نهفته است :

۱-هنگامی که بوکسر ضربه خود رابه به وسیله کتف باشوک می زند از اصل اهرم استفاده می کند تا بتواند نیروی بیشتری مضاعف برنیروی بازووساعد برحیف وارد کند.

۲-چرخش کمر وایستادن روی پنجه پای عقب در هنگام ضربه هوک قانون برایند نیروها را تداعی می کند.بوکسر توط این چرخش یک نیروی مضاعف
 را بر نیروی بالاتنه می افزاید.در ورزش اسکی تکنیکی بنام شوس (حالت تخم مرغی) وجود دارد.این تکنیک دقیقا با رفغ نیروی شاره هوا به کار می رود.
زیرا در این حالت اسکی باز حالت آئرودینامیکی موثر وزیبا را در بدن خود به نمایش گذاشته وبه سرعت خود می افزاید وبا زمان کمتری مسافت را می پیماید.

● قوانین حرکت

بیشتر رشته های ورزشی بر اساس پیموده شدن مسافت برای ورزشکار با سرعت بیشتر سنجیده می شوند.
مسابقه هایی مثل دومیدانی،دوچرخه سواری ،اتومبیل رانی و قایق رانی و...که در آنها ورزشکار مسافت تعیین شده را می پیماید سرعت در پیروزی ورزشکار عامل اصلی
می باشد.
جهان پر از اجسامی است که نسبت به ما در حرکتند .حرکت وسرعت برخی از این اجسام که ساخته دست انسانند مانند:اتومبیل، دوچرخه ها، اسکی، لوژ، موتور، قابل کنترل اند
و برای میادین ورزش به کار می روند ثبت واندازه گیری سزعت براساس واحد زمان مساوی است با برنده شدن.
حرکت ها با همدیگر فرق می کنندحرکت بر روی خط (حرکت یک بعدی )نوعی حرکت ساده است ولی حرکت بر روی منحنی (حرکت دو بعدی )مانند حرکت بر مسیر دایرهای پیچیده تر است.

قوانین حرکت در ورزش به صورت شتاب افزایش سرعت چگونگی برقراری تعادل در حرکت روی مسیر منحنی ترمزهای اضطراری وکلا افزایش رکود سرعت
در واحد زمان نمایان شده است.سرعت عبارت است از:جا به جایی متحرک در واحد زمان وبا فرمول زیر محاسبه می شود.

X۱مکان اولیه،T۱زمان اولیه،X۲مکان ثانویه،T۲زمان ثانویه

مثال:دریک مسابقه شنا۱۰۰متری شناگرطول۰۰۰/۵۰متری استخررا در یک رفت وبرگشتدر مدت ۰۰/۵۶ثانیه پیموده است.
اگر بتوانیم سرعت شناگر را در سرعت رفت و هنگام برگشت جداگانه حساب کنیم ضعف او را در مسیر نشان دادهایم زیرا با افزایش و کاهش سر عت ضعف او نمایان خواهد شد .

زمان رفت ۲۷ثانیه زمان برگشت۲۹ثانیه

این ورزشکار در هنگام رفت سرعت بیشتری داشته است و هنگام برگشت سرعت او کم شده است.با یک فرمول ساده اما مهم مربی می تواند شاگردان خود
 را از نظر رفتار سرعتی در هنگام تمرین یامسابقه به خوبی کنترل کند ونکته های لازم را به موقع در موردنحوه حرکت وسرعت
 ورزشکار به او بگوید وضعف ورزشکار را در مسیر ها برسی کند.

 

● شتاب

تغییرات سرعت را برای یک محرک در هنگام حرکت شتاب می نامند.
شتاب در ورزش بسیار مهم می باشدزیرا هنگامی که ورزشکار در میادین رقابتی نیاز به افزایش سرعت داردبایستی به سر عت خود شتاب دهد تا سرعت خود
 را افزایش دهد.ورزشکارانی که قوانین شتاب را به خوبی می شناسد وآن رابه صورت عملی تجربه کرده اند،
می توانندبه نحو احسن از آن سود ببرند.اکثر ورزش هایی که درآنهارکودزمانی باعث بردوباخت می شود مثل دومیدانی،دوچرخه سواری اسکی و...شروع حرکت ورزشکاران
 استارت نامیده
 می شود.استارت در ورزش نقش شتاب را در عامل محرک بازی می کند.
در اینگونه ورزش ها اگر ورزشکار از استارت قوی وجهت دهنده و انفجاری وبا قدرت بالا برخوردار باشد شتاب بیشتری به سرعت خود خواهد داد.طبق فرمول:

اگر ورزشکار بعداز اعلام شروع مسابقه که زمان صفروسرعت نیز صفر باشد با استارت زدن خوب وقوی سرعت خودرا مثلا به۶۰km برساند،
درزمان کمتری(یعنی استارت سریع وانفجاری) تایم او به ۳ثانیه برسد شتاب او برابر خواهد بود:

هرچه این شتاب در ابتدای مسیر بیشتر باشد (مثلا سرعت۶۰km)عاملی خواهد شد تا او بسیاری از جریان خود را پشت سر بگذارد.

ولی نبایستی از عوامل فیزیولوژیکی و قوانین دیگر فیزیک در هنگام طی مسیر برای افزایش بهروری از سرعت چشم پوشی کنید.

 

حرکت بر مسیر دایره ای

این گونه حرکت در ورزش به هنگام برخورد با مسیر پیچدار و خمدار دیده می شود. در این گونه مسیر ها قوانین سرعت وشتاب با قوانین سرعت وشتاب
روی خط راست کاملا متفاوت می باشد .

سرعت زاویه ای،سرعت متحرک را به جای این که به وسیله پیمودن مسافت برحسب متر حساب کند،براساس پیمودن مسافت برحسب زاویه طی شده
 هر پیچی که در مسیر قرار دارد تعیین می کند.

این گونه برای ورزش تنها از نظر کاهش سرعت در هنگام عبور از مسیر پیچ ها و چگونگی برقراری تعادل
 در سرعت بالا هنگام عبور از پیچ ها مطرح می باشد. زیرا تکنیک هایی که در هنگام عبور از مسیر پیچ به کار می رود در راستای افزایش سرعت همراه با تعادل می باشد.

 

 

● شتاب ونیروی جانب مرکز

این نیرو را همه ما هنگام عبور ماشین از پیچ ها تجربه کرده ایم.هنگامی که ماشین به سمت چپ می پیچد ما نا خود آگاه به سمت راست کشانده می شویم.
 این نیرو دقیقا همان نیروی جانب مر کز می باشد.این نیرو یک نیروی مزاحم محسوب می شود و در رشته دو چرخه سواری در پیست های دایره با ایجاد شیب عرضی آن
 را خنثی کرده اند.

 

● قوانین نیوتن و ورزش

۱) قانون اول نیوتن

هر جسمی حالت سکون ویا حرکت مستقیم الخط یکنواخت را ادامه می دهد مگر آنکه نیرو یا نیرو هایی
 از خارج بر آن اثر کنند. در این قانون دو نکته اساسی وقابل توجه نهفته است که در ورزش به کار می رود :

 ۱-حفظ حالت سکون بر اثر وارد نشدن نیرو که برای بیشتر ورزشکاران و ورزش ها مضر می باشد.

۲-برای حفظ سرعت نیاز به خرج انرژی و صرف توان بیشتری داریم.

در قسمت دوم انچه نمایان است و و برای ورزشکاران حائز اهمیت است این مطلب است که ورزشکار بایستیانرژی خود
 را در طی مسیر حفظ کند تا بتواند در طی مسیر به طور موثر در تمامی لحظه ها آن را به کار ببرد ودچار کاهش انرژی نشود
 وبه قول ورزشکاران در هنگام ادامه مسیر کم نیاورد.

 

▪ اینرسی

به نیرویی که در ابتدای حرکت برای به حرکت در آوردن جسم برای غلبه بر نیروی گرانش زمین اعمال می شود نیروی اینر سی گفته می شود.
ورزشکاران عزیز بایستی بدانند که اگر قهرمانی دارای وزن بیشتری باشد باید نیروی بیشتری از ورزشکاران دیگر در ابتدای مسیر بر غلبه نیروی گرانش
واینر سی خرج کند تا بتواند به شتاب اولیه مطلوبی دست یابد و به اصطلاح هرکه بامش بیش برفش بیشتر خواهد بود. چه اگر او بتواند بر اینرسی غلبه کند موفقتر خواهد بود.

 

۲) قانون دوم نیوتن

هرگاه جسمی تحت تاثیر نیرویی واقع شود در جهت آن نیرو شتاب می گیرد که با نیرو نسبت مستقیم(یعنی هر چه نیرو بیشتر باشد شتاب بزگتری ایجاد می کند)
با جرم نسبت معکوس دارد . یعنی اگر نیروی وارد شده بر جسم سبکتر وارد شود شتاب بیشترمی گردد.این قانون جان کلام ورزشکاران می باشد که
 در طی زندگی ورزشی خود باید از آن استفاده کنند ودر ورزش به شتاب و حرکت خود بیفزایند.

قانون دوم نیوتن بیان میکند که اگر بر جسم نیرو (برآیند نیرو ها)وارد شود چگونه در حرکت جسم تغییر حاصل می شود.
 نیروی مضاعف که در اغلب ورزش ها عبارتند از :نیروهای روانی ،نیروهای تغذیه ای و کمک جستن از نیرو های طبیعی مختلف از این نوع اند.

 

۳) قانون سوم نیوتن

قانون سوم نیوتن اثر متقابل دو جسم را بر یکدیگر بیان می کند اگر جسم A برجسم B نیرو وارد کند این اثر همواره متقابل است.
برای هر عملی عکس العملی موجود می باشد .
در ورزش های رزمی مانند کشتی،بوکس و . . . می توان از این قانون سود جست به این صورت که در ابتدای مسابقه وبا انجام عمل کذایی می توان از عکس العمل حریف
خبر دار شد و فهمید حریف در چه سطحی از نظر تکنیک و قدرت قرار دارد وبا بر هم زدن قانون سوم یعنی عکس العمل حریف می توانیم از قوانین
 اول و دوم نیوتن به نحو احسن سود بجوییم و توان مبارزه را با نیروی کمتر دریافت کنیم.همچنین در ورزش اسکی اگر بیش از اندازهبر سطح برف نیرو وارد کنیم بر
 اثر این نیرو یا تعدلمان بر هم می خورد یا اینکه از سرعت مان برای ترمز کردن کم خواهد شد .