8

Понятие системы отсчета (тело отсчета, начало отсчета, единицы отсчета, инерциальность системы отсчета).

Система отсчета. Системой отсчета называется тело, условно считаемое неподвижным, относительно которого отсчитывается положение других тел. Такое тело называется телом отсчета. Для практического определения положения исследуемых объектов в пространстве вводятся такие понятия как начало отсчета расстояний, направление отсчета расстояний и единицы отсчета.

В качестве начала отсчета используется точка, выбранная на теле отсчета. Направление задается осями координат, проведенными из выбранного начала, а в качестве единиц отсчета расстояний используется метр. Единицы отсчета можно представить в виде оцифровки осей координат.

Системы отсчета делятся на две группы. Это системы инерциальные и неинерциальные. При кинематическом описании движения тела выбор системы отсчета не играет существенной роли, в то время как при анализе динамики (она будет рассматриваться несколько позднее) этот момент имеет очень важное значение. Здесь ограничимся лишь указанием того, что инерциальными системами отсчета являются имеющие тело отсчета либо покоящимся, либо движущимся равномерно и прямолинейно. В других случаях система считается неинерциальной.

Заметим, что в природе не существует строго инерциальных систем отсчета, однако, с определенной степенью приближенности, при анализе спортивных движений таковой можно считать систему, связанную с поверхностью земли, полом или стенами спортивного зала и т.д.

Пространственные характеристики движения (траектория, путь, перемещение).

При анализе пространственного движения любой точки тела спортсмена используются такие понятия как траектория, путь и перемещение.

Траектория точки — это воображаемый след точки тела при ее движении в ходе выполнения двигательного действия. Траектория может быть прямолинейной или криволинейной. В последнем случае она может характеризоваться кривизной или радиусом кривизны, который, вообще говоря, может изменяться.

По траектории можно судить об эффективности двигательного действия. Так, при выполнении спринтерского бега на 100 метров точки туловища спортсменов движутся по траекториям, представленным на рис. 3 и имеющим вид волнистых линий. Если измерить длину траектории у спортсмена А и Б, то результаты будут заметно отличаться не только между собой, но и от величины дистанции, заметно превосходя ее.

Рис. 3. Пример траектории движения одной из точек тела спринтера

Путь — расстояние, проходимое точкой вдоль траектории (дли­на траектории). Пройденный путь мы будем обозначать буквой S.

Линейное перемещение — это отрезок прямой, соединяющий начальное и конечное положения точки. Перемещение является векторной величиной и обозначается S. Оно изображается (рис. 4) в виде стрелки, берущей начало в исходном положении точки и оканчивающейся в конечном ее положении. Величина перемещения определяется длиной вектора.

Рис. 4. Линейное и угловое перемещение точки

Для приведенного примера перемещение спортсменов от старта до финиша можно считать приблизительно равным 100 метров, в то время как путь, пройденный при этом точками тела спортсменов, будет различен.

Численное значение перемещения совпадает с величиной пройденного пути только при строго прямолинейном движении.

В процессе выполнения спортивных движений точки тела человека могут изменять свое угловое положение относительно выбранной системы координат. Для анализа таких ситуаций используется понятие "угловое перемещение". Угловым перемещением является разность угловых координат конечного и начального положений рассматриваемой точки. Вектор углового перемещения обозначается , а его направление находят по известному правилу буравчика. Вектор углового перемещения направлен перпендикулярно плоскости, в которой поворачивается радиус-вектор рассматриваемой точки в направлении движения острия буравчика, если его рукоятка вращается вместе с радиусом-вектором. При плоском движении угловое перемещение против часовой стрелки имеет знак "плюс", при этом его вектор направлен "на наблюдателя".