Представляем серию тренировок для отработки удара внутренней частью подъема. Тренировочный процесс построен таким способом, что бы последовательно усложнять условия выполнения данного технического элемента. Смотрите видео “Удары по мячу в футболе”, запоминайте технику и тренируйтесь на практике.

Отработка удара по неподвижному мячу

Первое и самое простое упражнение, это удар по воротам при статическом положении мяча. Сперва, делается серия ударов в правый угол ворот. Длиться она должна, до тех пор, пока процент попадания не превысит 50 %. После можно приступать к ударам в левый угол. Заключительной частью данного упражнения является чередование ударов в разные углы.

Футболист самостоятельно учится корректировать свое движение, в зависимости от поставленной задачи. Изменение положения опорной ноги и точки касания по мячу. Самое главное в этом процессе, это многократное выполнение упражнений. Для доведения техники удара до автоматизма, нужно бить, бить и бить. Тренировка позволяет отточить точный и сильный удар.

Приступаем к исполнению стандартного положения. Поставив мяч у самой лицевой линии, выполняется навес на дальнюю штангу. Партнер по команде должен ее замкнуть. Во время успешного выполнения такого упражнения, высокий эмоциональный фон обеспечен. Выполняем подобные навесы с обеих сторон. Для усложнения используем тренировочные стойки. Выставив их на ближней штанге, имитируем группу защитников.

Возвращаемся к отработке нанесения ударов по воротам. Фишками размечаем траекторию для разбега. Тем самым меняя угол, под которым футболист подходит к мячу. Игроку нужно будет постоянно менять замах ногой. Практикуя разные доступы к мячу, игрок набирается практики.

Футбольными фишками размечаем линию по метру от 11ти метровой точки. Делая своеобразную линейку. Тренирующийся должен наносить удары, все дальше и дальше от ворот. Увеличивая силу и отрабатывая каждый удар по высоте.

Для следующего упражнения необходимо расставить 3 мяча в 5ти метрах друг от друга. Пробивать в рамку ворот нужно без остановки. Выстрелив одним мячом, сразу двигайтесь к следующему и наносите удар уже по нему. Установив временные рамки, между ударами, можно усложнить задачу.

Имитируем отыгрыш в стенку и удар по воротам. Размещаем первый мяч на линии штрафной. В сторону от мяча, на более дальней дистанции от ворот, ставим фишку. Приблизительно в 5-ти метрах от мяча. И еще одну в 10ти метрах. Взяв второй мяч, отходим на те же 5 метров от второй фишки. Обводим вторую фишку и отдаем воображаемый пас на первую. Сразу сделав разбег, наносится удар по воротам первым мячом. Делаем упражнение реалистичнее, добавив защитника. Он в свою очередь, старается прихватить бьющего рукой.

Бегая между тренировочными шестами, игрок должен отдать пас партнеру. Напарник стоит в отмеченной фишками зоне. Но выполнить передачу нужно лишь по его сигналу рукой. Данный тренинг предназначен, для развития лучшего видения партнера. А так же научит, передвигаться с поднятой головой.

Отработка удара по мячу в движении

Удар по катящемуся мячу. Отдав пас партнеру, получите ответный пас под удар. Бывает такое, что партнера нет. Либо его умение отдать точный пас в касание, желает оставлять лучшего. Тогда без переносной стеночки не обойтись.

Существует множество вариантов для усложнения, данного приема. Сделайте для пары игроков это задание в виде соревнования. Таким образом, бьющему будет труднее, ведь на него давит фактор результата. А поставив стенку под углом, ответный пас будет сверху.

Упражнения, более схожие с реальными ситуациями на футбольном поле.

Прием мяча после неточного выноса, с последующим ударом. Мяч должен лететь высоко и в радиусе 5-ти метров от игрока исполняющего данный технический элемент. Обмотка пассивного (не более 2-ух движений) защитника, с дальнейшим ударом. В этом случае у бьющего тоже не должно быть излишних касаний к мячу. Перед тем как пробросить мяч через защитника – не более 3-х. После допускается еще один для удобной подработки под удар. Прием и удар после прострела или навеса с фланга. Сделать это нужно в два касания. Принять и пробить.

Удары по мячу в футболе один из самых важных компонентов этой игры. Тренируйтесь, оттачивайте мастерство и забивайте красивые голы.

В игровых видах спорта часто приходится наблюдать, как мяч движется в воздухе по сильно искривленному пути, вызывая удивление не только у игроков, но и у зрителей. Французские ученые провели серию экспериментов по изучению движения вращающихся шариков в воде и на основе полученных данных построили теоретическую модель их поведения. При помощи разработанной модели ученые ответили на вопрос, в каких видах спорта полет мяча может происходить по крутой дуге.

Всё чаще различные явления из области спорта становятся объектом исследования физиков. Наиболее привлекательны с научной точки зрения виды спорта c мячом. Дело в том, что из-за сопротивления воздуха движение мяча оказывается в целом нелинейным процессом, и потому, несмотря на кажущуюся обыденность, представляет большой интерес для теоретического и экспериментального изучения.

Нелинейность поведения мяча можно наблюдать, например, во время трансляций футбольных матчей, когда комментаторы награждают траекторию его полета эпитетами типа «фантастическая», «невероятная», «сумасшедшая» и т. д. Один из самых ярких и известных примеров такой «невероятной» траектории - штрафной удар футболиста сборной Бразилии Роберто Карлоса (см. видео), который он нанес 3 июня 1997 года по воротам сборной Франции. При просмотре видео зрителю вначале может показаться, что мяч улетает далеко вправо от ворот, однако затем направление его пути резко искривляется, и он, к изумлению вратаря сборной Франции, залетает в правый угол ворот. Влияние ветра здесь абсолютно исключено, поскольку в тот момент стояла безветренная погода.

Так что нет ничего удивительного в том, что этот полет мяча стал предметом всестороннего исследования ученых (см., например, статью «Физика футбола» в журнале «Техника молодежи»). На качественном уровне причина движения мяча по крутой дуге известна - это возникающая за счет вращение мяча сила, которая часто называется силой Магнуса . Но, несмотря на неоднократно предпринимаемые попытки, так и не было создано адекватной теоретической модели, которая могла бы правильно количественно интерпретировать полет мяча.

Это упущение было недавно исправлено группой французских ученых. В своей статье The spinning ball spiral , опубликованной в журнале New Journal of Physics , они не только на количественном уровне смоделировали гол Роберто Карлоса, но еще и показали, в каких видах спорта движение мяча может иметь такую же «фантастическую» траекторию.

Для начала авторы статьи, проведя серию экспериментов, изучили траектории вращающихся полипропиленовых и полиформальдегидных шариков с радиусами несколько миллиметров, которыми с помощью специальной рогатки выстреливали в водную среду. Конструкция рогатки позволяла придавать шарам контролируемые значения вращения и скорости, а также конкретный угол, под которым они должны были попадать в жидкость. Выбор воды и полипропилена или полиформальдегида обусловлен тем, что плотности этих веществ очень близки друг к другу. Поэтому можно упростить задачу и не принимать во внимание влияние гравитации на параметры движения шариков. Траектория движения изучаемых объектов детектировалась высокоскоростной видеокамерой.

Визуализацию одного из экспериментов можно увидеть на рис. 1. На нём приведена серия стоп-кадров, показывающих положение вращающегося полипропиленового шарика в воде.

Невооруженным глазом видно, что шарик движется по спирали, причем заметим, что на первых четырех фотоснимках его траектория схожа с полетом мяча, пущенного Роберто Карлосом.

Таким образом, эксперимент дал и без того очевидный вывод, что причина криволинейного движения мяча заключается в его вращении. Теперь дело оставалось за построением аккуратной теоретической модели динамики шариков в воде.

В процессе движения на исследуемый объект действуют две силы - сила лобового сопротивления, которая в данных условиях пропорциональна квадрату скорости движения шара, и сила Магнуса, пропорциональная произведению скорости движения шара и угловой скорости его вращения. Чтобы их учесть, надо точно знать значение коэффициентов пропорциональности, входящих в формулы для обеих сил. Их значения зависят от геометрии тела, а также от того, насколько сильно своим движением тело возмущает окружающую среду. Это возмущение в гидро- и аэродинамике характеризуют безразмерной величиной - числом Рейнольдса . Чем больше число Рейнольдса, тем сильнее под действием движущегося тела возмущается среда. Для заданных интервалов значений числа Рейнольдса существует свой коэффициент пропорциональности в формулах для сил. К счастью, для шарообразных тел значения этих коэффициентов в зависимости от величины числа Рейнольдса были измерены, поэтому авторы воспользовались уже готовыми экспериментальными данными.

Другая трудность, которую успешно преодолели ученые, носила чисто математический характер. Если попытаться записать уравнения движения (второй закон Ньютона) в традиционной декартовой системе координат, то из-за своего вида они не будут иметь аналитического решения. Разумеется, можно воспользоваться существующими программами для численного счета, однако тогда теряется «наглядность» в понимании происходящего процесса, точнее говоря, того, как параметры шара (скорость вращения, радиус, плотность) и среды будут влиять на траекторию движения. Так как эксперименты четко продемонстрировали спиралевидную траекторию сферы, авторы воспользовались уравнениями движения, записанными в специальной криволинейной системе координат, называемой иногда системой координат Френе-Серре .

Благодаря этому математическому «трюку» уравнения допускают аналитическое решение, и соответственно ни к какому численному счету прибегать не надо. Далее, воспользовавшись известными соотношениями между системой координат Френе-Серре и декартовой, авторы статьи построили графики решений уравнений движения, которые, по сути, и определяют траекторию вращающегося шарика в воде (рис. 2). Как видно из рис. 2, движение вращающегося шарика проходит по спирали. Красная спираль соответствует случаю, когда скорость вращения полипропиленового (полиформальдегидного) шара во время движения остается постоянной. Очевидно, что такая картина имеет мало общего с действительностью. Если теперь учесть факт уменьшения угловой скорости вращения (реалистичная ситуация), то путь изучаемого объекта будет проходить по синей спирали, которая как видно, отлично согласуется с экспериментальными данными.

В конечном итоге, как показал анализ выражения, описывающего траекторию движения шарика, его путь становится прямолинейным. Расстояние, на котором происходит искривление траектории шарика, приблизительно равно величине, обозначаемой авторами как (это видно также из графика на рис. 2). Этот параметр, который авторы назвали также «характерным масштабом спирали», определяется через радиус шарика, отношение плотностей вещества шарика и среды и коэффициента пропорциональности, входящего в формулу для лобового сопротивления. - очень важный параметр, о нём будет идти речь ниже.

Итак, авторы статьи создали адекватную количественную теорию движения вращающегося шарика в воде, которая прекрасно согласуется с экспериментом. Однако, поскольку в самом начале этой заметки речь шла о полете мяча, то возникает вопрос относительно применимости описанной здесь модели в условиях, когда влиянием силы тяжести пренебречь уже нельзя, а водная среда меняется на воздушную. Как сильно гравитация способна исказить спиралевидную траекторию полета вращающегося в воздухе мяча?

Для ответа на эти вопросы авторы приводят таблицу, в которой собрали основные параметры спортивных игр с мячом. Используя приведенные значения, авторы вычислили характерный масштаб спирали, вдоль которой двигался бы мяч в отсутствие силы тяжести (то самое ), и характерное расстояние (масштаб) действия гравитации U 0 2 /g, после пролета которого траектория мяча определяется главным образом силой тяжести.

Сравнение последних двух колонок таблицы позволяет определить, в каких видах спорта доминирует аэродинамика (что как раз и отражается в спиралевидной траектории вращающегося мяча), а в каких сила тяжести. Видно, что в настольном теннисе, гольфе и большом теннисе масштаб действия гравитации в несколько раз меньше - следовательно, в этих видах спорта вращающийся мяч будет двигаться по спирали. В баскетболе и гандболе имеет место противоположная картина: здесь доминирует сила тяжести, а значит, движение вращающегося мяча не приводит к серьезному искривлению траектории. Наконец, есть категория видов спорта, в которых эффекты аэродинамики и гравитации приблизительно одинаковы, - это футбол, бейсбол и волейбол.

В этом списке отдельного внимания заслуживает футбол. Для него характерный масштаб спирали ( = 54 м) в два раза меньше характерного масштаба действия гравитации. Это значит, что движение вращающегося мяча будет существенно отклоняться от прямой линии только тогда, когда он пролетел достаточно большое расстояние. Только в этом случае траектория полета мяча становится «невероятной».

Возвращаясь к голу Роберто Карлоса, заметим, что расстояние до ворот сборной Франции во время исполнения игроком сборной Бразилии штрафного удара составляло приблизительно 35 метров. Данное значение хоть и близко к характерному масштабу спирали в футболе, но всё же меньше его. Однако поскольку Роберто Карлос не просто придал мячу вращение, но и еще за счет сильного удара сообщил ему скорость в 1,5 раза выше «обычного» максимального значения 30 м/с, указанного в таблице, масштаб действия гравитации увеличился более чем в два раза, и сила тяжести начала оказывать куда меньшее влияние на полет мяча. Это, в сочетании с большим расстоянием до ворот, и привело к тому, что мяч залетел в ворота по крутой дуге.

Эффект Магнуса используется в конструкциях ветрогенераторов, его можно также наблюдать и в химии, при разделении веществ. Наблюдается эффект Магнуса также в игровых видах спорта с мячом: теннис, волейбол, футбол, в частности при «крученых» ударах типа «сухой лист».

РАЗДЕЛ 2

ОБЗОР ПРОГРАММЫ SOCCERNASA

Уравнения движения усложняются с учётом силы Магнуса. Кроме того, введение в уравнение нелинейных по скорости слагаемых, таких как сопротивление воздуха, делает аналитическое исследование уравнений крайне сложным. В таких случаях обычно прибегают к численному решению получившихся уравнений и используют специально разработанное для этого программное обеспечение. Для расчета траекторий сложных объектов, визуализации обтекающих потоков и подбора оптимальных геометрических и скоростных характеристик с успехом применяют универсальный программный комплекс COMSOL , . К примеру, в изучался полет «крученого» футбольного мяча и наблюдались турбулентные потоки воздуха в процессе полета, см. Рис. 2.1. Отметим, что своим появлением статья обязана знаменитому удару бразильца Роберто Карлоса в матче Франция – Бразилия в 1997 году. Пользуются популярностью также программы SIGMAFLOW и ANSYS FLUENT производства российских специалистов .

Все указанные программы требуют от пользователя глубоких знаний высшей математики, а также знаний аэродинамики на профессиональном уровне.

В настоящее время очень распространены также компьютерные игры, посвященные футболу и всевозможные футбольные симуляторы. Основная особенность таких программ – комбинационная игра в футбол с командой противника и создание «эффекта присутствия» на футбольном поле. Физическим аспектам удара по мячу и траектории мяча при этом уделяется недостаточное внимание, впрочем, следует отметить, что разработчики и не задаются такой целью.

Специалистами Glenn Research Center компании NASA разработана программа SoccerNASA . Как сообщают разработчики, , эта программа специально создана для ознакомления студентов с динамикой движения футбольного мяча с учетом аэродинамических сил. Аналогичная программа есть и для бейсбола, баскетбола и т.д.

Работа программы SoccerNASA основана на интегрировании уравнений движения (второго закона Ньютона) с учетом различных факторов, которые вводятся в уравнения в виде коэффициентов и дополнительных слагаемых. Эта программа использовалась нами для проведения численных расчетов. Отметим также, что программа SoccerNASA находится в свободном доступе.

Рассмотрим интерфейс программы SoccerNASA. Он состоит из единственного окна без вкладок. Левая часть содержит эмблему NASA, изображение футбольного мяча, для которого показан наклон оси вращения (управляется параметром Spin Axis ), а также индикатор взятия ворот. Ниже расположен экран для визуализации полета мяча. Программа предусматривает несколько ракурсов просмотра.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГПОУ «ДОНЕЦКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ АВТОТРАНСПОРТА»

«СУХОЙ ЛИСТ». МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЕТА ФУТБОЛЬНОГО МЯЧА

Работу выполнила:

Вардяк Вера Андреевна,

студентка группы №105

ГПОУ «ДПЛА»

Научный руководитель:

Кинаш Ирина Михайловна, преподаватель физики высшей категории ГПОУ «ДПЛА» города Донецка

Донецк – 201 7

«СУХОЙ ЛИСТ». МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЕТА ФУТБОЛЬНОГО МЯЧА.

Вардяк Вера Андреевнва

студентка группы №105 ГПОУ «ДПЛА»

Научный руководитель : Кинаш Ирина Михайловна, преподаватель физики высшей категории ГПОУ «ДПЛА» города Донецка.

Работа посвящена численному моделированию полета вращающегося сферического тела в воздушной среде, что хорошо приближает траекторию мяча при ударе «сухой лист». В качестве среды для моделирования использовалась программа SoccerNASA, которая не требует от пользователя знаний аэродинамики и, при этом, дает физически содержательные результаты. В результате моделирования найдены некоторые предельные параметры, допускающие попадание мяча в створ ворот.

Результаты и выводы работы могут служить рекомендациями для начинающих футболистов.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….4

РАЗДЕЛ 1. Качественное объяснение полета «закрученного» мяча на основе эффекта Магнуса ………………………………………………………..6

РАЗДЕЛ 2. Обзор программы SoccerNASA…………………………………….....9

РАЗДЕЛ 3. Моделирование полета мяча и результаты ……………….………...13

ВЫВОДЫ……………………...……………………………………………….……17

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………...…………………………………………….…..18

ВВЕДЕНИЕ

Введение мяча в поле от угловой отметки – достаточно частое стандартное действие в современном футболе. За игру может быть разыграно до двадцати и более угловых ударов. Правилами ФИФА разрешен прямой удар при розыгрыше углового в ворота: «Гол, забитый непосредственного с углового удара, засчитывается, но только если он забит в ворота противоположной команды», , стр. 52. Траектория мяча при этом настолько закручена, что игроки и вратарь обороняющейся команды буквально «провожают взглядом» мяч, влетающий в створ ворот. Этот редкий и эффектный удар получил собственное название – «сухой лист». Считается, что впервые «сухой лист» применил Валерий Лобановский. Впоследствии такие «резанные» мячи забивали Роберто Баджо, Андреа Пирло, Роберто Карлос, Дэвид Бэкхэм и другие.

Роберто Баджо (род. 1967). Итальянский футболист. Выступал за клубы: Виченца, Фиорентина, Ювентус (Турин), Милан, Болонья, Интер (Милан), Брешиа. Автор «сухого листа » в ворота Лечче, 2001 г.

Удар «сухой лист» интересен не только с точки зрения футбольной эстетики, но и с физической точки зрения. С одной стороны, исследование «подкрученного» мяча может являться продолжением школьной темы «движение тела, брошенного под углом к горизонту», с другой стороны, более глубокое изучение вопроса приводит к таким сложным понятиям как турбулентные потоки и нестационарное движение газа. При этом сам «сухой лист» можно повторить во дворе или на школьной площадке.

ВСЕ ФОТО

Чтобы футбольный мяч пролетел большее расстояние и с более высокой скоростью, его нужно направлять под углом 25-30 градусов от поверхности земли, хотя это и противоречит законам физики. К такому выводу пришли ученые британского университета Brunel University Николас Линторн и Дэвид Эверетт, которые посвятили разгадке этого феномена специальное исследование, пишет издание Nature (полный текст на сайте Inopressa.ru).

Специалисты лишь подтвердили то, что многие футболисты и так знают на практике: когда нужно сделать удар как можно дальше и сильнее, математические принципы не всегда применимы. Однако Линторн и Эверетт готовы дать несколько советов футбольным тренерам по поводу того, как наилучшим образом исполнять дальний навесной удар.

Каждый студент-физик знает: для того, чтобы получить максимальную дальность выстрела при стрельбе из артиллерийского орудия, наклон ствола должен составлять 45 градусов от земли. Но футболисты, равно как игроки в гольф, метатели копья и метатели диска, обычно используют траекторию, имеющую угол намного меньше – 30-35 градусов. Игроки выработали такую траекторию в результате длительной практики.

"Мы не можем объяснить, почему эффективная траектория является такой необычной", – говорит Линторн. Он и Эверетт исследовали футбольный навес, изучив кадры видеосъемки футболистов, выполняющих этот удар под различными траекториями. Затем они попытались описать полученные данные о скорости мяча, расстоянии, на которое он пролетел, и времени его полета, в виде математических уравнений.

Это дало исследователям возможность найти самый оптимальный угол, под которым нужно направлять мяч, чтобы тот пролетел наибольшее расстояние. Оказывается, он должен составлять от 20 до 35 градусов. Информация о результатах исследования опубликована в журнале Sports Biomechanics2.

Почему же здесь наблюдаются такие большие отличия от традиционной механики? По словам Линторна, все дело в том, что традиционная механика не учитывает особенности строения костей и мышечной структуры человеческого тела, а они позволяют приложить большую силу к мячу, который летит под более низким углом, чем под более высоким. Поэтому мяч, летящий под более низким углом, имеет более высокую скорость. А скорость - это главный фактор, определяющий дальность полета.

Иногда имеет значение не дальность удара, а время полета мяча. Например, когда нужно быстрым пасом застать противника врасплох. Ученые установили, что в этом случае траектория должна быть на несколько градусов ниже. Это почти не изменит дальность, но может изменить время полета, а сэкономленные десятые доли секунды порой приобретают решающие значение в ходе матча.

"Навесные удары широко практикуются в футболе, - говорит Линторн. - В большинстве футбольных команд есть игрок, специализирующийся на таких ударах". Знание того, как мастера осуществляют эти навесы, может помочь тренерам понять, что им не следует применять некоторые правила физики для достижения оптимального результата.

Возможно, самую большую ценность из этого исследования извлекут школьные учителя – с его помощью легко повысить у детей интерес к физике. Ведь все, что имеет отношение к спорту, вызывает у учеников большой интерес, отметил Линторн.