LA FÍSICA I EL MEU HOQUEI

INS RAMON BARBAT I MIRACLE

AUTOR : JORDI MORALES VIDAL

CURS 2013-2014

GRUP 2N BAT B

TUTORA : ROSA M FLORIT SALSENCH

Índex

• Experiències prèvies.

• Estudi de caiguda lliure.

• Anàlisi de l’hoquei des del punt de vista de la física.

EXPERIÈNCIES PRÈVIES

•Presa de contacte amb el Multilab•Estudi de caiguda lliure de la pilota de

tennis

Presa de contacte amb el Multilab

• Simulació d’un xut.

• Problemes per detectar la pilota.

• Gravació a càmera lenta.

• Anàlisi de la simulació d’un xut.

HD-50i y = -2,0894 t2 + 0,1062 t + 2,1562

HD-50p y = -2,0333 t2 - 0,1433 t + 2,1104

Càmera lenta y = -0,1208 t2 - 0,0213 t + 2,1239

Caiguda lliure d’una pilota de tennis

• Cerca de les relacions

entres els modes de

gravació i el Multilab.

• Coneixent els fps dels

modes HD-50i i HD-50P i

l’acceleració de la gravetat.

• Obtenció de les gràfiques

posició-temps.

• Els resultats no van ser els

esperats.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

y(m) HD50i

Polynomial (y(m) HD50i)

y(m) 50P

Polynomial ( y(m) 50P)

y (m) CL

Polynomial ( y (m) CL)

Temps (s)

y (m

)

Derivant les equacions de moviment obtenim els valors de l’acceleració

Tipus de filmació Equació de moviment Acceleració (m/s2)

HD-50i y = -1,8 t2 - 0,3 t + 0,1

HD-50P y = -1,9 t2 - 0,7 t

CL y = -0,1 t2 - 0,1 t

ESTUDI CAIGUDA LLIURE

• Mètode tradicional

• Anàlisi amb el Multilab

• Influència de la densitat en la caiguda lliure

• Cerca de l’origen dels resultats erronis de

l’experiència anterior.

• Estudi de caiguda lliure de 9 pilotes en els

tres modes de gravació diferents.

• Dos mètodes:

Mesura de temps amb un cronòmetre.

Anàlisi amb el Multilab.

Resultats amb cronòmetre• Càlcul de l’acceleració de caiguda a partir de:

•   yf = yo+ vo · t+ a · t2

Pilota Futbol PlàsticPetita

plàsticBàsquet Hoquei Tennis Alumini Fusta Acer

Ping-

pong

Temps (s)

1,68 1,48 0,92 1,17 1,2 0,99 0,96 1,44 1,14

1,17 1,63 1,3 1,26 1,6 1,56 1,44 1,09 1,44 1,96

1,44 1,21 1,85 1,57 1,16 1,51 1,56 1,52 1,52 2,08

1,48 1,88* 1,49 1,42 1,65 1,51 1,51 1,52 1,82

1,51 1,64 1,6 1,56 1,48 1,57 1,54 1,54 1,31

1,84 1,7* 1,53 1,51 1,43 1,56 1,56 1,56 1,49 1,94

1,6 1,58* 1,34 1,43 1,56 1,17 1,39

1,47 1,51 1,49 1,73 1,52 1,44 1,31 1,44 1,3

1,17 1,53 1,52 1,68 1,28 0,99 1,39 1,58

Temps mitjà (s) 1,53 1,56 1,49 1,48 1,41 1,40 1,39 1,50 1,39 1,88

Acceleració (m/s^2) -8,04 -7,75 -8,50 -8,63 -9,41 -9,64 -9,69 -8,35 -9,80 -4,95

Error mesura més petita

(s)

0,36 0,35 0,57 0,31 0,21 0,41 0,43 0,41 0,25 0,13

Error mesura més gran(s)0,31 0,08 0,11 0,20 0,24 0,17 0,17 0,08 0,13 0,01

Error absolut (s) 0,36 0,29 0,54 0,3 0,23 0,41 0,42 0,35 0,25 0,13

Er % 23,53 18,61 36,28 20,31 16,26 29,34 30,14 23,31 18,04 6,67

Resultats amb Multilab• Pilota d’hoquei com exemple:

0 2 4 6 8 10 12

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

y(m) HD50i

Polynomial ( y(m) HD50i)

y(m) HD50P

Polynomial (y(m) HD50P)

y(m) CL

Polynomial ( y(m) CL)

Temps (s)

y (m

)

Tipus de filmació Equació de moviment Acceleració (m/s2)

HD-50i y = -1,8 t2 - 0,69 t - 0,1

HD-50P y = -1,7 t2 - 0,7 t - 0,1

CL y = -0,1 t2 + 0,4 t - 0,3

Relacions de temps

• Càlcul dels valors de temps teòrics.

y = yo+ vo · t + a · t2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

y(m) HD50i

Polynomial ( y(m) HD50i)

y(m) HD50P

Polynomial (y(m) HD50P)

y(m) CL

Polynomial ( y(m) CL)

Temps (s)

y (m

)

Tipus de filmació Equació de moviment Acceleració (m/s2)

HD-50i y = -4,9 t2 + 9E-14 t - 7E-14

HD-50P y = -4,9 t2 + 1E-13 t - 4E-14

CL y = -4,9 t2 - 1E-13 t + 6E-14

Relacions de temps obtingudes

• Temps gravacions HD/ 1,6

• Temps gravacions CL = Temps gravacions HD

• Recerca per comprovar les relacions de temps.

• Experiència del rellotge.

• Aplicant les relacions de temps:

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

y(m) HD50i

Polynomial ( y(m) HD50i)

y(m) HD50P

Polynomial (y(m) HD50P)

y(m) CL

Polynomial ( y(m) CL)

Temps (s)

y(m

)

Tipus de filmació Equació de moviment Acceleració (m/s2)

HD-50i y = -4,6 t2 -1,1 t -0,1 -9,1

HD-50P y = -4,4 t2 - 1,2t - 0,1 -8,9

CL y = -4,4 t2 + 2,9t - 0,3 -8,8

INFLUÈNCIA DE LA DENSITAT DE LES PILOTES EN L’ACCELERACIÓ DE CAIGUDA

• Càlcul de la densitat de cada pilota.

• Massa

• Càlcul de la seva força de caiguda a partir de:

• Volum

Valors per les diferents pilotes

31.89 86.83 111.38 125.63 290.70 707.14 770.10 2665.04 8300.73

-9.90

-9.80

-9.70

-9.60

-9.50

-9.40

-9.30

-9.20

Densitat (Kg/ m3)

Acce

lera

ció (m

/s2)

ANÀLISI FÍSIC DE L’HOQUEI

•Física del xut•Física de l’arrossegament

•Anàlisi amb el Multilab•Sprint

La física del xut• Palanca de tercer grau.

• Forces que intervenen.

Ff

F

N

P F2

Ff2

F1Ff1

La física de l’arrossegament

• És la mateixa acció que el xut però en aquest cas però

pilota és empesa.

• Palanca de tercer grau,

FfF

N

P

Anàlisi amb el Multilab

Filmació des de darrere

Filmació des del costat

Velocitat de la pilota en el xut de pala

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

Posició z(m)

Linear (Posició z(m))

Posició x(m)

Linear (Posició x(m))

Posició y (m)

Polynomial (Posició y (m))

Temps (s)

(x,y

,z)(m

)

• Equacions de moviment:

x (t) = 14,2 t - 5,7

z (t) = -10,6 t + 3,4

y (t) = -5,7 t2 + 4,2 t + 0,1

• Efectuant la derivada primera trobem els components de la

velocitat:

• Coneixent els components de la velocitat:

• Tenint el vector velocitat:

• La velocitat de la pilota en tres instants de temps:

Energia que rep el porter en aturar la pilota

• Segons el teorema de la conservació de l’energia:

• Energia mecànica Energia de xoc

Energia dissipada

• Força de fregament amb l’aire, és una força no

conservativa.

• L’energia mecànica disminueix amb el pas del temps.

Impuls del stick a la pilota

• Coneixent la velocitat que porta la pilota abans de ser

impulsada i la que porta just després de ser impulsada.

• Aplicació del teorema del impuls mecànic.

• Vectorialment:

• En mòdul:

Valors dels diferents xuts i arrossegaments

Tipus de xut/arrossegament

Velocitat inicial (km/h)

Velocitat final(km/h)

Energia que rep el porter (J)

Energia dissipada (J)

Impuls (N·S)

Xut de pala 65,4 63,7 24,6 -0,3 2,4

Xut de cullera 60,3 58,2 20,9 -0,1 2,2Arrossegament de pala

54,8 52,9 17,5 -0,1 1,8

Arrossegament de cullera

42,4 40,7 10,6 0,05 1,4

Sprint

• En el interval B-C:

• Acceleració, desplaçament i frenada gràcies a la força

de fregament del terra sobre les rodes.

Conclusions

• No he pogut arribar al meu objectiu inicial.

• Estic satisfet dels resultats inèdits que he aconseguit.

• He adquirit nous coneixements i he aprofundit d’altres:

Mitjans audiovisuals

Programes d’ordinador

Física

• He pogut donar-li una visió diferent al meu esport.

GRÀCIES PER LA VOSTRA ATENCIÓ!