Потенциальная энергия положения как источник горизонтального перемещения тела человека по твердой опоре
Авторы:
Пьянзин А.И., Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева, Чебоксары, Россия, ORCID: 0000-0002-9606-7714, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Романов Н.С., Академия спортивных наук Романова Корал Габелз, США, ORCID: 0009-0007-6008-0048, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Аннотация:
В гравитационном поле потенциальная энергия, обусловленная специфическим положением тела, преобразуется в кинетическую энергию свободного падения, если тело не достигло нижней опоры, или ограниченно свободного падения с вращением вокруг оси, если оно уже находится на нижней опоре. Материалы. В статье обсуждаются вопросы, связанные с механической природой горизонтального перемещения тела человека при выполнении циклических движений на твердой опоре. Методы исследования. Анализ научно-методической литературы. Результаты. У свободно падающих в вертикальном положении трости или карандаша момент соприкосновения с опорой означает лишь прекращение их свободного падения, но не ограниченно свободного, поскольку они, получив связь с опорой, все еще обладают запасом потенциальной энергии положения, которая и вызовет опрокидывание с вращением вокруг точки опоры при малейшем отклонении от вертикали. У тела на опоре в состоянии неустойчивого равновесия остается еще возможность падать в соответствии с механикой движения физического маятника под действием не самой силы тяжести, а ее вращательного момента. В этом случае, вместо высоты расположения ОЦМ тела над опорой, за падение тела будет отвечать уже плечо силы тяжести. Заключение. Потенциальная энергия положения тела позволяет ему начать свободно падать не только вниз (в соответствии с вектором силы тяжести), но и опрокидываться с горизонтальным смещением ОЦМ тела при малых углах отклонения тела от вертикального положения (перпендикулярно вектору силы тяжести). Это позволяет объяснить происхождение и механизм исполнения целого класса горизонтальных циклических перемещений тела человека и животных по поверхности земли в условиях действия гравитации. Научная новизна состоит в том, что уравнение потенциальной энергии для тела (маятника) в условиях ограниченно свободного падения на опоре не находит своего отражения применительно к целому классу движений живых тел с горизонтальным перемещением по поверхности земли в условиях действия гравитации. Практическая значимость. Применение уравнения потенциальной энергии для описания механики движения физического маятника позволяет выделить ключевую роль силы тяжести в горизонтальном ускорении тела человека.
Ключевые слова:
механическая энергия, потенциальная энергия, кинетическая энергия, свободное падение, ограниченно свободное падение, маятник.