РЕФЕРАТ
Виміри у фізичній культурі і спорті
ПЛАН
1. Вступ
2. Метрологічне забезпечення вимірів у спорті
3. Шкали вимірів
4. Точність вимірів
5. Висновок
6. Список використаної літератури
1. Вступ
Виміром якої-небудь фізичної величини називається операція, у результаті
якої визначається, у скількох разів ця величина більша (чи менша) іншої
величини, прийнятої за еталон. Так, за еталон довжини прийнятий метр, і,
приводячи виміри в змаганнях чи у тесті, ми довідаємося, скільки метрів,
наприклад, міститься в результаті, показаному спортсменом, у стрибку в
довжину, у штовханні ядра і т.д. Точно так само можна вимірити час
рухів, потужність, що розвивається при їх виконанні, і т.п.
Але не тільки такі виміри доводиться виконувати в спортивній практиці.
Дуже часто потрібно оцінити виразність виконання вправ у фігурному
катанні художній чи гімнастиці, складність рухів стрибунів у воду,
стомлення марафонців, тактичну майстерність футболістів і
фехтувальників. Тут узаконених еталонів немає, але саме ці виміри в
багатьох видах спорту найбільш інформативні. У цьому випадку виміром
буде називатися встановлення відповідності між досліджуваними явищами, з
одного боку, і числами – з іншої.
Впровадження науково-технічного прогресу у фізичне виховання і спорт
починається з комплексного контролю. Інформація, одержувана тут, є
основою для всіх наступних дій тренерів, наукових і адміністративних
працівників. Тисячі тренерів і фахівців, що оцінюють які-небудь
показники (наприклад, витривалість спринтерів чи ефективність техніки
боксерів), повинні це робити однаково. Для цього існують стандарти на
виміри.
Стандарт – це нормативно-технічний документ, що встановлює комплекс
норм, правил, вимог до об’єкта стандартизації (у даному випадку, до
спортивних вимірів) і затверджений компетентним органом. Використання
стандарту підвищує точність, економічність і єдність вимірів. Для
посилення ролі стандартизації в нашій країні діє Державна система
стандартизації (ДСС), що містить організаційні, правові, методичні і
практичні основи цієї діяльності.
2. Метрологічне забезпечення вимірів у спорті
Метрологічне забезпечення – це застосування наукових і організаційних
основ, технічних засобів, правил і норм, необхідних для досягнення
єдності і точності вимірів у фізичному вихованні і спорті. Науковою
основою цього забезпечення є метрологія, організаційна-метрологічна
служба Держкомспорту України. Технічна основа містить у собі:
систему державних еталонів;
систему розробки і випуску засобів вимірів;
метрологічну атестацію і перевірку засобів і методів вимірів;
систему стандартних даних про показники, що підлягають контролю в
процесі підготовки спортсменів.
Метрологічне забезпечення спрямоване на те, щоб забезпечити єдність і
точність вимірів. Єдність вимірів досягається тим, що їхні результати
повинні бути представлені в узаконених одиницях і з відомою імовірністю
погрішностей. В даний час використовується міжнародна система одиниць
(СІ), застосування якої в Росії визначено Державним стандартом.
Основними одиницями фізичних величин у СІ є одиниці довжини – метр (м);
маси – кілограм (кг); часу – секунда (с); сили електричного струму –
амперів (А); термодинамічної температури – кельвін (ДО); сили світла –
кандела (кд); кількості речовини – моль (моль). Додаткові одиниці СІ:
радіан (рад) і стерадіан (порівн) – для виміру плоского і тілесного
кутів відповідно.
Крім того, у спортивно-педагогічних вимірах використовуються наступні
одиниці вимірів: сили – ньютона (Н); температури – градуси Цельсія (*З),
частоти – герців (Гц); тиску – паскаль (Па); обсягу – літр, мілілітр (л,
мол).
За допомогою розрахунків з цих основних одиниць одержують похідні.
Наприклад, робота, вироблена тілом, що рухається, виміряється як добуток
сили на масу (Ньютон.метр – Н.м). Потужність – як робота в одиницю часу
– виміряється в Н.м/с, швидкість – у м/с і т.д.
Досить широко використовуються в практиці позасистемні одиниці.
Наприклад, потужність виміряється в кінських силах (л. с.), енергія – у
калоріях, тиск – міліметрах ртутного стовпа і т.д. Для перекладу
внесистемних одиниць у СІ використовуються наступні відносини: 1 Н=0,102
кг (сили); 1 Нм=1 Дж (джоуль) =0,102; кгм=0,000239 ккал. Один
ньютонметр занадто незначний по величині, і тому роботу спортсмена (чи
енергію, виділювану при виконанні вправ) частіше вимірюють у
кілоджоулях: 1 кдж=1000 Нм=0,239 ккал=102 кгм.
Інтенсивність (чи потужність) вправ виміряється у ватах: 1 Ут=1 Дж/з=1
Н.м/с=0,102 кгм/с. Відповідно 1000 Ут=1 квт=102 кгм/с. У практиці спорту
широке поширення одержав такий показник, як енерготрати (у ккал) при
виконанні вправ в одиницю часу (хв):1 ккал/хв=69,767 Ут=426,85 кгм/хв
=4,186 кдж/хв. Використовується і така одиниця, як позначок. Він
дорівнює:
ккал
кДж
1 мет=0,0175————-=0,0732——————–
кг
кг
Досить часто, оцінюючи інтенсивність вправи, відзначають, що воно
виконується при споживанні кисню на рівні, скажемо, 4 л/хв. Необхідно
запам’ятати, що при споживанні 1 л ПРО 2 виділяється 5,05 ккал енергії і
відбувається робота, рівна 21,237 кдж. Отже, при виконанні цієї вправи
буде затрачатися 20,2 ккал/хв, що відповідає роботі в 84,95 кдж.
3. Шкали вимірів
Існує чотири основні шкали вимірів.
Шкала найменувань
Власне вимірів, що відповідають визначенню цієї дії, у шкалі
найменувань не виробляється. Тут мова йде про угруповання об’єктів,
ідентичних по визначеній ознаці, і про присвоєння їм позначень. Не
випадково, що інша назва цієї шкали – номінальне (від латинського слова
Nome – ім’я).
Позначеннями, що привласнюються об’єктам, є числа. Наприклад,
легкоатлети-стрибуни в довжину в цій шкалі можуть позначатися номером 1,
стрибуни у висоту – 2, стрибуни потрійним – 3, стрибуни із шостому – 4.
При номінальних вимірах символіка, що вводиться, означає, що об’єкт 1
тільки відрізняється від об’єктів 2, 3 чи 4. Однак наскільки
відрізняється й у чому саме, по цій шкалі вимірити не можна.
Який же зміст у присвоєнні конкретним об’єктам (наприклад, стрибунам)
чисел? Роблять це тому, що результати вимірів потрібно обробляти.
Математична статистика, апарат якої використовується для цього, має
справу з числами, і групувати об’єкти краще не по словесних
характеристиках, а по числах.
Шкала порядку
Якщо якісь об’єкти мають визначену якість, то порядкові виміри
дозволяють відповісти на запитання про розходження в цій якості.
Наприклад, змагання в бігу на 100 м – це визначення рівня розвитку
швидкісно-силових якостей. У спортсмена, що виграв забіг, рівень цих
якостей у даний момент вище, ніж у того, який прийшов другим. У другого,
у свою чергу, вище, ніж у третього, і т.д.
Але найчастіше шкала порядку використовується там, де неможливі
якісні виміри в прийнятій системі одиниць. Наприклад, у художній
гімнастиці потрібно вимірити артистизм різних спортсменок. Тоді він
встановлюється у виді рангів: ранг переможця – 1, друге місце – 2 і т.д.
При використанні цієї шкали можна складати і віднімати ранги і робити
над ними які-небудь інші математичні дії. Однак необхідно пам’ятати, що
якщо між другою і четвертою спортсменками два ранги, те це зовсім не
означає, що друга вдвічі артистичніше першої.
Шкала інтервалів
Виміру в цій шкалі не тільки упорядковані за рангом, але і розділені
визначеними інтервалами. У інтервальній шкалі встановлені одиниці виміру
(градус, секунда, і т.д.). Вимірюваному об’єкту тут привласнюється
число, рівне кількості одиниць виміру, що він містить. Наприклад,
температура тіла спортсмена А. під час виконання вправи виявилася рівної
39,0* З, спортсмена В. -39,5* С.
Обробка результатів вимірів у інтервальній шкалі дозволяє визначити,
«на скількох більше» один об’єктів у порівнянні з іншим (у приведеному
вище прикладі=0,5*). Тут можна використовувати будь-які методи
статистики, крім визначення відносин. Зв’язано це з тим, що нульова
крапка цієї шкали вибирається довільно.
Шкала відносин
У шкалі відносин нульова крапка не довільна, і, отже, у деякий момент
часу вимірювана кількість може бути дорівнює нулю.
У цій шкалі яка-небудь з одиниць виміру приймається за еталон, а
вимірювана величина містить стільки цих одиниць, у скількох разів вона
більше еталону. Так, сила в 600 Н, рівна 6,6.с, у стільки ж раз більше
основної одиниці виміру – одного ньютона. Результати вимірів у цій шкалі
можуть оброблятися будь-якими методами математичної статистики.
4. Точність вимірів
Основні поняття
У спортивній практиці найбільше поширення одержали два види вимірів.
Виміри, коли розшукуване значення величини знаходиться безпосередньо з
досвідчених даних, є прямими. Наприклад, реєстрація швидкості бігу,
дальності метань, величини зусиль і т.п. – це всі прямі виміри.
Непрямими називають виміри, при яких розшукуване значення величини
знаходять на підставі залежності між цією величиною і величинами, що
піддаються виміру. Наприклад, між швидкістю ведення м’яча футболістом
(V) і витратами енергії (Е) існує залежність типу:
y = 1,683+1,322х
де y – витрати енергії в ккал;
х – швидкість ведення м’яча.
Якщо спортсмен веде м’яч з V=6 м/с, то Е=9,6 ккал/хв.
Прямим способом вимірити МПК складно, а час бігу – легко. Тому час
бігу вимірюють, а МПК – розраховують.
Варто пам’ятати, що ніякий вимір не може бути виконане абсолютно
точно і результат виміру завжди містить у собі помилку. Необхідно
прагнути до того, щоб ця помилка була розумно мінімальна. Нагадаємо, що
результати контролю є основою для планування навантажень. Тому точно
вимірили – точно спланували і навпаки. Знання точності вимірів –
обов’язкова умова, і тому в задачу вимірів входить не тільки перебування
самої величини, але й оцінка допущених при цьому погрішностей (помилок).
Систематичні і випадкові помилки вимірів
Помилки вимірів поділяються на систематичні і випадкові.
Величина систематичних помилок однакова у всіх вимірах, що
проводяться тим самим методом за допомогою тих самих вимірювальних
приладів.
Систематичний контроль за спортсменами дозволяє визначити міру їхньої
стабільності і враховувати можливі погрішності вимірів.
У деяких випадках помилки виникають із причин, пророчити які
заздалегідь неможливо. Такі помилки називаються випадковими. Їх
виявляють і враховують за допомогою математичного апарата теорії
імовірностей.
Перед проведенням будь-яких вимірів потрібно визначити джерела
систематичних погрішностей і по можливості усунути їх. Але тому що
цілком це зробити не можна, те внесення виправлень у результат виміру
дозволяє виправити його з урахуванням систематичної погрішності.
Для усунення систематичної погрішності використовують:
а) тарування – перевірку показань вимірювальних приладів шляхом
порівняння їх з показаннями еталонів у всьому діапазоні можливих значень
вимірюваної величини;
б) калібрування – визначення погрішностей і величини виправлень.
Абсолютні і відносні помилки вимірів
Результат виміру будь-якої величини відрізняється від щирого
значення. Це відмінність, рівна різниці між показанням приладу і щирим
значенням, називається абсолютною погрішністю виміру, що виражається в
тих же одиницях, що і сама вимірювана величина:
Х = Хист – Хизм
Де x – абсолютна погрішність.
При проведенні комплексного контролю, коли виміряються показники
різної розмірності, доцільніше користатися не абсолютної, а відносною
погрішністю. Вона визначається по наступній формулі:
Х
Хвідн = ————– * 100%
Хізм
Доцільність застосування Хвідн зв’язана з наступними обставинами.
Припустимо, що ми вимірюємо час з точністю до 0,1 з (абсолютна
погрішність). При цьому, якщо мова йде про біг на 10000 м, те точність
цілком прийнятна. Але вимірювати з такою точністю час реакції не можна,
тому що величина помилки майже дорівнює вимірюваній величині (час
простої реакції дорівнює 0,12 – 0,20 с). У зв’язку з цим потрібно
зіставити величину помилки і саму вимірювану величину, і визначити
відносну погрішність.
Розглянемо приклад визначення абсолютної і відносної погрішностей
виміру. Припустимо, що вимір частоти серцевих скорочень після бігу за
допомогою високоточного приладу дає нам величину, дуже близьку до щирого
і рівну 150 уд/хв. Одночасне пальпаторне вимір дає величину, рівну 162
уд/хв.
Підставивши ці значення в приведені вище формули, одержимо:
Х = 150 – 162 = 12 уд/хв – абсолютна погрішність; Хотн = (12:150) * 100%
= 8% – відносна погрішність.
Таким чином, формуються наступні основні правила:
прагнути до максимально можливої точності вимірів;
уміти визначати величину, тип і причини помилок;
навчитися усувати їх.
Висновок
Спортивна метрологія – це наука про виміри у фізичному вихованні і
спорті. Її потрібно розглядати як конкретний додаток до загальної
метрології, основною задачею якої, як відомо, є забезпечення точності і
єдності вимірів. Однак, як навчальна дисципліна, спортивна метрологія
виходить за рамки загальної метрології.
Фахівці-метрологи основну увагу зосереджують на проблемах єдності і
точності вимірів фізичних величин (довжина, маса, час, температура, сила
електричного струму, сила світла і кількість речовини).
У фізичному вихованні і спорті деякі з цих величин також підлягають
виміру. Але найбільше фахівців в області спортивної метрології цікавлять
педагогічні, біологічні показники, що по своєму змісті не можна назвати
фізичними. Методикою їхніх вимірів загальна метрологія практично не
займається, і тому виникла необхідність розробки спеціальних вимірів,
результати яких усебічно характеризують підготовленість фізкультурників
і спортсменів.
Таким чином, предметом спортивної метрології (і теорії вимірів, у
тому числі) є комплексний контроль у фізичному вихованні і спорті і
використання його результатів у плануванні підготовки спортсменів і
фізкультурників.
Список використаної літератури
Годик М. А. Спортивна метрологія. М.: Фис, 1988.
Годик М. А. Контроль тренувальних і соревновательних навантажень. М.:
Фис, 1980.
Зациорский В. М. Основи спортивної метрології. М.: Фис, 1981.
Іванов В. В. Комплексний контроль у підготовці спортсменів. М.: Фис,
1987.
Уткін В. Л. Виміри у спорті (введення в спортивну метрологію). М.:
ГЦОЛИФК, 1989.
PAGE
PAGE 2
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
