Реферат Основи теорії вимірів у 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:

1) систему державних еталонів;

2) систему розробки і випуску засобів вимірів;

3) метрологічну атестацію і перевірку засобів і методів вимірів;

4) 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:

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:

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:

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:

1) прагнути до максимально можливої точності вимірів;

2) уміти визначати величину, тип і причини помилок;

3) 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

1. Годик М. А. Спортивна метрологія. М.: Фис, 1988.

2. Годик М. А. Контроль тренувальних і соревновательних навантажень. М.: Фис, 1980.

3. Зациорский В. М. Основи спортивної метрології. М.: Фис, 1981.

4. Іванов В. В. Комплексний контроль у підготовці спортсменів. М.: Фис, 1987.

1. Уткін В. Л. Виміри у спорті (введення в спортивну метрологію). М.: ГЦОЛИФК, 1989.

Ваше имя:
Сообщение:
Код: