博尔特的极限材料

  2012 高教社杯宇宙大门生数学筑模比赛 承 诺 书 咱们详尽阅读了中邦大门生数学筑模比赛的比赛正派。 咱们齐备理解,正在比赛初步后参赛队员不行以任何方法(网罗德律风、电子邮 件、网上磋议等)与队外的任何人(网罗向导教练)咨询、筹议与赛题相合的问 题。 咱们领略,剽窃他人的效果是违背比赛正派的, 倘若援用他人的效果或别的 公然的材料(网罗网上查到的材料) ,必需遵守原则的参考文献的外述方法正在正 文援用途和参考文献中明晰列出。 咱们矜重应承,厉刻恪守比赛正派,以包管比赛的刚正、公道性。若有违背 比赛正派的作为,咱们将遭到端庄处置惩罚。 咱们参赛采取的题号是(从 A/B/C/D 被选择一项填写) : 咱们的参赛报名号为(倘若赛区树立报名号的话) : 所属学校(请填写无缺的全名) : 参赛队员 (打印并署名) :1. 2. 3. 向导教练或向导教练组掌管人 (打印并署名): 日期: 年 月 日 A 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅行进行编号): 2012 高教社杯宇宙大门生数学筑模比赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅行进行编号): 赛区评阅记载(可供赛区评阅时运用): 评 阅 人 评 分 备 注 宇宙同一编号(由赛区组委会送交宇宙前编号): 宇宙评阅编号(由宇宙组委会评阅行进行编号): 择要 2008 年北京奥运会博尔特以 9 秒 69 一举夺得 100 米的冠军,同时革新了世 界记载。看着博尔特轻松过线,瞬功夫寰宇振撼了,人们不由寻思:这个牙买加 的小伙子倘若用尽勉力他会跑众疾?人类的极限究竟正在那边?本篇论文偏重解 释了为何博尔特不妨屡创佳绩以及博尔特的极限成效究竟是几众?针对题目一, 我将从种族分别、地区分别、肌肉纤维分别、练习分别四方面临博尔特成效的提 高停止阐述。针对题目二,我将从博尔特的起跑反合时间、步长、步频、跑步过 程中的最大速率、最大减速率、以及竞争时的风速、竞争地方的海压低度、竞争 公用的计时器等几方面临博尔特的极限成效停止预算。 要害词 100m 灰色预测 极限功夫 一.题目重述 2008 年北京奥运会博尔特以 9 秒 69 一举夺得 100 米的冠军,同时革新了世 界记载。看着博尔特轻松过线,瞬功夫寰宇振撼了,人们不由寻思:这个牙买加 的小伙子倘若用尽勉力他会跑众疾?人类的极限究竟正在那边? 现哀求经过数学筑模来杀青以下义务: 1、博尔特为何能过连续告终百米冲破 2、博尔特的 100m 极限功夫 二、模子假定 1、假定博尔特竞走时足下两侧的活动员对其孕育发生的影响粗心不算 2、假定 100m 跑道为同一邦际准则的 100m 跑道 3、假定博尔特停止竞争时穿的鞋子是己方以为最舒适的鞋子 4、假定博尔特的心境抵达最好 三、题目阐述 种族分别、地区分别、肌肉纤维分别、练习分别四方面临博尔特成效的普及 起到无可取代的效用。 博尔特的极限成效由博尔特的起跑反合时间、 步长、 步频、 跑步历程中的最大速率、最大减速率、以及竞争时的风速、竞争地方的海压低度 决计 四、模子的创造及求解 题目一:我将从种族分别、地区分别、肌肉纤维分别、练习分别四方面临博尔 特成效的普及停止阐述: 1)种族分别 黑种人正在短道上跑得疾是由于他们小腿绝对比力长,这分别是由骨架决计 的,并非是他们肌肉更无力,肌肉膨胀速率更疾。足底,黄种人足底屈肌强度不 到 50KG,而黑种人屈肌强度约为 150-200KG,弹力比黄种人超过跨过 4 倍;肌肉, 黑种人肌肉弹性特地好,粘滞性很强,使劲太过也不会肌肉硬化,而黄种人脂肪 绝对较众,氛围浮力较大,容易疲乏。 2)地区分别 善于中短跑的非洲人的肌肉中,90%以上为慢膨胀型肌纤维(Ⅰ型),它含有 更众的糖,以及正在缺氧境况下孕育发生能量所必要的酶 非洲人具有像鸟相似的杠杆型细腿,并且弹跳力极强。如许的身材组织使他 们正在跑动历程中打发能量更少。 比方,脚踝部每增重 50 克,活动时的耗氧量将扩大 1%。非洲人小腿均匀 比欧洲人轻 0.5 公斤以上,如许每跑动 1 公里就会俭省 8%的能量。 3)肌肉纤维分别 牙买加理工大学的教育莫里森引睹说, 正在他们与格拉斯哥大学合伙停止的一 项咨询中,发觉了“急速肌肉纤维”里的一种叫做 ActinenA 的特别身分。正在牙 买加人和别的西非裔民族中,这种 ActinenA 基因远比别的族群一般。合伙咨询 小组对赶上 200 名牙买加活动员的肌肉范例停止了详明的咨询阐述,效果发觉, 果然有 70%活动员的肌肉纤维里具有这种能让人跑得更疾的特别身分。与此同 时,他们也对相似数量的澳大利亚活动员停止了咨询,效果这个比例只要 30%。 (Actinen A 也写作 Actinin α , α -辅肌动卵白, 即人体疾肌纤维中的一种卵白。 这种物质能够鼎新与霎时速率相合的肌肉纤维, 而这些肌肉纤维能够使活动员跑 得更疾。 ) 4)练习分别 博尔特的锻练米尔斯针对博尔特的身高,安排其步幅,步频使步频步幅抵达 最佳共同 题目二,我将从博尔特的起跑反合时间、步长、步频、跑步历程中的最大速 度、 以及竞争时的风速、 竞争地方的海压低度等几方面临博尔特的极限成效停止 预算。 (1)起跑反合时间:博尔特的现在最疾起跑反合时间是 0.146 秒 (2)步长、步频:通常步幅是由着地隔绝,后蹬隔绝和腾空隔绝三局限组 成。大脑皮层活动中枢愉疾与遏抑的转换速率,即神通过程的灵敏性据材料外现, 途中跑时两腿的最疾调换频率是 3.1~4.85 次/秒,而正在实行室骑自行车时两腿交 换频率能够抵达 5.5~7.1 次/秒,由此可睹,经过改良和普及神经编制的灵敏性来提 高频率是可以的。 影响步频的首要要素是:每步的功夫(步时),步时的是非则遭到支柱功夫和 腾空功夫的限制。因而,加疾步频必需正在收缩支柱功夫的同时收缩腾空功夫:影 响步长的要素首要网罗:后蹬形态(后蹬的速率、力气、角度)、腾空的形态(重心 腾起的初速率、腾起角、腾起的高度和氛围阻力等)和摆动腿着地(落地缓冲)。 ①蹬地力气:F=mv/t(∵F=ma;a=(v-v0)/t 又∵v0=0 ∴a=v/t )的公式,因为 m 正在这里代外人体的质料是个常数,因此正在单元功夫内后蹬的力气(F)越大,则 人体行进的速率(v)越大。 ②蹬地的速率:如蹬地力气(F)巨细肯定,则速率(v)与蹬离空中的功夫 (t)成正比,也即是说蹬离空中的功夫越短,则所得回的速率越大。 ③腿蹬直的水平:首要体现正在髋、膝、踝三个枢纽合头成一线,如许就能够使地 面给人体的反效用力富裕地经过人体重心促使身材行进。 ④蹬地角度:因为人体组织的特征,后蹬角度遭到局限,省略后蹬角度,不 仅有利于扩大程度分力,并且能低落身材重心上下滚动的水平。此外,减少后蹬 角度也是加疾两腿调换频率的一个紧急要素。 ⑤后蹬使劲宗旨: 后蹬使劲的宗旨应力图与行进宗旨一概,如后蹬使劲的方 向偏左或偏右侧会孕育发生分力效用, 减低行进的速率, 影响身材重心挪动的直线性。 正在技巧方面步频取决于后蹬技巧能否确切以及腿部肌肉膨胀的疾慢, 后蹬闭幕的 一刹那小腿折叠的富裕与否, 大腿前摆技巧能否确切与其速率的疾慢,脚着地时 所孕育发生的阻力巨细等要素, 这里所说的后蹬和前摆技巧,二者之间也是相反相成 的,如后蹬成就好正在后蹬闭幕的一刹那,因为后蹬惯性力的效用,小腿折叠的就 富裕, 从而减少了大腿前摆的半径而加疾了前摆速率,前摆是由髂腰肌和大腿有 合局限同肌肉的近牢固膨胀使大腿策动小腿有幅度而又急速地向前摆动的。 当大 腿向前摆动到极限时,主动下压折叠的小腿急速向下向后作“爬蹬”手脚,如许 不单加疾两腿调换的频率也加长了人体重心, 从支柱点到蹬地闭幕时挪动的隔绝 使步长获得了扩大。 (3)步长指数(均匀步长/身高) 、步频指数(均匀步频×身高) 均匀步长=100 米/步数;均匀步频=活动员成效/步数. 博尔特均匀步频 4.257 步/秒 1.226 (4) 博尔特 支柱功夫 0.104 (秒) 腾空功夫 1.24 (5)博尔特跑步历程中的最大速率 12.5 米/秒,人类极限速率约为 16 米/ 秒足下 (6)竞争时的风速:依照竞争时的地域均匀风速预备,据咨询,倘若正在静 风中活动员用 10 秒跑完 100 米, 正在 2 米/秒顺风境况下只需 9.84 秒即可跑完, 而 顺风 2 米/秒时则需 10.16 秒。两者相差 0.32 秒,而人类百米成效普及 0.32 秒需 要好几十年的功夫。因此邦际奥委会才有顺风不得赶上 2 米秒的厉刻原则。 (7) 竞争地方的海压低度:当身材以 v 的速率正在密度为ρ 的流体中活动时, 身材遭到的阻力为ρ ACdv2/2,此中 A 为身材穿行正在氛围中的横截面积,Cd 为 阻力系数。 墨西哥城的氛围密度是海立体的 80%, 这意味着阻力将会成比例地减 小,也即是能跑得更疾(长跑活动属于有氧活动,因此活动员不会遭到高海拔相 对较低的氧气含量的影响)。 (8)计时器的影响:全主动计时器运用一束穿过止境线的光辉来记载发令 枪响到竞争闭幕的这段功夫, 这不单袪除了评判员的失误,还将记载精度普及到 了 0.01 秒。 死板起跑架的使用使得发令枪响前 0.1 秒的抢跑都市被记载正在案,而 这个功夫通常以为是人类的反响极限。底细上,邦际田径合伙会(IAAF)现正在正在比 较人工计时效果和电子计时效果时都市加上 0.24 秒。 0.129 (秒) 支腾比 1: 步频指数 8.343 均匀步长 2.404 步长指数 五、模子的鼎新与增加 因为材料缺乏以及功夫紧促,无法准确地预备出博尔特 100m 的极限成效, 但可依照博尔特每场竞争的竞争场面、 风速以及博尔特各项影响要素的极限值来 预备博尔特该场竞争可抵达的极限功夫。 该模子实用于每名长跑活动员,只须测得以上各影响要素的切实值,就能够 粗测己方的 100m 的极限功夫 六、参考文献 [1] ]王健邦.外良好夫君长跑活动员 100m 跑速率的动向阐述[J].武汉体育学 院学报,2006,(5):89-92. [2] 谢慧聪. 邦外里百米速率与成效的众元回归阐述 [J]. 北京体育大学学报, 2006,29(6):842-845. [3]活动心理学[M].邓树勋.北京:上等培育出书社,1999:214. [4]郭成吉,等.寰宇良好夫君长跑活动员 100 m 跑速率纪律的心理学阐述[J]. 中邦体育科技,2003,39(10):34-37. [8]申伟华,等.良好活动员 100 m 长跑最大速率运用率及其特征阐述[J].北京 体育大学学报,2005,28(5):1126-1130. 七、附录 一、近 8 届奥运会夫君百米冠军 1980 莫斯科 韦尔斯 10 秒 25 1984 洛杉矶 刘易斯 9 秒 99 1988 汉城 刘易斯 9 秒 92 1992 巴塞罗那 克里斯蒂 9 秒 96 1996 亚特兰大 贝利 9 秒 84 2000 悉尼 格林 9 秒 87 2004 雅典 加特林 9 秒 85 2008 北京 博尔特 9 秒 69 2012 伦敦 博尔特 9 秒 63 二、夫君百米竞走突破过的寰宇记载 美邦 利平科特 10.6 秒 1912 年 7 月 6 日 美邦 帕众克 10.40 1921 年 4 月 23 日 加拿大 威廉斯 10.30 1930 年 8 月 9 日 美邦 杰西-欧文斯 10.20 1936 年 6 月 20 日 美邦 威利-威廉姆斯 10.1 1956 年 8 月 3 日 德邦 哈里 10.0 秒 1960 年 6 月 21 日 美邦 史女士 9.95 秒 1968 年 10 月 14 日 美邦 史女士 9.93 1983 年 7 月 3 日 美邦 刘易斯 9.92 1988 年 9 月 24 日 美邦 伯勒尔 9.90 1991 年 6 月 14 日 美邦 刘易斯 9.86 1991 年 8 月 25 日 美邦 伯勒尔 9.85 1994 年 6 月 7 日 加拿大 众诺万-贝利 9.84 1996 年 7 月 27 日 美邦 格林 9.79 1999 年 6 月 16 日 美邦 蒂姆-蒙哥马利 9.78 2002 年 9 月 14 日 牙买加 鲍威尔 9.77 2005 年 6 月 14 日 美邦 贾斯汀-加特林 9.77 2006 年 5 月 12 日 牙买加 鲍威尔 9.77 2006 年 6 月 11 日 牙买加 鲍威尔 9.77 2006 年 8 月 18 日 牙买加 鲍威尔 9.74 2007 年 9 月 9 日 牙买加 博尔特 9.72 2008 年 6 月 1 日 牙买加 博尔特 9.69 2008 年 8 月 16 日

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