Научно-исследовательская работа по физике на тему: Исследование качества спортивной обуви и влияние её на опорно-двигательный аппарат человека

Научно-исследовательская работа
Исследование качества спортивной обуви и влияние её на опорно-двигательный аппарат человека.
Выполнил:
Додонов Александр Александрович
учащийся 9 класса А МБОУ «СШ №23 г. Димитровграда
Ульяновской области»
Руководитель:
Нечаева Татьяна Валентиновна
учитель физики МБОУ «СШ №23
г. Димитровграда Ульяновской области»,
высшей категории.

Оглавление
Введение……………………………………………………………………………...3
Глава 1. Основные сведения о спортивной обуви…………………………………5
1.1 Виды спортивной обуви……………………………………………………5
1.2Материалы…………………………………………………………………...6
Глава 2. Характеристика опорно-двигательного аппарата человека ……………8
2.1Опорно-двигательный аппарат человека………………………………….8
2.2Влияние обуви на опорно-двигательный аппарат ……………………… 8
Глава 3. Практическая работа……………………………………………………...10
3.1 Практическая работа№1: «Измерение веса различных марок спортивной обуви»…………………………………………………... … .10
3.2 Практическая работа№2: «Определение коэффициента трения скольжения различных марок спортивной обуви» ……………………10
3.3 Практическая работа№3: «Выявление удовлетворённости качеством спортивной обуви путем опроса»………………………………………..11
3.4 Рекомендации школьникам о правильном выборе спортивной обуви…………………………… …………………………. …………… .12
Заключение…………………………………………………………….……………12
Библиографический список…………………………………………..……………13
Приложение…………………………………………………………………………14
Исследовать - значит видеть то, что
видели все, и думать так, как не думал никто.
Альберт Сент – ДьердиВВЕДЕНИЕ
Человек – это единственный представитель живого мира, у которого стопа предназначена именно для прямо хождения. Особенностью строения стопы является наличие так называемого свода стопы, который выполняет весьма важную функцию – компенсирует давление на конечности. Этот удивительный механизм из 26 костей, 33 суставов, 107 связок, 31 сухожилия, а также метров нервов и кровеносных сосудов является фундаментом здоровья, поскольку выполняет чрезвычайно важные функции для его формирования и сохранения. Нарушение строения и функции стопы приводит к ее деформации – плоскостопию. Продольное, поперечное или продольно-поперечное плоскостопия нарушают амортизирующую способность стопы, оказывая разрушительное влияние на весь опорно-двигательный аппарат человека.  Толчки при ходьбе передаются по скелету вверх и оказывают травмирующее  действие на головной мозг. Ударная нагрузка на мозг человека при наличии продольного, поперечного или продольно-поперечного плоскостопия увеличивается в 5-6 раз. Головные боли, которые испытывает человек, нередко становятся следствием продольного, поперечного или продольно-поперечного плоскостопия. Косвенно все три типа плоскостопия могут являться причиной развития следующих патологий: возникновение натоптышей, пяточных шпор, невромы Мортона, дегенеративно-дистрофические изменений в суставах, в результате чего возникает артроз тазобедренных и коленных суставов, а также сколиоз, радикулит, остеохондроз, грыжи межпозвоночных дисков.
Одна из причин появления патологии стоп – неправильно подобранная обувь.
Выбранная нами тема актуальна, т.к. современная мода обуви предоставляет на рынок сбыта в основном обувь неблагоприятную для опорно-двигательного аппарата.
Поэтому проблемой нашего исследования является участившиеся случаи деформации стоп, а также возникновения болезненных ощущений в ногах и спине у подростков и взрослых людей, вследствие ежедневного использования неправильной обуви.
Предмет исследования: влияние спортивной обуви на опорно-двигательный аппарат человека.
Объект  исследования: учащиеся МБОУ «СШ №23 г. Димитровграда», использующие для повседневного ношения спортивную обувь.
Цель: исследовать качества обуви и её влияние на опорно-двигательный аппарат человека.
В соответствии с проблемой, объектом, предметом и целью исследования были поставлены следующие задачи:1. Изучить и проанализировать научную литературу по проблеме исследования.
2. Выяснить влияние спортивной обуви на опорно-двигательный аппарат человека.
3. Провести исследования воздействия обуви на организм путем опроса.
4. Провести практические исследования на предмет веса спортивной обуви , силы трения скольжения подошвы и её коэффициента трения.
5. Рекомендации по защите от влияния некачественной обуви на опорно-двигательный аппарат.
Гипотеза: неправильная спортивная обувь оказывает отрицательное воздействие на организм человека.
Глава 1. Основные сведения о спортивной обуви.
1.1 Виды обуви.
Удельный вес спортивной обуви составляет более 20% общего производства резиновой обуви. Она отличается легкостью, прочностью, надежно закрепляться на ноге. Для этой обуви характерны простое внешнее оформление и отсутствие украшений. Большинство видов спортивной обуви изготовляют с верхом из хлопчатобумажных тканей: двухслойной кирзы, ткани башмачной и др. Кроме того, обувь вырабатывает цельнорезиновой, клеевым методом и формованием. Спортивная обувь в зависимости от назначения делится на несколько категорий:
1.Бег. Низкий дизайн обусловлен тем, что при беге риск растяжения голеностопного сустава невелик. А вот вес обуви для бега наоборот — чрезвычайно важен, поэтому для облегчения веса кроссовки для бега чаще всего выполняются из синтетических материалов. Узкая полнота, за счет чего достигается лучшее облегание ноги. 
2.Теннис. Низкая или средняя высота. Верхняя часть обуви жесткая и прочная; обычно верх изготавливается из натуральных материалов с синтетическими вставками. кроссовки для тенниса должны иметь широкую носочную часть.
3.Баскетбол. Кроссовки для баскетбола средние и высокие. Верх из искусственных материалов в целях облегчения веса. Внимание уделяется амортизации — она должна быть выше, чем у моделей других категорий, так как в баскетбол играют люди высокого роста. Для хорошей устойчивости баскетбольные кроссовки обладают широкой подметкой. Отличительная особенность этого вида спортивной обуви — жесткий верх, защищающий голеностопный сустав от вывиха.
4.Аэробика. Кроссовки для аэробики высокие или средние, очень редко — низкие. Материал, из которого изготавливаются кроссовки, может быть разным, так как жестких требований к весу нет. Особое внимание у этой категории обуви уделяется амортизационной системе, а также прочной носочной части.
5.Ходьба. Низкие модели спортивной обуви. Верхняя часть из натурального материала с допустимыми вставками из синтетики. При изготовлении тщательно прорабатывается гибкая носочная часть, а также особой конструкции пяточной части.
6.Футбол. Черты этого вида спортивной обуви: достаточно мягкий верх, укрепленные пяточная и носочная части, низкая высота.
1.2. Материалы.
Однако, прежде чем что-то покупать, следует поинтересоваться простым вопросом: из чего делают спортивную обувь и чем эти материалы отличаются друг от друга.
Верх
Естественно, что все части кроссовка делаются из разных материалов. Так верх, который обеспечивает фиксацию ноги на промежуточной подошве, а также доступ к ней воздуха, может быть изготовлен из:
Натуральной кожи. Не смотря на то, что кожа пропускает воздух, а также хорошо долго не изнашивается, она слишком хорошо впитывает влагу и имеет свойство от неё коробиться и разбухать.
Искусственной кожи. Она в кроссовках используется чаще, чем натуральная, и обладает всеми её положительными качествами. Она прочна, «дышит», весит не слишком много, но при этом не впитывает влагу и не деформируется.
Сетки. Она изготавливается из полиэстеровых или нейлоновых нитей, сплетенных разными способами. Ключевым элементом этого материала являются отверстия. Чем больше они, тем легче они пропускают воздух.
Промежуточная подошва.
Это часть кроссовка, которая амортизирует основную часть ударов, а также обеспечивает фиксацию ноги на подошве. При её изготовлении используют:
Филон. Это очень легкий и пружинистый искусственный материал.
Филайт. Позволяет значительно снизить вес кроссовка.
Полиретан. Это самый тяжелый из материалов, но одновременно и самый прочный.
Этилвинилацетат. Стоимость этого материала ниже, чем стоимость всех остальных. Он очень легок, гибок и прочен, однако со временем его качество снижается.
Подошва
Она обеспечивает наилучшее сцепление с рельефом, а также первичное смягчение ударов. Её делают из:
Углеродистой резины. Она очень прочна и долговечна.
Простая резина. Прочна, гибка и долго служит.
DRC. Очень твердая, прочная и долговечная.
Дурапон. Очень легкий материал, обеспечивающий отличную амортизацию, но при этом не слишком стойкий к изнашиванию.
Сочетание всех этих материалов может быть разным, и всегда стоит обращать внимание на то, из чего сделана обувь – именно от этого зависит, сможет ли она выполнить свое предназначение.
Глава 2.
1.1. Характеристика опорно-двигательного аппарата человека.
Скелет человека выполняет разные функции, главная из которых опорная: он удерживает в определенном положении органы, принимает на себя всю тяжесть тела. Если животным служат опорой четыре конечности, то человека в вертикальном положении удерживают только две ноги, нагрузка на которые равняется весу тела человека. Самое большое давление приходится на стопы. Стопа человека приобрела сводчатое строение, обладающее рессорными свойствами. Такая конструкция позволяет распределять тяжесть, падающую на нее, уменьшает сотрясения и толчки при ходьбе, приспосабливает стопу к неровностям почвы, сообщает плавность походке и упругость стоянию.
Результаты исследования распределения веса по подошвенной поверхности стопы показали, что 20,5 % веса падает на передневнутренний отдел стопы, 18,4% – на передненаружный, на область свода приходится 5,1%, на пятку – 55,1%. При ходьбе давление распределяется следующим образом: на пятку падает 33,2%, на среднюю часть – 5%, на передненаружную часть стопы – 26 %, на передневнутреннюю часть – 35,8% суммарной нагрузки.Давление, производимое на пол мальчиком массой 45 кг при площади опоры ботинок 300 см2составляет примерно 15кПа. При ходьбе это давление увеличивается более чем в два раза. У девочки, имеющей ту же массу, но меньший размер обуви, давление больше и при ходьбе становится сравнимым с давлением гусеничного трактора. При таких нагрузках необходимо правильно подбирать обувь.
1.2. Влияние обуви на опорно-двигательный аппарат
Специалистами доказано, что деформация стопы проявляется в основном из-за неправильно подобранной обуви. Одной из форм деформации является плоскостопие, причины которого во многих случаях кроются в избыточной нагрузке на ноги. Женщины страдают плоскостопием в четыре раза чаще мужчин. Причина такого рода– дань моде.
Различают поперечное, продольное и смешенное поперечно-продольное плоскостопие. При поперечном плоскостопии уплощается поперечный свод стопы, и ее передний отдел опирается на головки всех пяти плюсневых костей, а не только на I и V. При продольном плоскостопии уплощается продольный свод, и стопа соприкасается с полом всей подошвенной поверхностью или большей частью.
Человек с плоскостопием уподобляется механизму с жесткими стальными колесами, движущемуся по булыжной мостовой. Ударная волна, не погашенная пружинящим сводом стопы, распространяется вверх по скелету. Нагрузки достаются суставам, позвоночнику и даже головному мозгу. Основную амортизацию от ходьбы берет на себя позвоночник, в результате чего он быстрее изнашивается и слабеет. Возникают всевозможные защемления межпозвонковых дисков и соответствующий набор недомоганий. Человек даже и не подозревает, что многие его острые боли проистекают вследствие плоскостопия. Кроме спины, может болеть голова, конечно, ноги. При запущенном плоскостопии возникает деформации стопы, вырастает, так называемая, болезненная косточка на большом пальце. Нарушается кровообращение нижних конечностей, лодыжки отекают и болят. Появляются изменения в области коленных суставов. Ходить становится все сложнее. Возникает быстрая утомляемость.
Глава 3. Практические работы.
3.1.Практическая работа№1: «Измерение веса различных марок спортивной обуви».Цель:
Измерить вес различных видов спортивной обуви
Мы провели измерения веса обуви с помощью динамометра (рис. 1).
Вывод:
Самая лёгкая обувь выпускается фирмами Nike и Puma, самые тяжёлые – фирмами New balance и Reebok. 3.2. Практическая работа№2: «Определение коэффициента трения скольжения различных марок спортивной обуви ».
Измерим коэффициент трения подошв той же обуви. Прикрепим динамометр к туфле и заставим её двигаться равномерно по одной и той же поверхности. Во время равномерного движения исследуемого тела динамометр показывает, что на тело со стороны пружины действует постоянная сила упругости F (рис.2). При равномерном движении тела равнодействующая всех сил, приложенных к нему, равна нулю. Следовательно, кроме силы упругости во время равномерного движения на тело действует сила, равная по модулю силе упругости, но направленная в противоположную сторону. Эта сила – сила трения скольжения. Измерим её и по формуле
μ =
Nike μ
Adidas μ
Puma μ
New balance μ
Reebok μ
Мы вычислили коэффициент трения скольжения (рис. 3).
Вывод:
Коэффициент трения подошв кроссовок разных фирм составил 0,4 - 0,62. Самый большой коэффициент трения скольжения имеют кроссовки фирмы Adidas. Самые скользкие подошвы у кроссовок фирм Nike и Reebok. Однако следует отметить, что все кроссовки имеют допустимый коэффициент трения для их использования, то есть все производители уделяют должное внимание проблеме повышения коэффициента трения подошв кроссовок.
3.3.Практическая работа№3: «Выявление удовлетворённости качеством спортивной обуви путем опроса»
Цель:
Провесим социальный опрос среди учащихся МБОУ «СШ №23 г. Димитровграда» с целью выявления удовлетворённости качеством спортивной обуви.
Вывод: Как видно из результатов опроса (рис.4), значительная часть школьников недовольны своей спортивной обовью. И обратим внимание на тревожные результаты опроса: почти половина учащихся обладают различными формами плоскостопия, хотя и не самой тяжёлой формы (рис 5).
3.4.Рекомендации школьникам о правильном выборе спортивной обуви.1. Выбирайте лёгкую спортивную обувь.( Nike и Puma )
2. Выбирайте спортивную обувь с большим коэффициентом трения (Аdidas).
3. Чаще измеряйте размер своей ногу и покупайте обувь по размеру.
4. Не считайте, что обувь разносится.
5. Не стоит делать обувь универсальной, используйте её по назначению.
6. Не переплачивайте - и не старайтесь сэкономить, выбирайте удобную обувь.
7. Заменяйте обувь вовремя.
Заключение.
В ходе работы над проектом нами был изучен опорно-двигательный аппарат, его свойства и характеристики. Была рассмотрена спортивная обувь, её виды, составляющие материалы, и её воздействие на человека. Также проведена практическая работа по выявлению воздействия спортивной обуви на организм человека путем опроса и опытно-экспериментальная работа по определению характеристик обуви( веса обуви и коэффициента трения скольжения). В конце работы нами были предложены мероприятия и рекомендации по уменьшению воздействия спортивной обуви на человека. Проделав всю эту работу, мы выяснили, что опорно-двигательный аппарат -единый комплекс, состоящий из костей, суставов, связок, мышц, их нервных  образований, обеспечивающий опору тела и передвижение человека. Но оказывается оно, также как и другие, нуждается в защите, в данном случае – защите от неправильной спортивной обуви. Экспериментальная проверка гипотезы, что обувь оказывает отрицательное воздействие на аппарат человека, нашла своё подтверждение. Наша задача – обезопасить себя и окружающих от такой небезопасной обуви. Наше здоровье в наших руках! Мы надеемся, что наша работа послужит интересным информационным источником не только для детей, но и для взрослых!
Библиографический список.
Браславский В.А., Куклина Н.А., Таймазов В.А., Евсеев СП. Основные принципы выбора спортивной обуви// Разработка научных основ и промышленное освоение эффективных технологических комплексов для производства высококачественных изделий из шерсти и других натуральных и химических волокон. М., ЦНИИШ.
В.А. Браславский, В.А.Таймазов, Д.Р. Гиниятулов, Н.А. Куклина, Н.П. Евсеев, И.В. Шведов-ченко, Ю.Б. Голубева Мировые тенденции в развитии конструкций спортивной обуви //Кожевенно-обувная промышленность, № 1, 2011, с. 13—14 (Сообщение 1)
В.А. Браславский, В.А.Таймазов, Д. R Гиниятулов, Н.А. Куклина, Н.П. Евсеев Мировые тенденции в развитии конструкций спортивной обуви //Кожевенно-обувная промышленность, № 2, 2011, с. 18-19 (Сообщение 2)
Большая советская энциклопедия 18 том.
ru.wikipedia.org/.../Опорно-двигательная_система.Приложение.
Практическая работа№1: «Измерение веса различных марок спортивной обуви».

Рисунок 1
Практическая работа№2: «Определение коэффициента трения скольжения различных марок спортивной обуви ».

Рисунок 2

Рисунок 3
Практическая работа№3: «Выявление удовлетворённости качеством спортивной обуви путем опроса»

Рисунок 4 Рисунок 5