Polska gola! czyli. Fizyk komputerowy gra w piłkę. Sławomir Kulesza

Transkrypt

1 Polska gola! czyli Fizyk komputerowy gra w piłkę Sławomir Kulesza

2 Plan prezentacji Fizyka ruchu ciała a w ośrodkuo Rzucamy jak Artur Siódmiak Kopiemy jak Roberto Carlos Serwujemy jak Stephane Antiga

3 Plan prezentacji Fizyka ruchu ciała a w ośrodkuo Rzucamy jak Artur Siódmiak Kopiemy jak Roberto Carlos Serwujemy jak Stephane Antiga

4 Plan prezentacji Fizyka ruchu ciała a w ośrodkuo Rzucamy jak Artur Siódmiak Kopiemy jak Roberto Carlos Serwujemy jak Stephane Antiga

5 Plan prezentacji Fizyka ruchu ciała a w ośrodkuo Rzucamy jak Artur Siódmiak Kopiemy jak Roberto Carlos Serwujemy jak Stephane Antiga

6 Plan prezentacji Fizyka ruchu ciała a w ośrodkuo Rzucamy jak Artur Siódmiak Kopiemy jak Roberto Carlos Serwujemy jak Stephane Antiga

7 Po co fizyka w sporcie?

8 Po co fizyka w sporcie? Przesuwanie granicy rekordów Analiza zachowania ciał w ruchu pozwala przesunąć granicę osiągnięć sportowych (np. technika skoku wzwyż, kostiumy pływackie) Eliminacja losowości Poprawa własności aerodynamicznych ciał (np. piłek) pozwala na lepszą kontrolę ich ruchu przez zawodnika.

9 Po co fizyka w sporcie? Przesuwanie granicy rekordów Analiza zachowania ciał w ruchu pozwala przesunąć granicę osiągnięć sportowych (np. technika skoku wzwyż, kostiumy pływackie) Eliminacja losowości Poprawa własności aerodynamicznych ciał (np. piłek) pozwala na lepszą kontrolę ich ruchu przez zawodnika.

10 Jaka fizyka w sporcie? Fizyka

11 Jaka fizyka w sporcie? Fizyka Kinematyka

12 Jaka fizyka w sporcie? Fizyka Kinematyka Hydro/aerodynamika

13 Kinematyka Badanie ruchu ciał Położenie Prędkość Przyspieszenie

14 Kinematyka Badanie ruchu ciał Położenie Prędkość Przyspieszenie

15 Kinematyka Badanie ruchu ciał Położenie Prędkość Przyspieszenie Tempo zmian prędkości

16 Druga zasada dynamiki Wiąże ze sobą siłę i zmienność ruchu

17 Druga zasada dynamiki Wiąże ze sobą siłę i zmienność ruchu Drugie prawo Newtona

18 Druga zasada dynamiki Wiąże ze sobą siłę i zmienność ruchu Drugie prawo Newtona Przyspieszenie = Siła / Masa

19 Druga zasada dynamiki Wiąże ze sobą siłę i zmienność ruchu Drugie prawo Newtona Przyspieszenie = Siła / Masa skutek

20 Druga zasada dynamiki Wiąże ze sobą siłę i zmienność ruchu Drugie prawo Newtona Przyspieszenie = Siła / Masa skutek przyczyna

21 Druga zasada dynamiki Wiąże ze sobą siłę i zmienność ruchu Drugie prawo Newtona Przyspieszenie = Siła / Masa skutek przyczyna bezwładność

22 Druga zasada dynamiki Wiąże ze sobą siłę i zmienność ruchu Drugie prawo Newtona Przyspieszenie = Siła / Masa skutek przyczyna bezwładność a = F/m

23 Hydro/Aerodynami Aerodynamika Nauka o siłach działaj ających na ciała poruszające się w cieczy lub powietrzu (ogólnie: płynie)

24 Hydro/Aerodynami Aerodynamika Nauka o siłach działaj ających na ciała poruszające się w cieczy lub powietrzu (ogólnie: płynie) te siły to: opór i unoszenie

25 Opór r ośrodkao Opór ośrodka wpływa na trajektorię oraz bilans energetyczny ruchu ciała

26 Opór r ośrodkao Opór ośrodka wpływa na trajektorię oraz bilans energetyczny ruchu ciała Tarcie międzycząsteczkowe - opór laminarny

27 Opór r ośrodkao Opór ośrodka wpływa na trajektorię oraz bilans energetyczny ruchu ciała Tarcie międzycząsteczkowe - opór laminarny Niejednorodności - opór turbulentny

28 Opór r turbulentny

29 Opór r turbulentny

30 Opór r turbulentny

31 Opór r turbulentny F turb = -0.5C x ρsv 2

32 Dość teorii! Pomówmy o zastosowaniach

33 Symulacja rzutu piłką ręczn czną

34 Symulacja rzutu piłką ręczn czną Masa 0.45 kg Średnica 0.19 m Obwód m

35 Symulacja rzutu piłką ręczn czną Masa 0.45 kg Średnica 0.19 m Obwód m

36 Rzucamy jak Artur Siódmiak Oszacowanie szansy zdobycia gola przez Artura Siódmiaka w półfinale MŚ w Chorwacji

37 Geometria problemu

38 Geometria problemu Rzut na wprost z linii 9 m w kierunku bramki przeciwnika (dystans ok. 31 m, bramka 3x2 m)

39 Geometria problemu Rzut na wprost z linii 9 m w kierunku bramki przeciwnika (dystans ok. 31 m, bramka 3x2 m)

40 Szanse zależą od stopnia profesjonalizmu Skup się na trafieniu między słupki! s

41 Liczba Reynoldsa Liczba Reynoldsa to bezwymiarowy parametr definiujący typ przepływu

42 Liczba Reynoldsa Liczba Reynoldsa to bezwymiarowy parametr definiujący typ przepływu Re = Vd ν

43 Liczba Reynoldsa Liczba Reynoldsa to bezwymiarowy parametr definiujący typ przepływu Re = Vd ν

44 Warstwa przyścienna Warstwa przyścienna jest obszarem płynu, w którym jego prędkość ruchu zmienia się od zera (kontakt z ciałem) do V free

45 Warstwa przyścienna Warstwa przyścienna jest obszarem płynu, w którym jego prędkość ruchu zmienia się od zera (kontakt z ciałem) do V free

46 Punkt przejścia

47 Punkt przejścia Warstwa przyścienna nie jest jednorodna nierówności powierzchni mogą zmienić opływ z laminarnego na turbulentny

48 Punkt przejścia Warstwa przyścienna nie jest jednorodna nierówności powierzchni mogą zmienić opływ z laminarnego na turbulentny

49 Punkt oderwania Przy wzroście prędkości ciała dochodzi do odrywania się strumieni płynu od jego ścianek powstają punkty oderwania

50 Punkt oderwania Przy wzroście prędkości ciała dochodzi do odrywania się strumieni płynu od jego ścianek powstają punkty oderwania

51 Kopiemy jak Roberto Carlos Zadanie nadać piłce dodatkową siłę nośną (zwykle boczną)

52 Siła a Magnusa Ruch obrotowy piłki zmienia lokalnie jej prędkość ruchu względem płynu; zmienia się położenie punktów oderwania strug (zakrzywienie strugi)

53 Piłka Adidas Teamgeist Piłka o zmniejszonej liczbie paneli, klejona, o chropowatej fakturze

54 Teamgeist a starsze piłki

55 Serwujemy jak Stephane Antiga Zadanie wprawienie piłki w ruch po niestabilnej trajektorii - float

56 Symulacja zagrywki szybującej Masa piłki: kg Średnica: 0.21 m Obwód: m Re: (5 35 m/s)

57 Obliczenia współczynnika oporu gładkiej sfery F turb = -0.5C x ρsv 2

58 Współczynnik C x a gładkog adkość Wartość współczynnika oporu silnie zależy od chropowatości powierzchni ciała

59 Zawęż ężenie strugi płynup Turbulencje w warstwie przyściennej przesuwają punkt oderwania do tyłu ciała

60 Piłka Mikasa MVA 200 Mała liczba paneli, wysoka symetria i gładkość (pewność odbicia), wgłębienia dla zmniejszenia C x (brak szwów i nierówności)