Курсовая работа по дисциплине «Спортивная метрология»
Выполнила студентка III курса Киприани Талия
Московский Государственный Областной Университет
Москва 2005 год
1. Введение
Измерением какой-либо физической величины называется операция, в результате которой определяется, во сколько раз эта величина больше (или меньше) другой величины, принятой за эталон. Так, за эталон длины принят метр, и, приводя измерения в соревнованиях или в тесте, мы узнаём, сколько метров, например, содержится в результате, показанном спортсменом, в прыжке в длину, в толкании ядра и т. д. Точно так же можно измерить время движений, мощность, развиваемую при их выполнении, и т. п.
Но не только такие измерения приходится выполнять в спортивной практике. Очень часто нужно оценить выразительность исполнения упражнений в фигурном катании или художественной гимнастике, сложность движений прыгунов в воду, утомление марафонцев, тактическое мастерство футболистов и фехтовальщиков. Здесь узаконенных эталонов нет, но именно эти измерения во многих видах спорта наиболее информативны. В этом случае измерением будет называться установление соответствия между изучаемыми явлениями, с одной стороны, и числами - с другой.
Внедрение научно-технического прогресса в физическое воспитание и спорт начинается с комплексного контроля. Информация, получаемая здесь, служит основой для всех последующих действий тренеров, научных и административных работников. Тысячи тренеров и специалистов, оценивающих какие-либо показатели (например, выносливость бегунов-спринтеров или эффективность техники боксёров), должны это делать одинаково. Для этого существуют стандарты на измерения.
Стандарт – это нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации (в данном случае, к спортивным измерениям) и утверждённый компетентным органом. Использование стандарта повышает точность, экономичность и единство измерений. Для усиления роли стандартизации в нашей стране действует Государственная система стандартизации (ГСС), содержащая организационные, правовые, методические и практические основы этой деятельности.
2. Метрологическое обеспечение измерений в спорте
Метрологическое обеспечение-это применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и точности измерений в физическом воспитании и спорте. Научной основой этого обеспечения является метрология, организационной-метрологическая служба Госкомспорта России. Техническая основа включает в себя:
систему государственных эталонов;
систему разработки и выпуска средств измерений;
метрологическую аттестацию и проверку средств и методов измерений;
систему стандартных данных о показателях, подлежащих контролю в процессе подготовки спортсменов.
Метрологическое обеспечение направлено на то, чтобы обеспечить единство и точность измерений. Единство измерений достигается тем, что их результаты должны быть представлены в узаконенных единицах и с известной вероятностью погрешностей. В настоящее время используется международная система единиц (СИ), применение которой в России определено Государственным стандартом. Основными единицами физических величин в СИ являются единицы длины - метр (м); массы – килограмм (кг); времени – секунда (с); силы электрического тока – ампер (А); термодинамической температуры – кельвин (К); силы света – кандела (кд); количества вещества – моль (моль). Дополнительные единицы СИ: радиан (рад) и стерадиан (ср) – для измерения плоского и телесного углов соответственно.
Кроме того, в спортивно-педагогических измерениях используются следующие единицы измерений: силы – ньютон (Н); температуры – градусы Цельсия (*С), частоты – герц (Гц); давления – паскаль (Па); объёма – литр, миллилитр (л, мл).
С помощью расчётов из этих основных единиц получают производные. Например, работа, производимая движущимся телом, измеряется как произведение силы на массу (Ньютон.метр – Н.м). Мощность – как работа в единицу времени – измеряется в Н.м/с, скорость – в м/с и т. д.
Достаточно широко используются в практике внесистемные единицы. Например, мощность измеряется в лошадиных силах (л. с.), энергия – в калориях, давление – миллиметрах ртутного столба и т. д. Для перевода внесистемных единиц в СИ используются следующие отношения: 1 Н=0,102 кг (силы); 1 Нм=1 Дж (джоуль) =0,102; кгм=0,000239 ккал. Один ньютонметр слишком незначителен по величине, и поэтому работу спортсмена (или энергию, выделяемую при выполнении упражнений) чаще измеряют в килоджоулях: 1 кДж=1000 Нм=0,239 ккал=102 кгм.
Интенсивность (или мощность) упражнений измеряется в ваттах: 1 Вт=1 Дж/с=1 Н.м/с=0,102 кгм/с. Соответственно 1000 Вт=1 кВт=102 кгм/с. В практике спорта широкое распространение получил такой показатель, как энерготраты (в ккал) при выполнении упражнений в единицу времени (мин):1 ккал/мин=69,767 Вт=426,85 кгм/мин =4,186 кДж/мин. Используется и такая единица, как мет. Он равен:
ккал кДж
1 мет=0,0175-------------=0,0732--------------------
кг кг
Довольно часто, оценивая интенсивность упражнения, отмечают, что оно выполняется при потреблении кислорода на уровне, скажем, 4 л/мин. Необходимо запомнить, что при потреблении 1 л О 2 выделяется 5,05 ккал энергии и совершается работа, равная 21,237 кДж. Следовательно, при выполнении этого упражнения будет затрачиваться 20,2 ккал/мин, что соответствует работе в 84,95 кДж.
3. Шкалы измерений
Существует четыре основные шкалы измерений.
3.1. Шкала наименований
Собственно измерений, отвечающих определению этого действия, в шкале наименований не производится. Здесь речь идёт о группировке объектов, идентичных по определённому признаку, и о присвоении им обозначений. Не случайно, что другое название этой шкалы – номинальное (от латинского слова Nome – имя).
Обозначениями, присваиваемыми объектам, являются числа. Например, легкоатлеты-прыгуны в длину в этой шкале могут обозначаться номером 1, прыгуны в высоту – 2, прыгуны тройным – 3, прыгуны с шестом – 4.
При номинальных измерениях вводимая символика означает, что объект 1 только отличается от объектов 2, 3 или 4. Однако насколько отличается и в чём именно, по этой шкале измерить нельзя.
Каков же смысл в присвоении конкретным объектам (например, прыгунам) чисел? Делают это потому, что результаты измерений нужно обрабатывать. Математическая статистика, аппарат которой используется для этого, имеет дело с числами, и группировать объекты лучше не по словесным характеристикам, а по числам.
3.2. Шкала порядка
Если какие-то объекты обладают определённым качеством, то порядковые измерения позволяют ответить на вопрос о различиях в этом качестве. Например, соревнования в беге на 100 м – это определение уровня развития скоростно-силовых качеств. У спортсмена, выигравшего забег, уровень этих качеств в данный момент выше, чем у пришедшего вторым. У второго, в свою очередь, выше, чем у третьего, и т. д.
Но чаще всего шкала порядка используется там, где невозможны качественные измерения в принятой системе единиц. Например, в художественной гимнастике нужно измерить артистизм разных спортсменок. Тогда он устанавливается в виде рангов: ранг победителя – 1, второе место – 2 и т. д.
При использовании этой шкалы можно складывать и вычитать ранги и производить над ними какие-либо другие математические действия. Однако необходимо помнить, что если между второй и четвёртой спортсменками два ранга, то это вовсе не означает, что вторая вдвое артистичнее первой.
3. 3. Шкала интервалов
Измерения в этой шкале не только упорядочены по рангу, но и разделены определёнными интервалами. В интервальной шкале установлены единицы измерения (градус, секунда, и т. д.). Измеряемому объекту здесь присваивается число, равное количеству единиц измерения, которое он содержит. Например, температура тела спортсмена А. во время выполнения упражнения оказалась равной 39,0* С, спортсмена В. -39,5* С.
Обработка результатов измерений в интервальной шкале позволяет определить, «на сколько больше» один объект по сравнению с другим (в приведённом выше примере=0,5*). Здесь можно использовать любые методы статистики, кроме определения отношений. Связано это с тем, что нулевая точка этой шкалы выбирается произвольно.
3. 4. Шкала отношений
В шкале отношений нулевая точка не произвольна, и, следовательно, в некоторый момент времени измеряемое количество может быть равно нулю.
В этой шкале какая-нибудь из единиц измерения принимается за эталон, а измеряемая величина содержит столько этих единиц, во сколько раз она больше эталона. Так, сила в 600 Н, равная 6,6.с, во столько же раз больше основной единицы измерения – одного ньютона. Результаты измерений в этой шкале могут обрабатываться любыми методами математической статистики.
Таблица «Характеристики и примеры шкал измерений»
(по Дж. Гласу, Дж. Стэнли)
| Шкала | Характеристики | Математические методы | Примеры |
| Наименований | Объекты сгруппированы, а группы обозначены номерами. То, что номер одной группы больше или меньше другой, ещё ничего не говорит об их свойствах, за исключением того, что они различаются | Число случаевМодаТетрахорические и полихорические коэффициенты корреляции | Номер спортсменаАмплуа |
| Порядка | Числа, присвоенные объектам, отражают количество свойства, принадлежащего им. Возможно установление соотношения «больше» или «меньше» | МедианаРанговая корреляцияРанговые критерииПроверка гипотез непараметрической статистикой | Результаты ранжирования спортсменов в тесте |
| Интервалов | Есть единица измерений, при помощи которой объекты можно упорядочить, приписать им числа так, чтобы равные разностиотражали разные различия в количестве измеряемого свойства | Все методы статистики, кроме определения отношений | Температура телаСуставные углы |
| Отношений | Отношение чисел, присвоенных объектам после измерений, отражают количественные отношения измеряемого свойства | Все методы статистики | Длина телаМасса телаСила движенийУскорение |
4. Точность измерений