Comparison – Throwing vs Hitting a ball (Aero Dynamics)

 

The idea is to compare different sports types by reducing their complex physics to a few concrete variables. Namely, how far can you toss/hit a ball, depending on its own size and the length of any sort of bat? (e.g. golf club, baseball bat, racquet, … – or none, in case of throwing it yourself, like basketball, volleyball, …)

To reduce the complexity of this setup, it’s best to compare just very few sports with distinct characteristics to each other.

For example:

1) Throwing Basketball  –  2) Throwing Tennisball

3) Hitting Baseball  –  4) Hitting Golfball

To ease the comparison, this setup focuses solely on the total throwing distance, compares which of the sports does fair the best, and analyzes factors why this is.

Some Variables you might want to include:

  • Size of the ball
  • Weight of the ball
  • Size of the bat
  • Weight of the bat
  • Acceleration path (how much do you rotate your body before hitting the ball, how much distance does your arm/bat cross before hitting the ball, …)
  • The initial speed of the ball (at impact or letting go)
  • The surface of the ball (smooth, pimples, dents, fur, …)
  • Including differences in wind speed / direction

Here are some key questions, where you could either put one of them as the main focus of the whole sequence or instead use these to motivate a deeper dive along the way:

  • Why does a large ball (basketball) fly further if you throw it, a small ball further if you hit it?
  • Why does a ball fly further if the “stick” is longer?
  • What difference does the surface of a ball make? Why does a pimpled one fly further?
  • Why do things fly further if you rotate your body when hitting it? Why do you not rotate when putting it? (Golf)

 

Alternative – Focus mostly on Aero Dynamics

Instead of comparing the aspects above qualitatively, you may also want to go more in-depth into Aero Dynamics. Most of the variables stay the same, but we’d suggest focusing mostly on one sport activity (e.g. Throwing basketball *or* golf *or* …) and analyzing the results that way.

Afterward, you may also like to extend the lesson sequence by comparing the sport with the other options (like baseball and so on) and look out for differences.

Modul Pulsmessungen beim Sport

 

Ziel ist es, dass die Schüler verschiedene Begriffe zur Pulsmessung und Herzfrequenz lernen und gleich anwenden. Dazu sollte die Unterrichtseinheit in einem Fitnesscenter oder LA- Anlage durchgeführt werden.  Gebraucht werden Pulsuhren und das Handout.

Stem on the move Beitrag Pulsmessung Oberstufe Sport

Throwing/Shot Put Techniques and t-v Diagrams

Summary: The students (recommended age 10 – 14 yr) enhance their throwing distance (by improving the throwing angle and the throwing speed) and learn/practice the interpretation of time-velocity diagrams.

General Note: The lesson structure combines sports and STEM (physics focus) by alternating between the two subjects. There are 4 lessons à 90 minutes.

Topics overview

Lesson 1: This lesson focuses on getting to know various ball versions and experimenting with throwing them. The students record their techniques and compare them. Another key point is finding an optimal throwing angle.

Lesson 2: The students learn/train a few keywords (velocity, distance, force, …) to better describe the (physical) aspects of the flying curve. Furthermore, the students train in the use of diagrams (time-velocity). Easy examples of using the throwing device get distributed to learn the connection between movement and data. The students also perform some easy tasks with the device to see the results of their movement.

 Lesson 3: This is a practical lesson about improving the chosen throwing technique, especially focusing on better throwing velocity. The students work in tandem groups to record and train the exercise regularly and use the sensory data to judge their improvements.

Lesson 4: The students interpret the graphs of time-velocity diagrams. Partially this happens in other contexts. But the primary focus lies on the students performing various (self-chosen) actions with the throwing devices. Other group members then have to perform matching actions only by looking at the graphs (interpreting the data and experimenting playfully).

Detailed Throwing Sequence

To complement this, here are some graphics of how the t-v diagrams might look for different movements:

Throwing movements including diagrams

 

(((Deutsche Version)))

Balltechniken und t-v-Diagramme – Werfen & Kugelstoßen

Hier ist eine Vorlage für vier Einheiten zum Thema Kugelstoßen/Werfen und t-v-Diagrammen in der Physik. Die Stunden haben dabei abwechselnd mal eher  praktischen oder theoretischen Charakter. Der Fokus liegt hierbei auf physikalischen Eigenschaften, allerdings kann das Material auch für eine Einheit in Mathematik bzgl. Diagrammen genutzt werden, oder auch als eine Erweiterung des Sportunterrichts.

Übersicht zum Ablauf der Einheit:

Stunde 1: Üben/Trainieren der veschiedenen Stoßtechniken, sowie diese abschließend reflektieren. Möglichst mit Nutzung von Videos (Replay, SlowMo) zur detaillierten Reflektion.

Stunde 2: Aneignung der Fachsprache der physikalischen Vorgänge, inklusive Transfer auf andere Situationen. Ergänzend Einführung der Sensoren, die im weiteren Verlauf genutzt werden und die Behandlung entsprechender Diagramme.

Stunde 3: Die Stoßtechniken werden nun sowohl mit Sensor- als auch Videodateien analyisiert und auf dieser Basis individuell weiter verbessert. Dabei wird auch das Verständnis von Diagrammen parallel geübt.

Stunde 4: Die Datenauswertung wird verfeinert und teilweise auch spielerisch geübt.  Die Diagrammanalysefähigkeiten werden auch auf andere Situationen übertragen.

(Umsetzung bspw. im Physikunterricht mit Praxisphasen; als Tandem zwischen Physik und Sport; als AG am Nachmittag; als Projekt; oder mit weniger Theorie im Sportunterricht)

Anbei der Link zum Dokument:

Wurfstunde_Physik

Ergänzend dazu sind hier einige Grafiken, wie t-v-Diagramme zu verschiedenen Bewegungen aussehen können:

Wurfübungen mit Diagrammen

 

(((English Version)))

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