Sport-I-Fitness

Prawa fizyczne w pływaniu

definicja

Zgodnie z prawami fizyki podejmuje się próby dalszej poprawy i optymalizacji poszczególnych stylów pływania. Obejmują one pływalność statyczną, pływalność hydrodynamiczną i różne sposoby poruszania się w wodzie. Wykorzystuje zasady biomechaniki i fizyki.

pływalność statyczna

Prawie każdemu udaje się unosić na powierzchni wody bez pomocy wypornościowej. Ta pozorna utrata wagi jest spowodowana statyczną wypornością.

Na przykład, jeśli ciało zanurzy się w wodzie, wypiera pewną ilość wody. Na ciało działa siła wyporu (statyczna wyporność).

Wyporność statyczna odpowiada masie wody, jaką przemieszcza ciało
Statyczna wyporność jest przeciwna do siły ciężaru. (w górę)

Np. W wodzie przykucniętego pływaka może łatwo unieść znacznie słabsza osoba. Jeśli podniesiesz część ciała z wody, statyczna wyporność zmniejszy się, a podnoszenie stanie się trudniejsze.

Głębokie wdychanie zwiększa objętość płuc, a tym samym zwiększa objętość całego ciała i statyczną wyporność.

Na przykład pływający pływak wydycha powietrze i opada na dno.

Ciężar właściwy (gęstość ciała) decyduje o wyporności ciała w wodzie. Im większa gęstość ciała, tym bardziej ciało tonie w wodzie. Sportowcy z ciężkimi kośćmi i wieloma mięśniami mają większą gęstość i znacznie bardziej toną, a tym samym mają wady podczas pływania. W porównaniu z mężczyznami kobiety mają więcej podskórnej tkanki tłuszczowej, dzięki czemu mają większą statyczną wyporność i lepszą pozycję w wodzie.

statyczna pływalność i pozycja w wodzie

Lokalizacja w wodzie ma kluczowe znaczenie dla długiego i szybkiego pływania. 2 fizyczne punkty ataku są ważne dla prawidłowego stanu wody. Z jednej strony środek ciężkości nadwozia (KSP) i środek objętości (VMP). Ludzki KSP znajduje się mniej więcej na wysokości pępka i jest punktem przyłożenia siły skierowanej w dół. VMP jest punktem zastosowania statycznej pływalności i ze względu na obszerną klatkę piersiową znajduje się w przybliżeniu na wysokości klatki piersiowej. W wodzie KSP i VMP przesuwają się jedna nad drugą. Przykład: Prostopadłościan (pół styropian, pół żelazo) nie leży na powierzchni wody, ale metalowa połowa tonie, a prostopadłościan jest pionowy, styropianową stroną do góry.

Podobnie jak prostopadłościan, zasada ta działa na organizm ludzki. KSP i VMP zbliżają się do siebie, w wyniku czego nogi opadają, a ciało w wodzie jest coraz bardziej pionowe.

Ważny! Nogi zwisające zbyt głęboko w wodzie nie generują żadnego napędu i zwiększają wodoodporność, czyli nogi wychodzą na powierzchnię.

Aby uniknąć opuszczania nóg, zaleca się pracę z oddychaniem przeponą / brzuszną zamiast oddychania klatką piersiową podczas pływania, tak aby VMP był trzymany jak najbliżej KSP, az drugiej strony, aby trzymać głowę w wodzie i wyciągnąć ręce daleko do przodu. Powoduje to przesunięcie głowy KSP w kierunku VMP.

Prawa dotyczące ciał ślizgających się w wodzie

Ciało poruszające się w wodzie wywołuje różne skomplikowane efekty, które należy wyjaśnić, aby zrozumieć pływanie.

Siły powstające w wodzie dzielą się na hamowanie i jazdę.

Całkowity opór, któremu przeciwdziała organizm ludzki w wodzie, składa się z trzech form:

Opór tarcia wynika z faktu, że poszczególne cząsteczki wody są przeciągane na pewną odległość na skórze pływaka (Przepływ warstwy granicznej). To tak zwane tarcie statyczne zmniejsza się wraz ze wzrostem odległości od pływającego. Ten opór tarcia zależy od struktury powierzchni, dlatego w ostatnich latach ludzie coraz częściej używają w pływaniu strojów kąpielowych o niskim współczynniku tarcia.

Najważniejszym oporem podczas pływania jest opór formy. Tutaj cząsteczki wody są przemieszczane w kierunku przeciwnym do ruchu / pływania i wywierają efekt hamowania na pływaka. Opór kształtu zależy od kształtu ciała i turbulencji wody w wyniku. Zobacz kształty ciała i przepływ.

Ostatnim oporem podczas pływania jest tak zwany opór fal. Mówiąc prosto, oznacza to, że pływając i szybując, woda musi być podnoszona wbrew grawitacji. Powstają fale. Opór ten zależy od głębokości wody, którą coraz więcej pływaków wykorzystuje i wykonuje fazy ślizgowe na znacznie głębszych wodach.

Winda hydrodynamiczna

Windę hydrodynamiczną można wyraźnie zobaczyć ze skrzydła samolotu. Charakter skrzydła samolotu jest tak skonstruowany, że krążące wokół niego powietrze pokonuje odległości o różnej długości po bokach skrzydła. Ponieważ cząsteczki powietrza ponownie łączą się za skrzydłem, przepływ wokół skrzydła musi mieć różne prędkości. Mianowicie: szybciej na górze i wolniej na dole. Tworzy to ciśnienie dynamiczne pod skrzydłem i ciśnienie ssania nad skrzydłem. Więc odcinek startuje z samolotu.

To samo dzieje się z pływakiem w wodzie, ale nie tak idealnie.

Ten wzrost ilustruje następujący przykład. Jeśli leżysz płasko w wodzie, nogi stosunkowo szybko opadają.Jeśli jednak jesteś ciągle ciągnięty przez wodę przez partnera, hydrodynamiczna wyporność powoduje, że twoje nogi pozostają na powierzchni wody.

Kierunek działania w pływaniu dzieli się następująco:

odporność: Przeciwnie do kierunku pływania

Winda hydrodynamiczna: Prostopadle do kierunku pływania

Napęd: w kierunku pływania

Kształty ciała i płynność

Nie przednia część ciała, jak wcześniej zakładano, ale stosunek powierzchni czołowej do długości ciała odgrywa najważniejszą rolę w oporze w wodzie.

Można to zilustrować następującym przykładem.

Jeśli przeciągniesz przez wodę talerz i cylinder o tej samej powierzchni, opór wody przed ciałem jest taki sam, ale turbulencje po przebudzeniu są znacznie inne.

Dlatego też określenie opór czoła nie jest do końca poprawne, ponieważ turbulencje po przebudzeniu silniej spowalniają organizm.

Według najnowszych ustaleń, wrzecionowate struktury pingwinów mają najmniejszą turbulencję po śladach. Ryby o takich kształtach ciała należą do najszybszych pływaków.

Przykład przepływu zwrotnego:

Osoba idąca po wodzie ciągnie za sobą partnera przykucniętego na powierzchni wody ze względu na efekt zasysania.

Napęd w wodzie

Napęd w wodzie może się przedostać Zmiana kształtu ciała (ruch płetw u ryb) lub wg Konstrukcje generujące napęd (Śmigło). W obu metodach woda jest wprawiana w ruch, a tym samym oddziałuje z powrotem na pływający korpus. Odwrotna reakcja nazywana jest filarem.

Trzy zasady poruszania się w wodzie wyjaśniono bardziej szczegółowo poniżej.

1. Zasada działania łopatki dociskowej:
Na przykład. Kacze łapki: W tym przypadku łapy kaczek są poruszane prostopadle do kierunku ruchu (do tyłu). Z tyłu znajduje się podciśnienie (woda martwa), które spowalnia korpus pływający. Potrzeba dużo energii, a napęd jest niski.

2. Zasada refleksyjna:

Na przykład. Ośmiornica: Kałamarnica zbiera wodę w swoim ciele i wyrzuca ją przez wąski kanał. To tworzy napęd na ciele

3. Zasada falowania:

Na przykład. delfin: Za każdym ciałem pojawiają się wirujące masy wody. Jednak w większości przypadków te wirujące masy wody są nieuporządkowane i mają działanie hamujące. W przypadku delfinów masy wody są uporządkowane przez falę ciała i dlatego mogą być przydatne do napędu. Te uporządkowane masy wody nazywane są wirami. Jednak podczas pływania bardzo trudno jest ustawić masy wody w uporządkowany sposób, poruszając ciałem. W zakresie wyczynowym umożliwia jednak bardzo duże prędkości pływania.

Koncepcje napędowe

Konwencjonalna koncepcja napędu:

W konwencjonalnej koncepcji napędu części ciała używane do jazdy są poruszane w linii prostej iw kierunku przeciwnym do kierunku pływania (actio = Reactio). Duże masy wody poruszają się z rosnącą prędkością, ale z niewielkim napędem (parowce łopatkowe).

Klasyczna koncepcja napędu:

Napęd za pomocą wyporu hydrodynamicznego (w porównaniu ze śrubą napędową statku).

Jednak ta koncepcja napędu jest kontrowersyjna, ponieważ śmigło zawsze otrzymuje wodę z tej samej strony, a dłonie nie podczas pływania. Ponadto napęd ten działa tylko po określonej długości biegu, ale wyciągnięcie ramienia podczas pływania wynosi tylko 0,6-0,8 m.

Koncepcja napędu wirowego: (obecnie używany model)

Wirujące masy wody w śladach stóp i dłoni stają się w ostatnich latach coraz ważniejsze jako producent filarów.

Wir powstaje, gdy masy wody przemieszczają się ze stagnacji do obszaru ssania. Podjęto próbę zmieszczenia dużej ilości wody na małej przestrzeni w porównaniu do zwijania dywanu. Wir pojawia się za stopami w postaci walca, a za dłońmi w postaci warkocza.