Спортни И Фитнес-

Физическите закони в плуването

дефиниция

Със законите на физиката се правят опити за по-нататъшно подобряване и оптимизиране на отделните стилове на плуване. Те включват статична плаваемост, хидродинамична плаваемост и различните начини на придвижване във вода. Той използва биомеханични принципи и физика.

статична плаваемост

Почти всеки успява да плава по водната повърхност без плаваща помощ. Тази видима загуба на тегло се дължи на статичната плаваемост.

Например, ако едно тяло потапя във вода, то измества определено количество вода. На това тяло действа сила на плаваемост (статична плаваемост).

Статичната плаваемост съответства на теглото, което тялото измества по отношение на водната маса
Статичната плаваемост е противоположна на силата на тежестта. (Нагоре)

Например във водата е възможно свит плувец да се повдига лесно от значително по-слаб човек. Ако повдигнете част от тялото извън водата, статичната плаваемост намалява и повдигането става по-трудно.

Дълбокото вдишване увеличава обема на белите дробове и по този начин се увеличава обемът на цялото тяло и статичната плаваемост.

Например, плаващ плувец издишва и потъва на дъното.

Специфичното тегло (плътността на тялото) е определящо за плаваемостта на тялото във вода. Колкото по-голяма е плътността на тялото, толкова повече тялото потъва във водата. Спортисти с тежки кости и много мускули имат по-голяма плътност и потъват значително повече и по този начин имат недостатъци при плуване. В сравнение с мъжете, жените имат повече подкожна мастна тъкан и по този начин имат по-голяма статична плаваемост и по-добра позиция във водата.

статична плаваемост и положение на водата

Местоположението във водата е от решаващо значение за дълго и бързо плуване. 2 физически точки на атака са важни за правилната ситуация с водата. От една страна, центърът на тежестта на тялото (KSP) и обемният център (VMP). Човешката KSP е разположена приблизително във височината на пъпа и е точката на прилагане на силата на теглото надолу. VMP е точката на приложение за статичната плаваемост и поради обемния гръден кош е приблизително на височина на гърдите. Във водата KSP и VMP се прехвърлят един върху друг. Пример: Кубоид (половин стиропор, половин желязо) не лежи на повърхността на водата, но металната половина потъва, а кубоидът е вертикален, със стиропор нагоре.

Подобно на кубоида, този принцип работи с човешкото тяло. KSP и VMP се приближават един до друг и в резултат краката потъват, а тялото все повече е вертикално във водата.

Важно! Краката, висящи твърде дълбоко във водата, не генерират никакво задвижване и увеличават водоустойчивостта, тоест краката към повърхността.

За да избегнете спускането на краката, препоръчително е при плуване да работите с диафрагма / коремно дишане, вместо с гръдно дишане, така че VMP да се държи възможно най-близо до KSP, а от друга страна да държите главата си във водата и да изпъвате ръцете си далеч напред. Това води до изместване на главата на KSP към VMP.

Закони за тела, които се плъзгат във вода

Тялото, движещо се във вода, създава различни сложни ефекти, които трябва да бъдат обяснени, за да се разбере плуването.

Силите, възникващи във водата, се делят на спиране и шофиране.

Общата съпротива, която човешкото тяло противодейства на водата, се състои от три форми:

Съпротивлението на триене произтича от факта, че отделни водни частици се изтеглят на определено разстояние върху кожата на плувеца (Граничен слой поток). Това така наречено статично триене намалява с увеличаване на разстоянието от плувеца. Тази устойчивост на триене зависи от повърхностната структура, поради което през последните години хората все по-често използват бански с ниско триене.

Най-важната съпротива за плуване е устойчивостта на формата. Тук водните частици се придвижват срещу посоката на движение / плуване и имат спирачен ефект върху плувеца. Съпротивлението на формата зависи от формата на тялото и водната турбулентност при събуждане. Вижте формите на тялото и потока.

Последната съпротива при плуване е така наречената вълнова съпротива. Просто казано, това означава, че плувайки и плъзгайки, водата трябва да се повдига срещу гравитацията. Възникват вълни. Това съпротивление зависи от дълбочината на водата, от която все повече плувци се възползват и извършват плъзгащите фази в много по-дълбока вода.

Хидродинамичен лифт

Хидродинамичният подем може да се види ясно от крилото на самолет. Характерът на крилото на самолет е проектиран така, че въздухът, който тече около него, покрива разстояния с различна дължина от страните на крилото. Тъй като въздушните частици отново се събират зад крилото, потокът около крилото трябва да бъде с различна скорост. А именно: по-бързо отгоре и по-бавно отдолу. Това създава динамично налягане под крилото и налягане на засмукване над крилото. Така епизодът излита от самолета.

Същото се случва и с плувника във водата, но не толкова перфектно.

Това повдигане е илюстрирано със следния пример. Ако лежите плоско във вода, краката ви потъват сравнително бързо.Ако обаче постоянно се дърпате през вода от партньор, хидродинамичната плаваемост кара краката ви да се държат на повърхността на водата.

Посоката на действие в плуването се разделя, както следва:

съпротивление: Срещу плуването

Хидродинамичен лифт: Перпендикулярно на посоката на плуване

Задвижване: В посока на плуване

Форми на тялото и поток

Не челната област на тялото, както по-рано се предполагаше, но съотношението на фронталната площ към дължината на тялото играе най-важната роля за съпротивлението във вода.

Това може да се илюстрира със следния пример.

Ако издърпате плоча и цилиндър със същото лице през водата, водоустойчивостта пред тялото е една и съща, но турбулентността при събуждането е значително по-различна.

Следователно терминът съпротива на челото не е напълно правилен, тъй като турбулентността при събуждане забавя тялото по-силно.

Според най-новите открития, шпинделообразните структури на пингвините имат най-малко турбулентност в следването. Рибите с тези форми на тялото са сред най-бързите плувци.

Пример за обратен поток:

Човек, който минава през водата, издърпва партньор, притиснат по повърхността на водата зад него, поради получения ефект на засмукване.

Задвижване във водата

Задвижването във водата може да проникне Промяна на формата на тялото (движение на перка при риба) или от Конструкции, генериращи задвижване (Витлото). И при двата метода водата се задвижва и по този начин действа обратно върху плаващото тяло. Реципрочната реакция се нарича абатмент.

Трите принципа за движение във вода са обяснени по-подробно по-долу.

1. Принцип на греблото под налягане:
Например Патешки крака: Тук краката на патиците са преместени перпендикулярно на посоката на движение (назад). На гърба има отрицателно налягане (мъртва вода), което забавя плаващото тяло. Необходимо е много енергия и задвижването е ниско.

2. Отразяващ принцип:

Например октопод: Калмарите събират вода в тялото си и го изхвърлят по тесен канал. Това създава задвижване по тялото

3. Принцип на освобождаване:

Например делфин: Зад всяко тяло се въртят въртящи се маси. В повечето случаи обаче тези въртящи се водни маси са неуредични и имат спирачен ефект. При делфините водните маси се подреждат от телесна вълна и следователно могат да бъдат полезни за задвижване. Тези подредени водни маси се наричат вихрови. При плуването обаче е много трудно да се настроят водните маси в правилно въртене, като се движи тялото. В обхвата на изпълнение обаче той дава възможност за много високи скорости на плуване.

Концепции за шофиране

Конвенционална концепция на задвижването:

При конвенционалната концепция на задвижването частите на тялото, използвани за шофиране, се придвижват по права линия и в обратна посока спрямо посоката на плуване (actio = reactio). Големите водни маси се придвижват с нарастваща скорост, но с малко задвижване (гребни параходи).

Класическа концепция на задвижването:

Задвижване с помощта на хидродинамична плавност (в сравнение с витлото на кораба).

Тази концепция на задвижването обаче е противоречива, тъй като витлото винаги получава вода от една и съща страна, а дланите не го правят при плуване. В допълнение, това задвижване работи само след определена дължина на бягане, но издърпването на ръката при плуване е само 0,6-0,8 m.

Концепция за задвижване на Vortex: (използван в момента модел)

Въртящите се маси от вода в краката и ръцете стават все по-важни като производител на опори през последните години.

Вихърът се създава, когато маси от вода се придвижват от застоя към зоната на засмукване. Прави се опит за настаняване на много вода в малко пространство, в сравнение с подвижния килим. Вихърът се появява зад краката като форма на ролка, а зад ръцете - като форма на плитка.