Σπορ-Και-Fitness

Φυσικοί νόμοι στην κολύμβηση

ορισμός

Με τους νόμους της φυσικής, γίνονται προσπάθειες για περαιτέρω βελτίωση και βελτιστοποίηση των ατομικών στυλ κολύμβησης. Αυτά περιλαμβάνουν στατική πλευστότητα, υδροδυναμική πλευστότητα και τους διάφορους τρόπους μετακίνησης στο νερό. Χρησιμοποιεί βιομηχανικές αρχές και φυσική.

στατική πλευστότητα

Σχεδόν όλοι καταφέρνουν να επιπλέουν στην επιφάνεια του νερού χωρίς πλευστότητα. Αυτή η φαινομενική απώλεια βάρους οφείλεται στη στατική πλευστότητα.

Για παράδειγμα, εάν ένα σώμα βυθίζεται στο νερό, μετατοπίζει μια ορισμένη ποσότητα νερού. Μια δύναμη πλευστότητας (στατική πλευστότητα) δρα σε αυτό το σώμα.

Η στατική πλευστότητα αντιστοιχεί στο βάρος που μετατοπίζει το σώμα ως προς τη μάζα του νερού
Η στατική πλευστότητα είναι αντίθετη με τη δύναμη βάρους. (προς τα πάνω)

Π.χ. στο νερό είναι δυνατόν να ανασηκωθεί εύκολα ένας σκυμμένος κολυμβητής από ένα σημαντικά πιο αδύναμο άτομο. Εάν σηκώσετε ένα μέρος του σώματος από το νερό, η στατική πλευστότητα μειώνεται και η ανύψωση γίνεται πιο δύσκολη.

Η βαθιά εισπνοή αυξάνει τον όγκο των πνευμόνων και έτσι αυξάνεται ολόκληρος ο όγκος του σώματος και η στατική πλευστότητα.

Για παράδειγμα, ένας πλωτός κολυμβητής εκπνέει και βυθίζεται στο κάτω μέρος.

Το ειδικό βάρος (πυκνότητα του σώματος) είναι καθοριστικό για την πλευστότητα του σώματος στο νερό. Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα του σώματος, τόσο περισσότερο το σώμα βυθίζεται στο νερό. Οι αθλητές με βαριά οστά και πολλούς μύες έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα και βυθίζονται σημαντικά περισσότερο, και έτσι έχουν μειονεκτήματα κατά το κολύμπι. Σε σύγκριση με τους άνδρες, οι γυναίκες έχουν περισσότερο υποδόριο λιπώδη ιστό και έτσι έχουν μεγαλύτερη στατική πλευστότητα και καλύτερη θέση στο νερό.

στατική πλευστότητα και θέση νερού

Η τοποθεσία στο νερό είναι ζωτικής σημασίας για μακρά και γρήγορη κολύμβηση. 2 φυσικά σημεία επίθεσης είναι σημαντικά για τη σωστή κατάσταση του νερού. Από τη μία πλευρά, το κέντρο βάρους του σώματος (KSP) και το κέντρο έντασης (VMP). Το ανθρώπινο KSP βρίσκεται περίπου στο ύψος του ομφαλού και είναι το σημείο εφαρμογής για την προς τα κάτω δύναμη βάρους. Το VMP είναι το σημείο εφαρμογής για τη στατική πλευστότητα και λόγω του ογκώδους στήθους είναι περίπου στο ύψος του στήθους. Στο νερό, το KSP και το VMP μετακινούνται το ένα πάνω στο άλλο. Παράδειγμα: Ένα κυβοειδές (μισό φελιζόλ, μισό σίδερο) δεν βρίσκεται στην επιφάνεια του νερού, αλλά το μεταλλικό μισό νεροχύτη και το κυβοειδές είναι κατακόρυφο, με το φελιζόλ προς τα πάνω.

Παρόμοια με το κυβοειδές, αυτή η αρχή λειτουργεί με το ανθρώπινο σώμα. Το KSP και το VMP πλησιάζουν ο ένας τον άλλο και ως αποτέλεσμα τα πόδια βυθίζονται και το σώμα γίνεται όλο και περισσότερο κάθετο στο νερό.

Σπουδαίος! Τα πόδια που κρέμονται πολύ βαθιά στο νερό δεν δημιουργούν πρόωση και αυξάνουν την αντίσταση στο νερό, δηλαδή τα πόδια στην επιφάνεια.

Προκειμένου να αποφευχθεί η πτώση των ποδιών, συνιστάται να εργάζεστε με διάφραγμα / κοιλιακή αναπνοή αντί για αναπνοή στο στήθος κατά το κολύμπι, έτσι ώστε το VMP να διατηρείται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο KSP και από την άλλη πλευρά να κρατάτε το κεφάλι σας στο νερό και να τεντώνετε τα χέρια σας πολύ μπροστά. Αυτό οδηγεί σε μετατόπιση του κεφαλιού KSP προς το VMP.

Νόμοι για σώματα που γλιστρούν στο νερό

Ένα σώμα που κινείται στο νερό δημιουργεί διάφορα περίπλοκα αποτελέσματα που πρέπει να εξηγηθούν για να κατανοήσουμε την κολύμβηση.

Οι δυνάμεις που προκύπτουν στο νερό χωρίζονται σε φρενάρισμα και οδήγηση.

Η συνολική αντίσταση που το ανθρώπινο σώμα εξουδετερώνει στο νερό αποτελείται από τρεις μορφές:

Η αντίσταση στην τριβή προκύπτει από το γεγονός ότι μεμονωμένα σωματίδια νερού τραβιούνται κατά μια ορισμένη απόσταση στο δέρμα του κολυμβητή (Ροή οριακού στρώματος). Αυτή η λεγόμενη στατική τριβή μειώνεται με την αύξηση της απόστασης από τον κολυμβητή. Αυτή η αντίσταση στην τριβή εξαρτάται από την επιφανειακή δομή, γι 'αυτό τα τελευταία χρόνια οι άνθρωποι χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο μαγιό χαμηλής τριβής στην κολύμβηση.

Η πιο σημαντική αντίσταση για κολύμπι είναι η αντοχή στη φόρμα. Εδώ, τα σωματίδια νερού κινούνται προς την κατεύθυνση κίνησης / κολύμβησης και έχουν επίδραση πέδησης στον κολυμβητή. Η αντίσταση του σχήματος εξαρτάται από το σχήμα του σώματος και την αναταραχή του νερού μετά το πέρας. Δείτε τα σχήματα και τη ροή του αμαξώματος.

Η τελευταία αντίσταση κατά το κολύμπι είναι η λεγόμενη αντίσταση κύματος. Με απλά λόγια, αυτό σημαίνει ότι με το κολύμπι και την ολίσθηση, το νερό πρέπει να ανυψώνεται έναντι της βαρύτητας. Εμφανίζονται κύματα. Αυτή η αντίσταση εξαρτάται από το βάθος του νερού, το οποίο όλο και περισσότεροι κολυμβητές εκμεταλλεύονται και κάνουν τις συρόμενες φάσεις σε πολύ βαθύτερα νερά.

Υδροδυναμική ανύψωση

Ο υδροδυναμικός ανελκυστήρας μπορεί να φανεί καθαρά από την πτέρυγα ενός αεροσκάφους. Η φύση της πτέρυγας ενός αεροσκάφους έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε ο αέρας που ρέει γύρω του να καλύπτει αποστάσεις διαφορετικών μηκών στις πλευρές της πτέρυγας. Εφόσον τα σωματίδια του αέρα ενώνονται ξανά πίσω από το φτερό, η ροή γύρω από το φτερό πρέπει να είναι σε διαφορετικές ταχύτητες. Δηλαδή: πιο γρήγορα στην κορυφή και πιο αργά στο κάτω μέρος. Αυτό δημιουργεί δυναμική πίεση κάτω από το φτερό και πίεση αναρρόφησης πάνω από το φτερό. Έτσι το επεισόδιο απογειώνεται.

Το ίδιο συμβαίνει με τον κολυμβητή στο νερό, αλλά όχι τόσο τέλεια.

Αυτός ο ανελκυστήρας απεικονίζεται με το ακόλουθο παράδειγμα. Εάν ξαπλώσετε στο νερό, τα πόδια σας βυθίζονται σχετικά γρήγορα.Ωστόσο, εάν τραβάτε συνεχώς νερό από έναν σύντροφο, η υδροδυναμική πλευστότητα προκαλεί τα πόδια σας να διατηρούνται στην επιφάνεια του νερού.

Η κατεύθυνση της δράσης στην κολύμβηση χωρίζεται ως εξής:

αντίσταση: Ενάντια στην κατεύθυνση κολύμβησης

Υδροδυναμική ανύψωση: Κάθετη προς την κατεύθυνση κολύμβησης

Οδήγηση: Σε κατεύθυνση κολύμβησης

Σχήματα και ροή σώματος

Όχι η μετωπική περιοχή ενός σώματος, όπως υποτίθεται προηγουμένως, αλλά ο λόγος της μετωπικής περιοχής προς το μήκος του σώματος παίζει τον πιο σημαντικό ρόλο στην αντίσταση στο νερό.

Αυτό μπορεί να επεξηγηθεί με το ακόλουθο παράδειγμα.

Εάν τραβήξετε μια πλάκα και έναν κύλινδρο με την ίδια όψη μέσω του νερού, η αντίσταση στο νερό μπροστά από το σώμα είναι η ίδια, αλλά η αναταραχή στο μετά από αυτό είναι πολύ διαφορετική.

Επομένως, ο όρος αντίσταση στο μέτωπο δεν είναι απολύτως σωστός, καθώς η αναταραχή στο πέρασμα επιβραδύνει το σώμα πιο έντονα.

Σύμφωνα με τα τελευταία ευρήματα, οι δομές των πιγκουίνων σε σχήμα ατράκτου έχουν τη λιγότερη αναταραχή στο πέρασμα. Τα ψάρια με αυτά τα σχήματα σώματος είναι από τους ταχύτερους κολυμβητές.

Ένα παράδειγμα επιστροφής:

Ένα άτομο που περπατά μέσα από το νερό τραβά έναν σύντροφο που σκύβεται στην επιφάνεια του νερού πίσω του λόγω του προκύπτοντος αποτελέσματος αναρρόφησης.

Πρόωση στο νερό

Η πρόωση στο νερό μπορεί να περάσει Αλλαγή σχήματος του σώματος (κίνηση των πτερυγίων στα ψάρια) ή από Κατασκευές που παράγουν πρόωση (Προπέλα). Και στις δύο μεθόδους, το νερό τίθεται σε κίνηση και έτσι δρα πίσω στο πλωτό σώμα. Η αμοιβαία αντίδραση ονομάζεται στήριγμα.

Οι τρεις αρχές για την κίνηση στο νερό εξηγούνται με περισσότερες λεπτομέρειες παρακάτω.

1. Αρχή κουπιών πίεσης:
Π.χ. Πόδια πάπιας: Εδώ τα πόδια των παπιών κινούνται κάθετα προς την κατεύθυνση κίνησης (προς τα πίσω). Στο πίσω μέρος υπάρχει μια αρνητική πίεση (νεκρό νερό), η οποία επιβραδύνει το πλωτό σώμα. Απαιτείται πολλή ενέργεια και η πρόωση είναι χαμηλή.

2. Ανακλαστική αρχή:

Π.χ. Χταπόδι: Το καλαμάρι συλλέγει νερό στο σώμα του και το αποβάλλει μέσω ενός στενού καναλιού. Αυτό δημιουργεί μια κίνηση στο σώμα

3. Αρχή κυματισμού:

Π.χ. δελφίνι: Πίσω από κάθε σώμα, περιστρεφόμενες μάζες νερού εμφανίζονται μετά το πέρας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ωστόσο, αυτές οι μάζες περιστρεφόμενου νερού είναι διαταραγμένες και έχουν αποτέλεσμα πέδησης. Με τα δελφίνια, οι μάζες νερού ταξινομούνται από ένα κύμα σώματος και μπορούν επομένως να είναι χρήσιμες για την πρόωση. Αυτές οι διαταγμένες μάζες νερού ονομάζονται δίνη. Στην κολύμβηση, ωστόσο, είναι πολύ δύσκολο να ρυθμίσετε τις μάζες του νερού σε μια ομαλή περιστροφή μετακινώντας το σώμα. Στο εύρος απόδοσης, ωστόσο, επιτρέπει πολύ υψηλές ταχύτητες κολύμβησης.

Οδήγηση ιδεών

Συμβατική ιδέα κίνησης:

Με τη συμβατική ιδέα κίνησης, τα μέρη του αμαξώματος που χρησιμοποιούνται για την κίνηση κινούνται σε ευθεία γραμμή και προς την αντίθετη κατεύθυνση προς την κατεύθυνση κολύμβησης (actio = reactio). Μεγάλες μάζες νερού μετακινούνται με αυξανόμενη ταχύτητα αλλά με μικρή πρόωση (ατμόπλοια κουπί).

Κλασική ιδέα κίνησης:

Πρόωση μέσω υδροδυναμικής πλευστότητας (σε σύγκριση με την έλικα του πλοίου).

Ωστόσο, αυτή η ιδέα κίνησης είναι αμφιλεγόμενη επειδή η έλικα παίρνει πάντα νερό από την ίδια πλευρά και οι παλάμες δεν κάνουν όταν κολυμπούν. Επιπλέον, αυτή η κίνηση λειτουργεί μόνο μετά από ένα ορισμένο μήκος, αλλά το τράβηγμα του βραχίονα όταν κολυμπάτε είναι μόνο 0,6-0,8 m.

Έννοια κίνησης Vortex: (μοντέλο που χρησιμοποιείται σήμερα)

Οι περιστρεφόμενες μάζες νερού μετά από τα πόδια και τα χέρια έχουν γίνει όλο και πιο σημαντικές ως παραγωγός στηριγμάτων τα τελευταία χρόνια.

Δημιουργείται δίνη όταν οι μάζες νερού μετακινούνται από τη στασιμότητα στην περιοχή αναρρόφησης. Γίνεται προσπάθεια να χωρέσει πολύ νερό σε ένα μικρό χώρο, σε σύγκριση με την αναδίπλωση ενός χαλιού. Η δίνη εμφανίζεται πίσω από τα πόδια ως σχήμα κυλίνδρου και πίσω από τα χέρια ως σχήμα πλεξούδας.