Sporta-And-Fitness

Fizikālie likumi peldēšanā

definīcija

Ar fizikas likumiem tiek mēģināts vēl vairāk uzlabot un optimizēt individuālo peldēšanas stilu. Tajos ietilpst statiskā peldspēja, hidrodinamiskā peldspēja un dažādi pārvietošanās veidi ūdenī. Tas izmanto biomehāniskos principus un fiziku.

statiskā peldspēja

Gandrīz visiem izdodas peldēt uz ūdens virsmas bez peldspējas palīdzības. Šis šķietamais svara zudums ir saistīts ar statisko peldspēju.

Piemēram, ja ķermenis iegremdējas ūdenī, tas izspiež noteiktu ūdens daudzumu. Uz šo ķermeni darbojas peldspējas spēks (statiskā peldspēja).

Statiskā peldspēja atbilst svaram, kuru ķermenis pārvietojas ūdens masas izteiksmē
Statiskā peldspēja ir pretēja svara spēkam. (uz augšu)

Piemēram, ūdenī ir iespējams, ka izliektu peldētāju var viegli pacelt ievērojami vājāks cilvēks. Ja jūs pacelat kādu ķermeņa daļu no ūdens, statiskā peldspēja samazinās un celšana kļūst grūtāka.

Dziļa ieelpošana palielina plaušu tilpumu un tādējādi palielinās visa ķermeņa tilpums un statiskā peldspēja.

Piemēram, peldošs peldētājs izelpo un nogrimst līdz apakšai.

Īpatnējais svars (ķermeņa blīvums) ir noteicošs ķermeņa peldspējai ūdenī. Jo lielāks ķermeņa blīvums, jo vairāk ķermenis nogrimst ūdenī. Sportistiem ar smagiem kauliem un daudziem muskuļiem ir lielāks blīvums un tie nogrimst ievērojami vairāk, un tāpēc viņiem ir trūkumi peldoties. Salīdzinot ar vīriešiem, sievietēm ir vairāk zemādas taukaudu, tāpēc tām ir lielāka statiskā peldspēja un labāks stāvoklis ūdenī.

statiskā peldspēja un ūdens stāvoklis

Atrašanās vieta ūdenī ir izšķiroša ilgstošas un ātras peldēšanas laikā. 2 fiziski uzbrukuma punkti ir svarīgi pareizai ūdens situācijai. No vienas puses, ķermeņa smaguma centrs (KSP) un tilpuma centrs (VMP). Cilvēka KSP atrodas aptuveni nabas augstumā, un tas ir svara samazināšanas spēka piemērošanas punkts. VMP ir statiskās peldspējas piemērošanas punkts, un apjomīgās krūškurvja dēļ tas ir aptuveni krūšu augstumā. Ūdenī KSP un VMP mainās viena pret otru. Piemērs Kuboīds (puse no putuplasta, puse dzelzs) neatrodas uz ūdens virsmas, bet metāla puse nogrimst, un kuboids ir vertikāli, ar putuplasta pusi uz augšu.

Šis princips ir līdzīgs kuboidam, un tas darbojas arī ar cilvēka ķermeni. KSP un VMP tuvojas viens otram, kā rezultātā kājas nogrimst, un ķermenis ūdenī kļūst arvien vertikālāks.

Svarīgs! Kājas, kas karājas pārāk dziļi ūdenī, nerada nekādas piedziņas un palielina ūdens pretestību, t.i., kājas pret virsmu.

Lai izvairītos no kāju nolaišanas, peldot ieteicams strādāt ar diafragmas / vēdera elpošanu, nevis krūškurvja elpošanu, lai VMP tiktu turēts pēc iespējas tuvāk KSP, un, no otras puses, turētu galvu ūdenī un izstieptu rokas tālu uz priekšu. Tā rezultātā KSP galva tiek mainīta uz VMP.

Likumi ūdenī slīdošām ķermeņiem

Ķermenis, kas pārvietojas ūdenī, rada dažādus sarežģītus efektus, kas jāpaskaidro, lai saprastu peldēšanu.

Spēkus, kas rodas ūdenī, iedala bremzēšanā un braukšanā.

Kopējo pretestību, ko cilvēka ķermenis neitralizē ūdenī, veido trīs formas:

Berzes pretestība rodas no tā, ka atsevišķas ūdens daļiņas noteiktā attālumā tiek novilktas uz peldētāja ādas (Robežslāņa plūsma). Šī tā saucamā statiskā berze samazinās, palielinoties attālumam no peldētāja. Šī berzes pretestība ir atkarīga no virsmas struktūras, tāpēc pēdējos gados cilvēki peldēšanā arvien vairāk izmanto peldkostīmus ar zemu berzi.

Vissvarīgākā pretestība peldēšanai ir formas pretestība. Šeit ūdens daļiņas tiek pārvietotas pret kustības / peldēšanas virzienu un tām ir bremzējoša iedarbība uz peldētāju. Formas pretestība ir atkarīga no ķermeņa formas un ūdens turbulences nomodā. Skatiet ķermeņa formas un plūsmu.

Pēdējā pretestība, peldoties, ir tā saucamā viļņu pretestība. Vienkārši izsakoties, tas nozīmē, ka peldoties un slīdot, ūdens jāpaceļ pret gravitāciju. Rodas viļņi. Šī pretestība ir atkarīga no ūdens dziļuma, ko arvien vairāk peldētāju izmanto un veic slīdēšanas fāzes daudz dziļākā ūdenī.

Hidrodinamiskais pacēlājs

Hidrodinamisko pacēlāju var skaidri redzēt no lidmašīnas spārna. Lidaparāta spārna būtība ir izstrādāta tā, lai gaiss, kas plūst ap to, spārna sānos pārklātu dažāda garuma attālumus. Tā kā gaisa daļiņas atkal sanāk kopā aiz spārna, plūsmai ap spārnu jābūt atšķirīgam ātrumam. Proti: ātrāk augšā un lēnāk apakšā. Tas rada dinamisku spiedienu zem spārna un sūkšanas spiedienu virs spārna. Tātad epizode paceļ lidmašīnu.

Tas pats notiek ar peldētāju ūdenī, bet ne tik perfekti.

Šis pacēlums ir parādīts šajā piemērā. Ja gulējat līdzenā ūdenī, kājas samērā ātri nogrimst.Tomēr, ja partneris jūs pastāvīgi izvelk caur ūdeni, hidrodinamiskā peldspēja liek jūsu kājām turēties uz ūdens virsmas.

Rīcības virziens peldēšanā ir sadalīts šādi:

pretestība: Pret peldēšanas virzienu

Hidrodinamiskais pacēlājs: Perpendikulāri peldēšanas virzienam

Brauciet: peldēšanas virzienā

Ķermeņa formas un plūsma

Ne jau ķermeņa frontālais laukums, kā tika pieņemts iepriekš, bet priekšējā laukuma un ķermeņa garuma attiecībai ir vissvarīgākā loma ūdens pretestībā.

To var parādīt ar šādu piemēru.

Ja caur ūdeni izvelk plāksni un cilindru ar vienādu virsmu, tad ūdens pretestība korpusa priekšā ir vienāda, bet turbulence modināšanas laikā ir ievērojami atšķirīga.

Tāpēc termins “pieres pretestība” nav pilnīgi pareizs, jo pēc turbulences ķermenis spēcīgāk palēnina ķermeni.

Saskaņā ar jaunākajiem atklājumiem pingvīnu vārpstas formas konstrukcijām ir vismazākā turbulence pēc nomodā. Zivis ar šīm ķermeņa formām ir vienas no ātrākajām peldētājām.

Atpakaļplūsmas piemērs:

Cilvēks, kas staigā pa ūdeni, iegūtā sūkšanas efekta dēļ velk partneri, kas iešļācies uz ūdens virsmas aiz viņa.

Vilces spēks ūdenī

Dzinējs ūdenī var izkļūt cauri Formas maiņa ķermeņa (spuru kustība zivīs) vai pa Konstrukcijas, kas rada vilci (Propelleris). Abos gadījumos ūdens tiek kustināts un tādējādi darbojas atpakaļ uz peldošo ķermeni. Savstarpējo reakciju sauc par abutmentu.

Trīs pārvietošanās principi ūdenī ir sīkāk izskaidroti zemāk.

1. Spiediena lāpstiņas princips:
E.g. Pīles pēdas: Šeit pīļu pēdas pārvietojas perpendikulāri kustības virzienam (atpakaļ). Aizmugurē ir negatīvs spiediens (miris ūdens), kas palēnina peldošo ķermeni. Nepieciešams daudz enerģijas, un dzinējspēks ir zems.

2. Atstarošanas princips:

E.g. Astoņkājis: Kalmāri savāc ķermeni ūdenī un izvada to caur šauru kanālu. Tas rada piedziņu uz ķermeņa

3. Undulācijas princips:

E.g. delfīns: Aiz katra ķermeņa nomodā rodas rotējošas ūdens masas. Tomēr vairumā gadījumu šīs rotējošās ūdens masas ir nesakārtotas un tām ir bremzējoša iedarbība. Izmantojot delfīnus, ūdens masas sakārto ķermeņa vilnis, un tāpēc tās var būt noderīgas vilces nodrošināšanai. Šīs sakārtotās ūdens masas sauc par virpuli. Peldēšanā, pārvietojot ķermeni, ir ļoti grūti iestatīt ūdens masas sakārtotā rotācijā. Tomēr veiktspējas diapazonā tas ļauj sasniegt ļoti lielu peldēšanas ātrumu.

Braukšanas jēdzieni

Parastā piedziņas koncepcija:

Izmantojot parasto piedziņas koncepciju, vadīšanai izmantotās ķermeņa daļas tiek pārvietotas taisnā līnijā un pretējā virzienā peldēšanas virzienam (actio = reatio). Lielas ūdens masas tiek pārvietotas ar pieaugošu ātrumu, bet ar nelielu vilces spēku (airu tvaikoņi).

Klasiskās piedziņas koncepcija:

Vilces spēks, izmantojot hidrodinamisko peldspēju (salīdzinājumā ar kuģa dzenskrūvi).

Tomēr šī piedziņas koncepcija ir diskutabla, jo dzenskrūve vienmēr saņem ūdeni no tās pašas puses, un plaukstas nepeld. Turklāt šī piedziņa darbojas tikai pēc noteikta skriešanas garuma, bet rokas vilkšana, peldoties, ir tikai 0,6-0,8 m.

Vortex piedziņas koncepcija: (pašlaik izmantotais modelis)

Rotējošās ūdens masas pēdu un roku dēļ pēdējos gados ir kļuvušas aizvien nozīmīgākas kā atbalsta ražotājs.

Virpulis tiek izveidots, kad ūdens masas pārvietojas no stagnācijas uz iesūkšanas zonu. Tiek mēģināts mazā telpā uzņemt daudz ūdens, salīdzinot ar paklāja ripināšanu. Virpulis parādās aiz kājām kā rullīša forma, bet aiz rokām kā pīta forma.