Športovo-And-Fitness

Fyzikálne zákony plávania

definícia

Fyzikálnymi zákonmi sa robia pokusy ďalej zlepšovať a optimalizovať jednotlivé štýly plávania. Patrí medzi ne statický vztlak, hydrodynamický vztlak a rôzne spôsoby pohybu vo vode. Využíva biomechanické princípy a fyziku.

statický vztlak

Takmer každý dokáže plávať na hladine bez vztlakovej pomoci. Tento zjavný úbytok hmotnosti je spôsobený statickým vztlakom.

Napríklad, ak sa telo ponorí do vody, vytlačí určité množstvo vody. Na toto telo pôsobí vztlaková sila (statická vztlak).

Statický vztlak zodpovedá hmotnosti, ktorú telo vytláča z hľadiska hmotnosti vody
Statický vztlak je v protiklade s váhou. (Smerom hore)

Napríklad vo vode je možné nechať zakriveného plavca ľahko zdvihnúť výrazne slabšou osobou. Ak zdvihnete časť tela z vody, statický vztlak klesá a zdvíhanie sa stáva ťažším.

Hlboká inhalácia zvyšuje objem pľúc a tým aj celý objem tela a statický vztlak.

Napríklad plávajúci plavec vydýcha a klesá na dno.

Merná hmotnosť (hustota tela) je rozhodujúca pre vztlak tela vo vode. Čím väčšia je hustota tela, tým viac tela klesá vo vode. Športovci s ťažkými kostami a mnohými svalmi majú väčšiu hustotu a výrazne klesajú, a preto majú pri plávaní nevýhody. V porovnaní s mužmi majú ženy viac podkožného tukového tkaniva, a preto majú väčšiu statickú vztlak a lepšiu pozíciu vo vode.

statický vztlak a poloha vody

Poloha vo vode je rozhodujúca pre dlhé a rýchle kúpanie. Pre správny stav vody sú dôležité 2 fyzické body útoku. Na jednej strane je ťažisko tela (KSP) a objemové centrum (VMP). Ľudský KSP je umiestnený približne vo výške pupka a je miestom aplikácie silovej hmotnosti smerom nadol. VMP je miestom aplikácie statického vztlaku a vzhľadom na objemnú hruď je približne vo výške hrudníka. Vo vode sa KSP a VMP navzájom posúvajú. Príklad: Kváder (polovica polystyrénu, napoly železa) nek leží na povrchu vody, ale kovová polovica klesá a kváder je zvislý, so styrofoamovou stranou nahor.

Podobne ako v kvádri, aj tento princíp pracuje s ľudským telom. KSP a VMP sa blížia k sebe a výsledkom je, že nohy sa potápajú a telo je vo vode stále vertikálne.

Dôležité! Nohy visiace príliš hlboko vo vode nevytvárajú žiadny pohon a zvyšujú odolnosť proti vode, t.j. nohy k povrchu.

Aby sa predišlo zníženiu nôh, odporúča sa na jednej strane pri plávaní pracovať s diafragmatickým / brušným dýchaním namiesto dýchania hrudníka, aby sa VMP držal čo najbližšie k KSP, a na druhej strane aby si udržal hlavu vo vode a natiahol ruky ďaleko vpred. To má za následok posun hlavy KSP smerom k VMP.

Zákony pre telá kĺzajúce vo vode

Telo pohybujúce sa vo vode vytvára rôzne komplikované účinky, ktoré je potrebné vysvetliť, aby sme porozumeli plávaniu.

Sily vznikajúce vo vode sú rozdelené na brzdenie a jazdu.

Celkový odpor, ktorý ľudské telo pôsobí vo vode, sa skladá z troch foriem:

Odolnosť voči treniu vyplýva zo skutočnosti, že jednotlivé častice vody sú natiahnuté v určitej vzdialenosti na pokožke plavca (Tok hraničných vrstiev). Toto takzvané statické trenie sa znižuje so zvyšujúcou sa vzdialenosťou od plavca. Tento trecí odpor závisí od povrchovej štruktúry, a preto ľudia v posledných rokoch pri plávaní stále častejšie používajú plavky s nízkym trením.

Najdôležitejšou odolnosťou proti plávaniu je tvarová odolnosť. Tu sa častice vody pohybujú proti smeru pohybu / plávania a majú brzdiaci účinok na plavca. Tvarový odpor závisí od tvaru tela a od turbulencie vody v brázde. Pozrite sa na tvary tela a tok.

Posledným odporom pri plávaní je tzv. Jednoducho povedané, to znamená, že plávaním a kĺzaním musí byť voda zdvihnutá proti gravitácii. Vznikajú vlny. Tento odpor závisí od hĺbky vody, ktorú stále viac plavcov využíva a robí fázy kĺzania v oveľa hlbšej vode.

Hydrodynamický zdvih

Hydrodynamický zdvih je zreteľne viditeľný z krídla lietadla. Povaha krídla lietadla je navrhnutá tak, aby vzduch prúdiaci okolo neho pokrýval vzdialenosti rôznych dĺžok po stranách krídla. Pretože vzduchové častice sa opäť spájajú za krídlo, musí prúdiť okolo krídla rôznymi rýchlosťami. Konkrétne: rýchlejšie v hornej časti a pomalšie v spodnej časti. To vytvára dynamický tlak pod krídlom a sací tlak nad krídlom. Takže epizóda vzlietla z lietadla.

To isté sa stane plavcovi vo vode, ale nie úplne dokonale.

Tento výťah je ilustrovaný nasledujúcim príkladom. Ak ležíte vo vode, vaše nohy sa potápajú pomerne rýchlo.Ak vás však partner neustále vtiahne voda, hydrodynamický vztlak spôsobí, že vaše nohy budú držané na hladine vody.

Smer pôsobenia v plávaní je rozdelený nasledovne:

odpor: Proti smeru plávania

Hydrodynamický zdvih: Kolmo na smer plávania

Jazda: V smere plávania

Tvary a tok tela

Nie predná oblasť tela, ako sa pôvodne predpokladalo, ale pomer čelnej plochy k dĺžke tela hrá pri odpore vo vode najdôležitejšiu úlohu.

Toto môže byť ilustrované nasledujúcim príkladom.

Ak potiahnete dosku a valec s rovnakou tvárou cez vodu, odpor vody pred telom je rovnaký, ale turbulencia v brázde je značne odlišná.

Termín odpor na čele teda nie je úplne správny, pretože turbulencia v brázde spomaľuje telo silnejšie.

Podľa najnovších zistení majú štruktúry tučniakov v tvare vretena najmenšiu turbulenciu. Ryby s týmito tvarmi tela patria medzi najrýchlejších plavcov.

Príklad spätného toku:

Osoba, ktorá prechádza vodou, vytiahne partnera, ktorý sa krčí na hladine vody za sebou, kvôli výslednému saciemu účinku.

Pohon vo vode

Pohon vo vode môže prejsť Zmena tvaru tela (pohyb plutiev v rybách) alebo Konštrukcie vytvárajúce pohon (Vrtule). Pri obidvoch metódach sa voda uvedie do pohybu, a teda pôsobí späť na plávajúce teleso. Vzájomná reakcia sa nazýva opora.

Tri princípy lokomócie vo vode sú podrobnejšie vysvetlené nižšie.

1. Princíp tlakového pádla:
Napr. Kačice nohy: Tu sa chodidlá kačíc pohybujú kolmo na smer pohybu (dozadu). Na zadnej strane je podtlak (mŕtva voda), ktorý spomaľuje plávajúce telo. Vyžaduje sa veľa energie a pohon je nízky.

2. Reflexná zásada:

Napr. Chobotnica: Oliheň zhromažďuje vodu v tele a vylučuje ju cez úzky kanál. To vytvára pohon na tele

3. Zásada zvlnenia:

Napr. delfín: Za každým telom sa po brázde vyskytujú rotujúce masy vody. Vo väčšine prípadov sú však tieto rotujúce vodné hmoty neusporiadané a majú brzdný účinok. Pri delfínoch sú vodné masy usporiadané podľa telesnej vlny, a preto môžu byť užitočné pre pohon. Tieto usporiadané masy vody sa nazývajú vír. Pri plávaní je však veľmi obtiažne nastaviť pohyb vody tak, aby sa pohybovala telom. Vo výkonnostnom rozsahu však umožňuje veľmi vysoké rýchlosti plávania.

Koncepty jazdy

Konvenčný koncept pohonu:

Pri konvenčnej koncepcii jazdy sa časti tela používané na jazdu pohybujú po priamke av opačnom smere ako je smer plávania (actio = reaio). Veľké vodné masy sa pohybujú so zvyšujúcou sa rýchlosťou, ale s malým pohonom (lopatkové parníky).

Koncept klasického pohonu:

Pohon pomocou hydrodynamického vztlaku (v porovnaní s lodnou vrtúľou).

Tento koncept pohonu je však kontroverzný, pretože vrtuľa vždy prijíma vodu z tej istej strany a dlane nie sú pri plávaní. Okrem toho tento pohon funguje iba po určitej jazdnej dĺžke, ale ťah ramena pri plávaní je iba 0,6 - 0,8 m.

Koncept jednotky Vortex: (v súčasnosti používaný model)

Rotujúce masy vody v dôsledku nôh a rúk sa v posledných rokoch stávajú čoraz dôležitejšou producentkou opory.

Keď sa masy vody dostanú zo stagnácie do oblasti sania, vytvorí sa vír. V porovnaní s vyhrievaním koberca sa pokúša urobiť veľa vody v malom priestore. Vír sa objavuje za chodidlami v tvare valca a za rukami v tvare vrkoča.