Sportovně-And-Fitness

Fyzikální zákony plavání

definice

Fyzikální zákony se pokoušejí dále vylepšovat a optimalizovat jednotlivé styly plavání. Patří mezi ně statický vztlak, hydrodynamický vztlak a různé způsoby pohybu ve vodě. Využívá biomechanických principů a fyziky.

statický vztlak

Téměř každý dokáže vznášet se na hladině bez vztlakové pomoci. Tento zjevný úbytek hmotnosti je způsoben statickým vztlakem.

Pokud se například tělo ponoří do vody, vytlačí určité množství vody. Na toto tělo působí vztlaková síla (statická vztlak).

Statický vztlak odpovídá hmotnosti, kterou se tělo přemístí z hlediska hmotnosti vody
Statický vztlak je opačný než hmotnostní síla. (nahoru)

Například ve vodě je možné, aby se přikrčený plavec snadno zvedl výrazně slabší osobou. Pokud část těla nadzvednete z vody, statický vztlak klesá a zvedání se stává obtížnějším.

Hluboká inhalace zvyšuje objem plic a tím i celý objem těla a statický vztlak.

Například plovoucí plavec vydechuje a klesá ke dnu.

Specifická hmotnost (hustota těla) je rozhodující pro vztlak těla ve vodě. Čím větší je hustota těla, tím více se tělo ve vodě potápí. Sportovci s těžkými kostmi a mnoha svaly mají větší hustotu a klesají výrazně více, a proto mají při plavání nevýhody. Ve srovnání s muži mají ženy více podkožní tukové tkáně, a proto mají větší statický vztlak a lepší pozici ve vodě.

statická vztlak a poloha vody

Poloha ve vodě je rozhodující pro dlouhé a rychlé plavání. 2 fyzické body útoku jsou důležité pro správnou vodní situaci. Na jedné straně těžiště těla (KSP) a objemové centrum (VMP). Lidský KSP je umístěn přibližně ve výšce pupku a je místem aplikace síly na snižování hmotnosti. VMP je místem aplikace pro statický vztlak a vzhledem k objemnému hrudníku je přibližně ve výšce hrudníku. Ve vodě se KSP a VMP přesouvají. Příklad: Kvádr (polovina polystyrenu, napůl železa) neleží na hladině vody, ale kovová polovina klesá a kvádr je svislý, s polystyrenovou stranou nahoru.

Podobně jako v kvádru, i tento princip pracuje s lidským tělem. KSP a VMP se k sobě přibližují, v důsledku čehož se nohy ponoří a tělo je ve vodě stále více svislé.

Důležité! Nohy visící příliš hluboko ve vodě nezpůsobují žádný pohon a zvyšují odolnost proti vodě, tj. Nohy k povrchu.

Aby nedocházelo ke snižování nohou, je vhodné na jedné straně při plavání pracovat s diafragmatickým / břišním dýcháním namísto dýchání hrudníku, aby se VMP držel co nejblíže KSP, a na druhé straně držel hlavu ve vodě a natahoval ruce daleko dopředu. To má za následek posun hlavy KSP směrem k VMP.

Zákony pro tělesa posuvná ve vodě

Tělo pohybující se ve vodě vytváří různé komplikované efekty, které musí být vysvětleny, aby pochopily plavání.

Síly vznikající ve vodě se dělí na brzdění a řízení.

Celkový odpor, který lidské tělo působí ve vodě, se skládá ze tří forem:

Třecí odpor vyplývá ze skutečnosti, že jednotlivé částice vody jsou nataženy v určité vzdálenosti na kůži plavce (Hraniční tok). Toto tzv. Statické tření klesá s rostoucí vzdáleností od plavce. Tento třecí odpor závisí na povrchové struktuře, a proto lidé v posledních letech stále více používají plavání s nízkým třením při plavání.

Nejdůležitější odolnost při plavání je tvarová odolnost. Zde se částice vody pohybují proti směru pohybu / plavání a mají na plavce brzdný účinek. Tvarový odpor závisí na tvaru těla a vodní turbulenci v brázdě. Prohlédněte si tvary těla a tok.

Posledním odporem při plavání je tzv. Vlnový odpor. Jednoduše řečeno, to znamená, že plaváním a klouzáním musí být voda zvednuta proti gravitaci. Vznikají vlny. Tento odpor závisí na hloubce vody, kterou stále více plavců využívá a klouže v mnohem hlubší vodě.

Hydrodynamický zdvih

Hydrodynamický výtah je jasně vidět z křídla letadla. Povaha křídla letadla je navržena tak, aby vzduch proudící kolem něj pokrýval vzdálenosti různých délek na stranách křídla. Protože vzduchové částice se znovu spojují za křídlem, musí tok kolem křídla probíhat různými rychlostmi. Jmenovitě: rychlejší nahoře a pomaleji dole. To vytváří dynamický tlak pod křídlem a sací tlak nad křídlem. Takže epizoda odstartuje letadlo.

Totéž se stane plavci ve vodě, ale ne tak dokonale.

Tento výtah je ilustrován následujícím příkladem. Pokud ležíte ve vodě, vaše nohy klesají relativně rychle.Pokud vás však partner neustále protahuje voda, hydrodynamická vztlak způsobí, že vaše nohy budou drženy na hladině vody.

Směr působení v plavání je rozdělen takto:

odpor: Proti směru plavání

Hydrodynamický zdvih: Kolmo ke směru plavání

Jízda: Ve směru plavání

Tvary těla a tok

Nejedná se o přední část těla, jak se původně předpokládalo, ale poměr čelní plochy k délce těla hraje nejdůležitější roli při odporu ve vodě.

To lze ilustrovat následujícím příkladem.

Pokud táhnete talíř a válec se stejnou tváří vodou, je odpor vody před tělem stejný, ale turbulence v brázdě se značně liší.

Termín odpor čela tedy není zcela správný, protože turbulence v brázdě zpomaluje tělo silněji.

Podle nejnovějších zjištění mají vřetenovité struktury tučňáků po turbulenci za sebou nejméně turbulenci. Ryby s těmito tvary těla patří k nejrychlejším plavcům.

Příklad zpětného toku:

Osoba procházející vodou táhne partnera krčícího se na hladině vody za sebou kvůli výslednému sacímu efektu.

Pohon ve vodě

Pohon ve vodě může projít Změna tvaru těla (pohyb ploutví v rybách) nebo Konstrukce vytvářející pohon (Vrtule). V obou metodách se voda uvádí do pohybu a působí tak zpět na plovoucí tělo. Vzájemná reakce se nazývá opěra.

Tři principy lokomoce ve vodě jsou podrobněji vysvětleny níže.

1. Princip tlakového pádla:
Např. Kachní nohy: Zde se chodidla kachen pohybují kolmo ke směru pohybu (dozadu). Na zádech je podtlak (mrtvá voda), který zpomaluje plovoucí tělo. Je zapotřebí hodně energie a pohon je nízký.

2. Reflexní princip:

Např. Chobotnice: Chobotnice shromažďuje vodu v těle a vypuzuje ji úzkým kanálem. To vytváří pohon na těle

3. Princip zvlnění:

Např. delfín: Za každým tělem se po probuzení objevují rotující masy vody. Ve většině případů jsou však tyto rotující vodní hmoty narušeny a mají brzdný účinek. U delfínů jsou vodní masy uspořádány tělesnou vlnou, a proto mohou být užitečné pro pohon. Tyto uspořádané masy vody se nazývají vír. Při plavání je však velmi obtížné nastavit vodní hmoty v řádné rotaci pohybem těla. V rozsahu výkonu však umožňuje velmi vysoké rychlosti plavání.

Pojmy pohonů

Konvenční koncepce pohonu:

Při konvenčním pojetí jízdy se části těla používané k řízení pohybují přímou a opačnou cestou ke směru plavání (actio = reaio). Velké vodní hmoty se pohybují s rostoucí rychlostí, ale s malým pohonem (lopatkové parníky).

Koncept klasického pohonu:

Pohon pomocí hydrodynamického vztlaku (ve srovnání s lodní vrtulí).

Tento koncept pohonu je však kontroverzní, protože vrtule vždy přijímá vodu ze stejné strany a dlaně ne při plavání. Navíc tento pohon funguje pouze po určité délce jízdy, ale tah paží při plavání je pouze 0,6 - 0,8 m.

Koncept pohonu Vortex: (aktuálně používaný model)

Rotující masy vody v důsledku chodidel a rukou se v posledních letech staly čím dál důležitějším výrobcem pilířů.

Když se masy vody pohybují ze stagnace do sacího prostoru, vytvoří se vír. Ve srovnání s válcováním koberců se pokouší pojmout velké množství vody v malém prostoru. Vír se objevuje za nohama jako tvar válce a za rukama jako lemování.