Sport Și Fitness

Legile fizice în înot

definiție

Cu legile fizicii, se încearcă îmbunătățirea și optimizarea în continuare a stilurilor individuale de înot. Acestea includ flotabilitatea statică, flotabilitatea hidrodinamică și diferitele moduri de mișcare în apă. Utilizează principii și fizică biomecanice.

flotabilitate statică

Aproape toată lumea reușește să plutească pe suprafața apei fără un ajutor de flotabilitate. Această pierdere aparentă în greutate se datorează flotabilității statice.

De exemplu, dacă un corp se scufundă în apă, acesta deplasează o anumită cantitate de apă. O forță de flotabilitate (flotabilitate statică) acționează asupra acestui corp.

Flotabilitatea statică corespunde greutății pe care corpul o are în ceea ce privește masa apei
Flotabilitatea statică este opusă forței în greutate. (în sus)

De exemplu, în apă este posibil să ai un înotător ghemuit ușor ridicat de o persoană semnificativ mai slabă. Dacă ridicați o parte a corpului din apă, flotabilitatea statică scade și ridicarea devine mai dificilă.

Inhalarea profundă crește volumul pulmonar și astfel volumul întregului corp și flotabilitatea statică sunt crescute.

De exemplu, un înotător plutitor expiră și se scufundă în fund.

Greutatea specifică (densitatea corpului) este decisivă pentru flotabilitatea corpului în apă. Cu cât densitatea corpului este mai mare, cu atât corpul se scufundă în apă. Sportivii cu oase grele și mulți mușchi au o densitate mai mare și se scufundă semnificativ mai mult, având astfel dezavantaje atunci când înot. În comparație cu bărbații, femeile au mai mult țesut gras adesea subcutanat și astfel au o flotabilitate statică mai mare și o poziție mai bună în apă.

flotabilitatea statică și poziția apei

Locația în apă este crucială pentru înot lung și rapid. 2 puncte fizice de atac sunt importante pentru situația corectă a apei. Pe de o parte, centrul de greutate al corpului (KSP) și centrul de volum (VMP). KSP uman este situat aproximativ la înălțimea buricului și este punctul de aplicare pentru forța în greutate în jos. VMP este punctul de aplicare pentru flotabilitatea statică și datorită pieptului voluminos se situează aproximativ la înălțimea pieptului. În apă, KSP și VMP se schimbă unul peste altul. Exemplu: Un cuboid (jumătate de styrofoam, jumătate de fier) nu se află pe suprafața apei, ci jumătatea metalului se scufundă, iar cuboidul este vertical, cu partea de sus a stofei.

Similar cu cuboidul, acest principiu funcționează cu corpul uman. KSP și VMP se apropie reciproc și, ca urmare, picioarele se scufundă, iar corpul este din ce în ce mai vertical în apă.

Important! Picioarele atârnate prea adânc în apă nu generează nici o propulsie și cresc rezistența la apă, adică picioarele la suprafață.

Pentru a evita coborârea picioarelor, este recomandat să lucrați cu diafragmă / respirație abdominală în loc să respirați pieptul atunci când înotați, astfel încât VMP să fie ținut cât mai aproape de KSP, iar pe de altă parte să vă mențineți capul în apă și să vă întindeți brațele mult mai înainte. Aceasta duce la o deplasare a capului KSP către VMP.

Legile pentru corpurile care alunecă în apă

Un corp care se mișcă în apă creează diverse efecte complicate care trebuie explicate pentru a înțelege înotul.

Forțele care apar în apă sunt împărțite în frânare și conducere.

Rezistența totală pe care corpul uman o combate în apă este compusă din trei forme:

Rezistența la frecare rezultă din faptul că particulele individuale de apă sunt trase pe o anumită distanță pe pielea înotătorului (Fluxul stratului limita). Această așa-numită frecare statică scade odată cu creșterea distanței față de înotător. Această rezistență la frecare depinde de structura suprafeței, motiv pentru care în ultimii ani oamenii au folosit din ce în ce mai mult costume de baie cu frecare scăzută la înot.

Cea mai importantă rezistență pentru înot este rezistența la formă. Aici, particulele de apă sunt deplasate împotriva direcției de mișcare / înot și au un efect de frânare asupra înotătorului. Rezistența formei depinde de forma corpului și de turbulența apei. Vezi formele corpului și fluxul.

Ultima rezistență la înot este o așa-numită rezistență la val. Simplu spus, acest lucru înseamnă că prin înot și alunecare, apa trebuie ridicată împotriva gravitației. Se ridică valuri. Această rezistență depinde de adâncimea apei, de care tot mai mulți înotători profită și fac fazele de alunecare în apă mult mai adâncă.

Ridicat hidrodinamic

Ridicarea hidrodinamică poate fi văzută clar din aripa unei aeronave. Natura aripii unei aeronave este concepută astfel încât aerul care circulă în jurul său să acopere distanțe de lungimi diferite pe părțile laterale ale aripii. Deoarece particulele de aer se reunesc din nou în spatele aripii, fluxul în jurul aripii trebuie să fie cu viteze diferite. Anume: mai rapid în partea de sus și mai lent în partea de jos. Aceasta creează o presiune dinamică sub aripă și presiune de aspirație deasupra aripii. Așadar, episodul decolează avionul.

Același lucru se întâmplă și cu înotătorul din apă, dar nu atât de perfect.

Acest ascensor este ilustrat prin următorul exemplu. Dacă vă întindeți în apă, picioarele vă scufundați relativ repede.Cu toate acestea, dacă sunteți trași în mod constant de apă de către un partener, flotabilitatea hidrodinamică face ca picioarele dvs. să fie menținute pe suprafața apei.

Direcția de acțiune în înot este divizată după cum urmează:

rezistenţă: Împotriva direcției de înot

Ridicat hidrodinamic: Perpendicular pe direcția de înot

Conducere: în direcția înotului

Forme și fluxuri ale corpului

Nu zona frontală a unui corp, așa cum s-a presupus anterior, dar raportul dintre suprafața frontală și lungimea corpului joacă cel mai important rol în rezistența în apă.

Acest lucru poate fi ilustrat prin următorul exemplu.

Dacă trageți o placă și un cilindru cu aceeași față prin apă, rezistența la apă din fața corpului este aceeași, dar turbulența în sens este diferită considerabil.

Prin urmare, termenul de rezistență a frunții nu este complet corect, întrucât turbulența în timp încetinește mai puternic corpul.

Conform ultimelor descoperiri, structurile sub formă de fus ale pinguinilor au cea mai mică turbulență în urma lor. Peștii cu aceste forme de corp sunt printre cei mai rapizi înotători.

Un exemplu de backflow:

O persoană care se plimbă prin apă trage un partener ghemuit pe suprafața apei din spatele lui, datorită efectului de aspirație rezultat.

Propulsie în apă

Propulsia în apă poate trece Schimbarea formei a corpului (mișcarea aripioarelor la pește) sau de Construcții care generează propulsie (Elice). În ambele metode, apa este pusă în mișcare și astfel acționează înapoi asupra corpului plutitor. Reacția reciprocă se numește abutment.

Cele trei principii pentru locomoție în apă sunt explicate mai detaliat mai jos.

1. Principiul paletei de presiune:
De exemplu. Picioare de rață: Aici picioarele rațelor sunt deplasate perpendicular pe direcția de mișcare (înapoi). Pe spate există o presiune negativă (apă moartă), care încetinește corpul plutitor. Este necesară multă energie, iar propulsia este redusă.

2. Principiul reflectorizant:

De exemplu. Caracatiță: Calmarul colectează apa în corpul său și o expulzează printr-un canal îngust. Acest lucru creează o acțiune pe corp

3. Principiul ondulării:

De exemplu. delfin: În spatele fiecărui corp, în jurul valorii de masă rotativă de apă apar. În majoritatea cazurilor, însă, aceste mase de apă rotative sunt dezordonate și au un efect de frânare. În cazul delfinilor, masele de apă sunt ordonate de o undă a corpului și pot fi, prin urmare, utile pentru propulsie. Aceste mase de apă ordonate sunt numite vortex. Înot, însă, este foarte dificil să setați masele de apă într-o rotație ordonată prin mișcarea corpului. În gama de performanță, însă, permite viteze foarte mari de înot.

Conceptele de acționare

Conceptul de acționare convențională:

Cu conceptul de acționare convențional, părțile caroseriei folosite sunt conduse în linie dreaptă și în sens opus direcției de înot (actio = reactio). Masele mari de apă sunt deplasate cu viteză crescândă, dar cu puțină propulsie (aburi cu vaporoane).

Conceptul clasic de acționare:

Propulsie cu flotabilitate hidrodinamică (în comparație cu elicea unei nave).

Cu toate acestea, acest concept de acționare este controversat, deoarece elicele primesc întotdeauna apă din aceeași parte, iar palmele nu în timp ce înoată. În plus, această acționare funcționează numai după o anumită lungime de rulare, dar tracțiunea brațului când înot este de doar 0,6-0,8 m.

Conceptul de unitate Vortex: (model folosit în prezent)

Masele rotative de apă în urma picioarelor și a mâinilor au devenit din ce în ce mai importante ca producător de abutment în ultimii ani.

Un vortex este creat atunci când masele de apă se deplasează de la stagnare la zona de aspirație. Se face o încercare de a găzdui multă apă într-un spațiu mic, în comparație cu rularea unui covor. Vorticul apare în spatele picioarelor ca formă de rolă, iar în spatele mâinilor ca formă de împletitură.