ספורט-ו-כושר

חוקים פיזיים בשחייה

הַגדָרָה

על פי חוקי הפיזיקה נעשים ניסיונות לשפר ולייעל את סגנונות השחייה האישיים. אלה כוללים ציפה סטטית, ציפה הידרודינמית ודרכי התנועה השונות במים. הוא עושה שימוש בעקרונות ביומכניים ופיזיקה.

ציפה סטטית

כמעט כולם מצליחים לצוף על פני המים ללא סיוע בציפה. ירידה משמעותית זו במשקל נובעת מציפה סטטית.

לדוגמה, אם גוף שקוע במים, הוא נעקר כמות מסוימת של מים. כוח ציפה (ציפה סטטית) פועל על גוף זה.

הציפה הסטטית תואמת את המשקל שהגוף מעביר מבחינת מסת המים
הציפה הסטטית מנוגדת לכוח המשקל. (כְּלַפֵּי מַעְלָה)

למשל במים אפשר להרחיב שחיין כורע בקלות על ידי אדם חלש משמעותית. אם מרימים חלק מהגוף מהמים, הציפה הסטטית פוחתת וההרמה הופכת קשה יותר.

שאיפה עמוקה מגדילה את נפח הריאות וכך גדל נפח הגוף כולו והציפה הסטטית.

לדוגמא, שחיין צף נושף ושוקע לתחתית.

המשקל הספציפי (צפיפות הגוף) מכריע עבור הציפה של הגוף במים. ככל שצפיפות הגוף גדולה יותר, כך הגוף שוקע במים. לספורטאים עם עצמות כבדות ושרירים רבים יש צפיפות גבוהה יותר ושוקעים משמעותית יותר, ובכך יש חסרונות בעת השחייה. בהשוואה לגברים, לנשים יש רקמות שומן תת עוריות יותר ולכן יש ציפה סטטית גבוהה יותר ומיקום טוב יותר במים.

ציפה סטטית ומצב מים

המיקום במים הוא קריטי לשחייה ארוכה ומהירה. 2 נקודות התקפה פיזיות חשובות למצב המים הנכון. מצד אחד, מרכז הכובד של הגוף (KSP) ומרכז הנפח (VMP). KSP האנושי ממוקם בערך בגובה הטבור והוא נקודת היישום לכוח המשקל כלפי מטה. ה- VMP הוא נקודת היישום של הציפה הסטטית ובשל החזה הנפשי הוא בגובה החזה בערך. בתוך המים, KSP ו- VMP עוברים זה על זה. דוגמה: קובואידית (חצי קלקר, חצי ברזל) אינה שוכבת על פני המים, אלא שחצי המתכת שוקע, והקובויד אנכי, כאשר הצד הקלקר כלפי מעלה.

בדומה לקובויד, עיקרון זה עובד עם גוף האדם. KSP ו- VMP מתקרבים זה לזה וכתוצאה מכך הרגליים שוקעות והגוף אנכי ויותר ויותר במים.

חָשׁוּב! רגליים התלויות עמוק מדי במים אינן מייצרות שום הנעה ומגבירות את עמידות המים, כלומר רגליים לפני השטח.

בכדי להימנע מהנמכת הרגליים, רצוי מצד אחד לעבוד עם נשימה סרעפתית / בטנית במקום נשימה של החזה בעת השחייה, כך שה- VMP מוחזק ככל האפשר ל- KSP, ומצד שני לשמור על הראש במים ולמתוח את הידיים רחוק קדימה. התוצאה היא מעבר של ראש ה- KSP לעבר ה- VMP.

חוקים לגופים המחליקים במים

גוף הנע במים יוצר אפקטים מורכבים שונים שיש להסביר על מנת להבין את השחייה.

כוחות העולים במים מחולקים לבלימה ולנהיגה.

ההתנגדות המוחלטת שגורם האדם נוגד במים מורכבת משלוש צורות:

ההתנגדות לחיכוך נובעת מהעובדה שחלקיקי מים בודדים נמשכים במרחק מסוים על עור השחיין (זרימת שכבת גבול). חיכוך סטטי זה כביכול פוחת עם המרחק הגובר מהשחיין. התנגדות חיכוך זו תלויה במבנה השטח, וזו הסיבה שבשנים האחרונות אנשים יותר ויותר השתמשו בבגדי ים של חיכוך נמוך בשחייה.

ההתנגדות החשובה ביותר לשחייה היא התנגדות לצורות. כאן, חלקיקי מים מועברים כנגד כיוון התנועה / השחייה ויש להם השפעה על בלימה על השחיין. עמידות הצורה תלויה בצורת הגוף ובסערת המים בעקבותיה. ראו צורות גוף וזרימה.

ההתנגדות האחרונה כששחייה היא מה שנקרא התנגדות גלים. בפשטות, פירוש הדבר הוא שעל ידי שחייה וגלישה יש להרים מים כנגד כוח הכבידה. גלים מתעוררים. התנגדות זו תלויה בעומק המים, שיותר ויותר שחיינים מנצלים ומבצעים את שלבי ההחלקה במים עמוקים בהרבה.

מעלית הידרודינמית

ניתן לראות בבירור את המעלית ההידרודינמית מכנף המטוס. אופי הכנף של כלי טיס מתוכנן כך שהאוויר הזורם סביבו מכסה מרחקים באורכים שונים בצידי הכנף. מכיוון שחלקיקי האוויר מתכנסים שוב מאחורי הכנף, הזרימה סביב הכנף צריכה להיות במהירויות שונות. כלומר: מהר יותר בחלק העליון ואיטי בתחתית. זה יוצר לחץ דינאמי מתחת לכנף ולחץ יניקה מעל הכנף. אז פרק מוריד את המטוס.

אותו דבר קורה לשחיין במים, אך לא כל כך מושלם.

המעלית הזו ממחישה את הדוגמה הבאה. אם אתה שוכב שטוח במים, הרגליים שלך שוקעות מהר יחסית.עם זאת, אם אתה נמשך כל הזמן במים על ידי בן זוג, הציפה ההידרודינמית גורמת להישארת הרגליים שלך על פני המים.

כיוון הפעולה בשחייה מחולק באופן הבא:

הִתנַגְדוּת: נגד כיוון השחייה

מעלית הידרודינמית: בניצב לכיוון השחייה

נסיעה: בכיוון השחייה

צורות גוף וזרימה

לא האזור הקדמי של גוף, כפי שהונח בעבר, אך היחס בין אזור קדמי לאורך גוף ממלא את התפקיד החשוב ביותר בהתנגדות במים.

ניתן להמחיש זאת באמצעות הדוגמה הבאה.

אם אתה מושך צלחת וצילינדר עם אותם פנים דרך מים, עמידות המים מול הגוף זהה, אך הסערה בעקבותיה שונה באופן משמעותי.

לפיכך המונח התנגדות למצח אינו נכון לחלוטין, מכיוון שהסערה בעקבותיה מאטה את הגוף ביתר שאת.

על פי הממצאים האחרונים, למבנים בצורת ציר של הפינגווינים יש הכי פחות סערה בעקבותיה. דגים עם צורות גוף אלה הם מהשחיינים המהירים ביותר.

דוגמה לזרימה אחורה:

אדם שעובר במים מושך בן זוג שנכר על פני המים מאחוריו עקב תוצאת היניקה שהתקבלה.

הנעה במים

הנעה במים יכולה לעבור שינוי צורה של הגוף (תנועת סנפיר בדגים) או על ידי קונסטרוקציות המניעות הנעה (מַדחֵף). בשתי השיטות מים מונעים בתנועה וכך הם פועלים חזרה על הגוף הצף. התגובה ההדדית נקראת מפגש.

שלושת העקרונות לתנועת מים במים מוסברים ביתר פירוט בהמשך.

1. עקרון ההנעה בלחץ:
לְמָשָׁל. רגלי ברווז: כאן רגלי הברווזים נעות בניצב לכיוון התנועה (אחורה). מאחור יש לחץ שלילי (מים מתים), שמאט את הגוף הצף. נדרשת אנרגיה רבה וההנעה נמוכה.

עקרון רעיוני:

לְמָשָׁל. תמנון: הדיונון אוסף מים בגופו ומגרש אותם דרך תעלה צרה. זה יוצר דחף על הגוף

3. עקרון הבליה:

לְמָשָׁל. דולפין: מאחורי כל גוף מתרחשות בעקבותיו המוני מסתובבים. ברוב המקרים, לעומת זאת, המוני מים מסתובבים אלה אינם מופרעים ומשפיעים על בלימתם. בעזרת דולפינים מסות המים מסודרות על ידי גל גוף ולכן יכולות להועיל להנעה. המוני מים מסודרים אלה נקראים מערבולת. עם זאת בשחייה, קשה מאוד לכוון את המוני מים לסיבוב מסודר על ידי הזזת הגוף. עם זאת, בטווח הביצועים הוא מאפשר מהירויות שחייה גבוהות מאוד.

כונן מושגים

מושג כונן קונבנציונאלי:

בעזרת תפיסת הכונן המקובלת, חלקי הגוף המשמשים לנהיגה נעים בקו ישר ובכיוון ההפוך לכיוון השחייה (actio = reactio). מסות מים גדולות מועברות במהירות גוברת אך עם הנעה מועטה (קיטור ההנעה).

מושג כונן קלאסי:

הנעה באמצעות ציפה הידרודינמית (לעומת מדחף ספינה).

עם זאת, מושג הכונן הזה שנוי במחלוקת מכיוון שהמדחף תמיד מקבל מים מאותו הצד והכפות ידיים לא כששוחים. בנוסף, הכונן הזה עובד רק לאחר אורך ריצה מסוים, אך משיכת הזרוע כששחייה עומדת על 0.6-0.8 מ 'בלבד.

מושג כונן וורטקס: (מודל המשמש כיום)

המוני המסתובבים של מים בעקבות כפות הרגליים והידיים הפכו חשובים יותר ויותר כמפיק מגבים בשנים האחרונות.

מערבולת נוצרת כאשר המוני מים עוברים מהסטגנציה לאזור היניקה. נעשה ניסיון להכיל הרבה מים בחלל קטן, בהשוואה לגלגול שטיח. המערבולת מופיעה מאחורי הרגליים כצורת רולר, ומאחורי הידיים כצורת צמה.