游泳常用的力学原理分析(涨知识了!)(2)
时间:2019-04-13 12:26 来源:网络整理 作者:采集侠 点击:次
影响波浪阻力的另一个因素是一个物体在水面移动时的流畅程度,因为波浪也能携带能量,所以游泳者在水中做任何不平稳的或是多余的动作而产生的波浪都说明是能量的损耗。这就是为什么一个肌肉发达的小伙子在相邻的泳道中游泳时,手臂象风车一样抡圆了划水想加快速度,但前进速度似乎并不像他应该游得那么快的原因。 事实上,在1996年奥运会上,科学家们在研究运动员比赛时,发现用较少划次完成每趟赛程的游泳选手实际上是很可能赢得比赛的人。当前100米自由泳世界纪录保持者波波夫就非常注重保持完美的身体形状,训练时似乎从不快游,将游完每池长的划次减到最少。 因而他把形状阻力和波浪阻力都降低到了最低程度,这对提高比赛速度会越来越重要。他的教练吉纳迪.图列斯基根据流体力学的基本原理和对鱼游泳进行观察的方法作为他的非传统的训练方式,图列斯基说,鱼及其它动物都是以每个动作越过更长的距离来提高速度的,而不是提高动作的速率。在1992年奥运会上,当波波夫在50米自由泳比赛中击败比昂迪赢得第一枚奥运会金牌时,与比昂迪游完全程用了 36下划次相比,他用了33下划次。 泰利.拉夫林是完全水中游泳俱乐部的创办人和主任,本部设在纽约州新帕尔茨市,该俱乐部的教学计划是边游泳边改进,他告诉游泳者们说,计算划次最终会使他们学会消除不必要的动作并使效率最佳化。 “计算划次很重要,因为它是你如何使用能量的最明确的标记。”他说。“在游泳竞赛中,大约只有2%的人本能地用长划幅划臂,对我们其余的人来讲,有影响力的本能且告诉我们划得快才能游得快。 波波夫及其他顶尖游泳选手们可以毫不费力地划臂七到八次就能游过25码长的距离,”拉夫林说。“我在当地的基督教青年会游泳时,无论什么时候数划次,平均划频都是25下或者更多。” 推水时什么时候发力?如果加快划频会不会游得更快?增加划水强度又会怎么样?或者象划舟人用大桨划舟似地把更多的水推向身后? 早在我开始同别人比赛游泳的六十年代,那时的教练们把游泳运动员看成是靠向后推水推进的明轮船,他们告诉我们说,向前游进的最有效方法是用手抱住水,然后从头部直接向臀部推水。 然而,当时最好的竞技游泳运动员通过高速水下摄影却显示了他们的手是沿S型路线迂回划动的。然后是七十年代,印地安那州立大学游泳队主教练詹姆斯.康西尔曼博士,因为是马克.斯皮茨的教练而出名,他在黑暗的游泳池内,拍摄手上戴着闪光灯的竞技游泳运动员游泳时,发现运动员的手、脚的大部分动作是上下或左右,而不是前后。 这就给科学家们提供了论据,说明游泳运动员推动自己前进的主要是升力,这与飞机在空中飞行的原理是相同的。因为飞机机翼上翼面是弧形的,所以与空气直接在机翼下流过相比,空气越过上翼面流动到机翼后面时的行程要远一些。 十八世纪瑞士科学家丹尼尔.伯努利发现了流体速度越快,压力就越低的原理。在飞机上,机翼上方快速流动的气流使机翼上面压力小,使机翼下面压力高。由此产生的作用力会使飞机起飞,或者升高。 伯努利原理也适用于液体,但对游泳运动员来说,上升是水平方向的而不是垂直方向的,这是因为升力是以垂直于由高低压差产生的阻力方向推进身体前进的。并且这种拖曳力也包含了游泳运动员的推进力,根据一些运动科学家的说法,推进力主要是由手和脚的上下运动产生的。 但也有一些运动科学家强调: 当游泳运动员以S型路线划水时,手和脚像螺旋桨一样不断变换倾斜度推进自己向前游进。他们测定自由泳大约80%的推进力来自手臂划水,20%来自打腿。象海豚尾部向下打水一样,向下打腿动作会使脚部上方和下方产生压差,当脚打水幅度较大时,推进力就会增加,但这要借助于屈膝和增加踝关节的柔韧性。 当手以一定的角度倾斜入水时,水流流过手指的速度比掌心快,因而手的下划动作使手背上方产生低压区,掌心下方产生高压区,根据科学家和亚利桑那州立大学游泳教练欧内斯特.马格利索所说,当游泳运动员的手和脚改变划水方向和倾斜度时,四周的水流也会随着改变方向,所以它们的作用就象螺旋桨的叶片一样。 也许很多其他的科学家不同意这种解释。他们说,手和脚的表面积或曲线形状还不至于产生足够的升力,使游泳运动员以他们游进的速度向前推进。而且,因为游泳运动员根本不能以肩关节为轴旋转手臂,并且每次只能完成一半的划水周期,所以把划水比喻为螺旋桨是没有根据的。 而当一些科学家又回到推进力仅仅是手臂向后运动的观点时,其他大多数人却承认他们对此无能为力了。“坦白地讲,我认为谁也没搞清楚这件事,”伊莎贝尔承认道。然而,不管用什么样的方式,游泳运动员就是靠手和脚推进自己的,拉夫林强调说,在自由泳和仰泳中,要通过“身体核心推进力”辅助推进身体前进,而“身体核心推进力”要通过髋部和肩部的转动来完成每个划水动作。 “游泳运动员是动态的,”拉夫林说,“不是静态的,”和“游泳中的身体旋转会产生动力,就象打棒球、高尔夫球或网球(或投掷标枪、拳击)一样:都会发生生物力学的链式反应,腿部带动髋部,髋部带动躯干,躯干又带动动力学链最后的链环- -肩部和手臂。” “最有功效的运动不会在任何一个连接点起始和终止;当我们利用精确的人体力学时,力量会涟漪整个身体,就象抽鞭子一样啪地一声最后到达力量的释放点。” 但是游泳运动员如何使用动力学链,这与以陆地为基地的运动员相比存在着关键性差异。 在陆地上,链式反应是腿支撑在地面上,从身体反向摆动开始,这个动作被称为弹性载荷,就像一条被拉伸的橡皮筋。臀部的摆动动作就象一条鞭子的把,通过躯干向上投掷能量,使肩部和手臂增加速度和力量。 (责任编辑:admin) |