Техника спортивного плавания. Движение руки вниз при плавании кролем на груди (а) и на спине (б)

Рис. 1.16

Движение руки вниз при плавании кролем на груди (а) и на спине (б)

Рис. 1.17

Отталкивание воды

при движении руки вверх

во время гребка:

— вид сбоку, б — вид снизу

Рис. 1.18

Продвижение

при выполнении дельфино-

образного движения ногами

ния во многом зависит от способ­ности пловца и в заключительной части сохранять согнутое положе­ние руки. Если это удается, то вода отталкивается в нужном направле­нии назад даже при не очень раци­ональном положении предплечья. И это особенно характерно для бат­терфляя. Наиболее распространен­ная при движении рук вверх ошибка — «выталкивание» кистей вверх —назад в согнутое положение, при котором они располагаются перпендикулярно поверхности во­ды. Угол атаки при этом таков, что вода отталкивается больше вверх, чем назад, что, естественно, снижа­ет скорость плавания. Перемещение воды назад при движении рук вверх иллюстрирует рис. 1.17. Поскольку кисть двигается вверх и наружу по диагональной траектории, она и сто­рона руки от мизинца выполняют при этом функцию передней кром-

ки лопасти винта, а кончики паль­цев и сторона руки от большого пальца — ее задней кромки.

Рис. 1.17,6 иллюстрирует нача­ло рассматриваемого движения. Как видим, кисть двигается кнару­жи и назад, будучи соответственно повернутой. При этом передней кромкой лопасти винта служит сто­рона руки от мизинца, а задней — от большого пальца. Вода, проходя­щая под ладонью в противополож­ном направлении, перемещается под воздействием угловой атаки кисти. На рис. 1.17, а показан за­вершающий этап рассматриваемого движения. Как видим, кисть обра­щена ладонью назад и слегка вверх, что обеспечивает большой вклад в развитие движущей силы пред­плечья. Роль передней кромки ло­пасти винта выполняет при этом локоть, а задней — кончики паль­цев.

Значение движений ног. Мно­гие специалисты считали, что при плавании кролем на груди, баттер­фляем и брассом ноги практически не участвуют в производстве дви­жущей силы. Главным аргументом при этом служило направление движения ног не назад, а вверх — вниз, что, якобы, лишь поддержива­ет равновесие тела в воде. Вместе с тем известно, что при помощи толь­ко ног пловцы все же продвигают­ся, причем спортсмены высокого класса довольно быстро. И вполне очевидно, что движением ног пло­вец перемещает воду назад также, как при вертикальных движениях рук. Как видно на рис. 1.18, несмот­ря на то что при плавании баттер­фляем ступни двигаются почти пря­мо вниз, сгибание ног в коленях и выпрямление стоп обеспечивают эффект гидрокрыла. Функцию его передней кромки выполняет колен­ная часть, а задней — передняя часть стопы. Сгибание ног в коле­нях создает угол атаки, позволяю­щий пловцу перемещать воду на­зад. Подобным образом ноги обес­печивают продвижение и при пла­вании кролем.

ГЛАВА 2 Гидродинамика движущей силы при плавании

глава2

Гидродинамика

Движущей силы

При плавании

Свойства движущейся жидкости значительно отличаются от свойств жидкости, находящейся в покое, поэтому, как только рука и вода на­чинают двигаться относительно друг друга, возникает гидродинами­ческое сопротивление — сила, обеспечивающая движение объекта в жидкости. Анализ механики греб­ка обычно делался без учета такого сопротивления и результирующих реакций течения.

При анализе гребка за основу можно взять принципы гидродина­мики. Это дает возможность: по­нять сущность движущей силы и уяснить особенности воздействия на воду при гребке с различной траекторией; проанализировать движущую силу путем соотноше­ния реакций течения с особеннос­тями механики гребка посредством оценки размеров и формы завихре­ний, а также места их возникнове­ния; проанализировать условия обеспечения наибольшей движу­щей силы.

Как и любая жидкость, под воз­действием силы вода изменяет свою форму, что проявляется в те­чении и изменении ее упругости, которая, в свою очередь, обуслов­лена вязкостью. Течение и упру­гость являются теми характеристи­ками движущейся воды, которые довольно объективно может оце­нить любой квалифицированный пловец.

Линию тока (обтекания), указы­вающую направление и скорость течения, определяют как кривую, всегда касательную к течению. По­этому жидкость не может пересе-

кать линию тока, она только течет вдоль нее. Скорость движения жид­кости выше там, где линии тока ближе друг к другу, и ниже — там, где расстояние между ними боль­ше.

Если линии тока сохраняют оди­наковую форму, можно говорить о равномерности течения. Анализи­ровать структуру равномерного те­чения намного легче, чем неравно­мерного.

Течение вокруг погруженного в воду объекта можно изобразить на диаграмме линиями тока. В случае если скорость жидкости в данной точке зависит не только от ее поло­жения, но и от времени, линии то­ка постоянно изменяются. Сово­купность всех линий тока в тот или иной момент образует сиюминут­ную структуру течения, которую можно представить линиями тока, показывающими направление тече­ния в различных точках. Из бесчис­ленного количества линий тока обычно выбирают пять —десять ли­ний, чтобы они разделили течение на несколько «каналов», каждый из которых несет одинаковое количес­тво воды за равное время. Умень­шение ширины способствует уве­личению скорости течения. По структуре течения определяют не только его направление, но и ско­рость в любой точке потока воды (рис. 2.1), а зная ее, специалисты в области гидроаэродинамики могут определить и силу давления в гра­ницах течения.

Еще в XVIII ст. Эйлер и Бернул-ли основали школу классической гидродинамики для изучения дви-

ЧАСТЬ 1

Техника спортивного плавания

Рис. 2.1

Структура течения вокруг крыла с указанием направ­ления и скорости течения; меньший промежуток между линиями тока показывает участки наиболее высокой скорости

Рис. 2.2

Классическая гидродинами­ческая модель структуры течения «идеально» теку­щей среды без учета вяз­кости жидкости; рисунок иллюстрирует структуру течения вокруг препятст­вия цилиндрической формы

Рис. 2.3

Турбулентное течение позади погруженных тел: цилиндрической формы (а); обтекаемой формы (б); пограничные слои «замедленной» жидкости заштрихованы

жения в гипотетической «иде­альной» жидкости. Однако линии на диаграммах структуры течения такой жидкости правильны, посто­янны (рис. 2.2) и не объясняют яв­ления, при которых важна роль вязкости. Без стрелок, указыва­ющих направление течения, его не­возможно было бы определить из-за абсолютной симметричности структур течения и давления. Кро­ме того, согласно теории идеальной жидкости, она скользит за телом, «не прилипая» к нему и не образуя пограничного слоя. Симметрич­ность структуры течения и отсут­ствие слоя «задерживающейся» жидкости в этой идеальной невяз­кой жидкости означает, что на ци­линдр не действует сила сопротив­ления.

Ввиду относительно небольшой вязкости воды и воздуха, по край­ней мере по сравнению с такими жидкостями, как масло, в некото­рых случаях можно было бы допус­тить применение теории идеальной жидкости, однако не при анализе

структуры их течения мимо твердо­го объекта, когда их вязкостью нельзя пренебречь (рис. 2.3).

Тонкие линии на рис. 2.3 отра­жают средние траектории движе­ния потока. Имеется и погранич­ный слой «замедленной» жидкости вокруг передней половины цилин­дра (заштрихованной), в котором элементы жидкости прилипают к объекту, что повышает вязкость и замедляет движение их «соседей». С другой стороны, движущиеся «соседи» воздействуют в направле­нии вниз на «приклеивающиеся» элементы, которые, в свою очередь, сообщают его телу в виде поверх­ностного сопротивления.

Вода не может ускоряться до бесконечности именно из-за своей вязкости (внутреннего трения), при отсутствии которой скорость тече­ния в реках достигала бы сотен ки­лометров в час, что имело бы до­вольно плачевные последствия. Пловец способен «захватить» воду лишь потому, что вязкость воды способствует разделению потока, а это приводит к различию давления вокруг руки. При определенных условиях этот дифференциал дав­ления обеспечивает сопротивле­ние, вследствие которого возника­ет движущая сила (Каунсилмен, 1982). Однако вязкость не только помогает пловцу продвигаться впе­ред, но и создает сопротивление формы, затрудняющее его продви­жение, в результате чего к телу «прилипают» контактирующие с ним элементы жидкости. Относи­тельно этих элементов двигаются соседствующие с ними, что «вклю­чает» противодействующие движе­нию и вызывающие трение силы сопротивления.

Большая часть вязкой дефор­мации происходит в пределах пог­раничного слоя — относительно тонкой зоны, непосредственно прилегающей к поверхности тела, которое движется в водной среде. Пограничный слой, который состо­ит из ряда очень тонких слоев, всегда имеет градиент скорости;

ГЛАВА 2

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: