Передвижение с опорой на воду

Плавание. Передвижение при плавании происходит за счёт того, что кинематические цепи тела действуют как лопасти, двигающие его вперёд за счет силы лобового сопротивления, т. е. для движения вперёд вода должна отбрасываться назад. Направление действия силы параллельно и противоположно направлению движения воды за «лопастями», и таким образом, перпендикулярно к поверхности лопасти, которая отталкивает поток воды.

В отличие от сопротивления движению тела в воде, связанного с лобовым сопротивлением, лобовое сопротивление гребка необходимо увеличивать до максимума для усиления эффективности движения вперёд. Плоская ладонь имеет большее сопротивление, чем согнутая.

Если движущая сила возникает за счёт лобового сопротивления воды, то поверхность ладони должна быть ориентирована перпендикулярно к потоку и двигаться в направлении, противоположном нужному движению тела. Нельзя, однако, достичь эффективного гребка за счёт отталкивания воды по прямой линии назад. Поскольку лобовое сопротивление пропорционально квадрату скорости движения сегмента тела относительно воды, то если сегмент тела и вода движутся в одном и том же направлении, их относительная скорость падает и соответственно движущая сила, действующая на пловца, заметно снижается. С этим можно справиться, проведя гребок, при котором гребущее звено движется по криволинейной траектории для того, чтобы рука могла опираться на невозмущённую массу воды. Наблюдения за пловцами высокой квалификации, чьи руки движутся в воде, как бы описывая букву «S», перевёрнутый знак вопроса или какой-либо другой искривлённый путь, подтверждают это.

При плавании на тело и поверхности рук, совершающих гребковые движения, действует сила, возникающая за счёт разных скоростей обтекания их водой, а значит – разных величин давления воды перед и за телом и звеньями тела. По своей физической природе это сопротивление давления, а сила, которая при этом возникает, - подъёмная. Такая сила, сходная с силами, действующими на самолётное крыло, связана с циркуляцией воды вокруг тела, пропорциональной синусу угла атаки тела. 

Движущая сила пловца не является следствием изолированного действия подъёмной силы, либо силы лобового сопротивления гребущих сегментов. Она – итог их совместного действия и определяет направление движения пловца и его скорость (рис. 4).

Хотя угол атаки особенно заметен во время погружения руки в воду, ладонь остаётся почти перпендикулярной к потоку во время фазы отталкивания, непосредственно предшествующей фазе возвращения руки в исходное положение для гребка. Подъёмная сила преобладает при погружении рук в воду, а сила лобового сопротивления – при гребке руками, во время фазы отталкивания.

Поскольку движущая сила зависит от движений сегментов тела по отношению к воде, поступательное движение пловца вперёд вызывают только те составляющие этой силы, которые параллельны поверхности воды и направлены вперёд.

При плавании брассом самый большой вклад в суммарную тягу вносят ноги, при кроле на гpyди и на спине – руки , а при баттерфляе движущая сила рук и ног примерно одинакова.

При сопоставлении показателей частоты и амплитуды гребковых движений у участников крупнейших международных соревнований видно, что у победителей соревнований существенно меньшая частота и большая амплитуда, чем у участников с худшими результатами. На стайерских дистанциях амплитуда гребка увеличивается, а темп движений снижается.

Перемещению тела в водной среде препятствует суммарное воздействие лобового сопротивления, сопротивление трения, волнообразования, обычного и инерционного сопротивления сопутствующих пловцам потокам воды. Пловец при движении в воде увлекает за собой определённые массы воды, которые колeблются в пределах от 0,3 до 0,9 и более массы его тела.

Грeбля. Проблема внутрицикловых колебаний скорости во всех видах спортивных упражнений, выполняемых на основе взаимодействия лодки или байдарки с водной средой, приобретает особую остроту именно в связи с квадратичным возрастанием сопротивления при увеличении скорости. В то же время увеличение темпа уменьшает колебания скорости.

К эффектам действия сил при отбрасывании масс воды, захватываемых лопастью весла и способствующих преодолению сопротивления движению гребного судна, относятся также условия вклада в обеспечение его движения продольной составляющей силы. Эта сила возникает как следствие движения в воде лопасти весла, занесённого для захвата воды далеко назад при академической грeбле или далеко вперёд при грeбле байдарочной, что создаёт эффект крыла. Указанный эффект крыла, для объяснения которого также используется условный термин «гидродинамический лифт», объясняет возможную рациональность такого стиля грeбли, при котором соотношение переднего (к носу академической лодки) и заднего (к корме) углов секторов работы весла составляет 60 : 30.

Поскольку гребные виды спорта, относятся к так называемым полумеханическим видам, спортивное мастерство гребцов должно включать в себя не только рациональность выполнения гребковых движений, но и степень владения инвентарём. Оценку совершенства гребца при данных условиях проводят по ряду частных биомеханических критериев правильности выполнения отдельных фаз и элементов цикла, а также по обобщённому энергетическому критерию – коэффициенту полезного действия (КПД) гребка, где учитываются затраты внешней механической работы на вёслах на единицу пути гребного судна. КПД увеличивается при оптимальной наладке гребного отсека под конкретного спортсмена с учётом особенностей строения тела и уровня развития отдельных мышечных групп.

В гребном спорте своеобразной модификацией действий, приводящих к потере скорости, является момент входа весла в воду, а в плавании – каждое соприкосновение рук с водной поверхностью. Из этого следует, что устранение двигательной избыточности в таких её проявлениях, как тормозные процессы начальных моментов каждого цикла взаимодействия с внешним окружением, является объектом для поиска резервных возможностей дальнейшего совершенствования спортивной техники.

Раздел статьи: Биомеханика