Сопротивление волнообразования

Волна представляет собой процесс колебания водных масс. Энергия волны равна расходу кинетической энергии на ее образование, отнесенную на единицу пути ее движения. Интен­сивность возбужденных телом колебаний уровня воды и характер волн, прежде всего, зависят от контуров тела и его скорости дви­жения. Если тело движется вблизи бортов или над мелким ме­стом, то на волнообразование может влиять и наложение отра­женных волн. Волнообразование представляет собой сложный процесс, физическое объяснение которого обычно дается в фор­ме описания наблюдаемой картины волн.

При движении тела пловца в воде возникают гравитацион­ные волны. По форме они бывают косыми или расходящимися, по­перечными и круговыми.

Косые волны (рис. 3.23) возникают у передней и задней частей тела пловца. Они расходятся по отношению к продольной оси те­ла под углом от 20 до 40°.

Поперечные волны зарождаются у линии плеч и головы. Следующая волна поднимается за тазом, а при скорости тела 2 м/сек - в районе стоп. При этом впадина между первой и второй волной располагается у поясницы (рис. 3.24).

Круговые волны возникают главным образом при падении на воду брызг от движений пловца и при ударах о воду.

Сопротивление волнообразования зависит от скорости движения тела пловца, его удельного веса и техники движений. Доля волнового сопротивления от общего сопротивления состав­ляет около 20%.

Сила сопротивления движению тела в воде

Принято считать, что для тела человека при его равномер­ной скорости полное гидродинамическое сопротивление равно:

R_х=K х V²,

где R_х - суммарная величина сопротивления, V - скорость плава­ния, К - безразмерный коэффициент сопротивления, составляю­щими которого являются:

С_х х (P/2) х S,

где С_х - коэффициент обте­каемости, иногда называемый коэффициентом пропорционально­сти или коэффициентом лобового сопротивления, Р - плотность воды, S - миделевое сечение, являющееся проек­цией тела на плоскость, перпендикулярную направлению движе­ния. Коэффициент обтекаемости тела зависит от формы тела, соотношения его ширины и длины, величины и состояния поверхности и для человека колеблется в пределах 0,5 – 3,0.

Как видно из формулы, ве­личина полного гидродинамического сопротивления прямо пропорциональна величине миделевого сечения. При пла­вании человека величина миделевого сечения постоянно изменя­ется. Наименьшая проекция будет в том случае, если тело зани­мает в воде горизонтальное положение. Величину миделевого се­чения необходимо учитывать не только при выборе рационально­го положения тела, но и при выполнении рабочих и подготови­тельных движений. Пловец продвига­ется вперед, опираясь конечностями о воду и отталкиваясь от нее. Отталкивания будут тем более эффективными, чем больше они будут вызывать сопротивление своему движению, которое за­висит от величины миделевого сечения.

Практически это достига­ется тем, что ладони во время гребка располагаются по возможности перпендикулярно направлению движения. Поэтому при выполнении гребковых движений конечностями для обеспе­чения продвижения тела вперед и, если необходимо, поддержания его в более высоком положении необходимо ориентировать гре­бущие поверхности так, чтобы их миделевое сечение достигало возможно большей величины.

После выполнения гребковых движений пловцу необходи­мо совершать подготовительные движения. При плавании кролем на груди, на спине и дельфином подготовительные движения ру­ками совершаются над поверхностью воды. Иное дело - при плава­нии брассом, когда подготовительное движение рук и ног необхо­димо выполнять под поверхностью воды. При таких движениях проекция на плоскость, перпендикулярную движению, должна быть наименьшей. Поэтому движение рук вперед брассисты вы­полняют с прижатыми к телу плечами и близко к поверхности воды, а сги­бание тазобедренных суставов - быстро, чтобы уменьшить время действия сопротивления передней поверхностью бедра.

При движении тела человека в воде величина со­противления растет пропорционально квадрату скорости. Если пловец увеличит скорость своего движения в три раза, то сопро­тивление возрастает в девять раз.

Поскольку пловец движется неравномерно, поэтому при расчетах сопротивления в свободном плавании возникают затруднения, так как при ориентации на среднюю скорость дистанции появляются погрешности. Для то­го, чтобы получить более точные данные общей величины сопро­тивления, измеряют скорость тела за очень короткий промежуток времени. Такая скорость называется мгновенной. Колебания мгновенной скорости как в одном цикле движения, так и на всей дис­танции бывают весьма значительными. Например, внутрицикловая скорость при плавании брассом может изменяться от 0,4 до 1,8 м/сек.