遊泳物理學 - 慣性

2021-02-24 全浸遊泳大熊

最初由伽利略定義的牛頓慣性定律對遊泳者來說也很重要。基本上,慣性只是意味著靜止的物體(遊泳者)傾向於保持靜止,而移動的物體(遊泳者)往往會保持運動,除非它們受到外力的作用。

 

為了讓遊泳者從靜止狀態進入移動狀態,必須施加外力。無論是來自我們的腿推動我們離開跳臺或牆壁,還是我們的手腳推動我們沿著遊泳池行進,一旦我們開始移動,除非我們處於真空或外太空,否則正面阻力將開始放慢我們的速度這意味著為了繼續前進,我們必須有推進力。

 

如果推進力和阻力相等,我們的速度將保持不變。如果推進力大於阻力,我們將加速。如果阻力大於推進力,我們將減速。我們需要更多的能量來使我們從靜止位置達到我們的最大速度。假設你翻滾轉身時沒有蹬到牆壁,重新恢復比賽速度所需的能量是巨大的。那麼比賽可能已經結束了。與在高速公路(恆定速度)相比,我們駕車在城裡(停車和往返)時的汽油消耗差異類似,遊泳者保持恆定的速度比反覆啟動使用更少的能量。以更恆定的速度遊泳只是一種更有效的遊泳方式。

 

遊泳運動員面臨的挑戰是,由於我們的推進力來自手腳,並且有一定的時間間隔,因此我們無法提供恆定的推進力。四個泳姿中只有自由式和仰泳能讓我們接近保持恆定的速度。蛙泳和蝶泳,由於較長的停頓時間和我們必須在某些時間產生的較高的阻力係數,因此速度變化較大。因此,這兩個泳姿要麼較慢(蛙泳)要麼需要更多的能量來維持更高的平均速度(蝶泳)。

我們如何在遊泳時更多地遵守慣性定律並保持更恆定的速度?無論哪種泳姿,我只知道三種方式。首先,我們可以維持更持久的打腿速度。因為打腿提供了比划水更多的推進力時間,使用六次腿,強調向下和向上打腿,以及創建更短的打腿周期將有所幫助。

 

其次,我們可以提高划水頻率。在自由式和仰泳中,每隻手在划水的推進階段花費約0.35秒。如果我們的划水頻率為60,那麼35%的時間用於推進(.70 / 2.0)。剩餘時間要麼花在入水,出水或移臂上,所以稱為罷工時間。在蝶泳中,在2.0秒的循環時間內,只有18%的時間用於推進。然而,推進力更大,因為我們同時用雙手划水。在划水頻率為120時,70%的時間將用於推進。蝶泳是這個頻率時,35%的時間用於推進。划水頻率越高,推進花費的時間百分比越多。罷工的時間越少,遊泳者的速度下降的時間就越少。然而,如果划水頻率變得太快,則其他因素可能改變,例如用划水的推進力降低,正面阻力增加或耦合動作減少,其中任何一個都可能導致遊泳者的速度降低。更快的划水頻率並不總是更好。

 

第三,我們可以避免導致阻力係數顯著增加的任何技術錯誤。在比賽速度下人體的正面阻力對我們形狀的微小變化極為敏感。即使是最小的錯誤也會導致速度顯著下降。例如,將頭抬得太高,划水太深,膝蓋過度彎曲,蹬壁出發時把拇指伸出去等都會導致速度急劇下降。

 

總之,通過關注技術使我們的速度保持更穩定,我們將在所有四個泳姿中更有效地遊泳。我們將更好地符合慣性定律。

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