“老哥,我先走了!” 上圖是去年發(fā)生的一起“自殺”事件,當事人準備高空跳水,由于未經(jīng)過專業(yè)訓練,也不知道高空跳水的危險性,臨跳前的一句“老哥,我先走了”一語成讖,為之感到惋惜的同時,更值得我們反思。 最近幾年,各類水上綜藝層出不窮,火爆的背后,隱藏著人們常識的缺失。今天,就從最基本的常識開始,由淺入深,講一講游泳背后鮮有人知的力學真相。 一、身體平衡與沉浮 平衡取決于浮心與重心的相對位置,而沉浮取決于身體的平均密度。 浮心和重心的相對位置可以通過改變?nèi)梭w姿勢改變,身體舒展并攏,兩臂夾住頭伸直并攏,是最快速使身體平衡的方法。 人的身體密度近似與水密度,但并不是恒定不變的,由于人體的肺部可以貯存空氣,當人吸滿氣時,平均密度減小,就可以輕而易舉的浮出水面,肺活量體重比值大的人,會更容易浮起。因此,平時游泳就要養(yǎng)成大口吸氣的習慣,有助于漂浮的同時也鍛煉了心肺功能,提高肺活量,慢慢就會成為了自然浮選手。 生活在陸地的人類會本能地認為站立是安全的,但事實并非如此,在水中,俯(仰)臥漂浮才是最安全的姿勢,溺水者直立身體上下掙扎,不僅不利于換氣,還會加速耗盡氧氣,無異于自尋死路。當遇到險情時,平復心態(tài),憋氣漂浮,尋求換氣時機,大口換氣,如此循環(huán)直到險情消失或者慢慢游向安全地帶。對于初學者,這種習慣上的變化,是學習游泳的重點、難點。 二、關于水阻力 水密度是空氣密度的800倍,水阻力是空氣阻力的800倍,來看下圖: 開槍打自己,沒誰了 但是沒問題,因為他是物理學家 大鯊魚奧尼爾身高2米16體重147KG,籃板下無人能擋,下水卻比不過身高193cm的菲爾普斯。再強壯的人,在水阻力目前通通得給我停住。 三、水阻力有哪些? 水阻力分為:摩擦阻力、波浪阻力、形狀阻力 1、摩擦阻力 摩擦阻力也叫體表摩擦阻力,顧名思義就是你的皮和水摩擦產(chǎn)生的阻力,只要你在水中運動,摩擦阻力就會產(chǎn)生,但它消耗的能量是三種阻力里最小的。 從微觀上講,摩擦阻力的產(chǎn)生是身體表面分子與水分子碰撞引起的,因此,摩擦阻力的大小受體表面積、游進速度、表面粗糙程度決定,表面越光滑、表面積越小、摩擦阻力越小。 我們常說的“鯊魚皮”并不是鯊魚的皮,而是一種復合材料,在穿著時不僅要剃光體毛,還要擠出所有泳衣內(nèi)的氣泡,類似手機貼膜一樣,把全身都覆蓋上鯊魚皮;不僅如此,鯊魚皮還非常緊,這樣做的目的就是為了最大限度使表面光滑并使表面積減小,從而減小摩擦阻力。2008年北京奧運會游泳項目的運動員幾乎全面裝備全身鯊魚皮,但由于技術(shù)壁壘過高,影響奧運會公平、公正、公開的原則,全身鯊魚皮被國際泳聯(lián)在2009年BAN掉了。國際比賽目前所穿泳衣是特殊紡織材料所制,近似鯊魚皮但不是鯊魚皮。此外,全身泳衣不等于鯊魚皮,即便是,售價也十分感人。 特別說明,無論老式鯊魚皮還是新式鯊魚皮,帶來的提升對于普通人來說都微乎其微,只有在達到人類極限時,鯊魚皮的功效才會顯現(xiàn)。而且,目前的競賽泳皮(衣)雖然不是鯊魚皮,依然緊到懷疑人生,不是為比賽出成績,誰想受那罪? 二、破浪阻力 破浪阻力:當一個物體通過水面,或在接近水面的位置,延水平面較快速運動時,由于波浪所產(chǎn)生的一種阻力。低速游,波浪阻力最??;高速游,破浪阻力第二,摩擦阻力最小。 水上樂園造浪池在造浪時,浪來了的那種力量,就是波浪阻力。當你逆浪而上時,你會感覺到比以往都困難。當然,在靜水泳池你不會感覺到那么明顯的阻力,但它依然存在。舉個例子,當你對面游過來一個蛙泳或者蝶泳人士,會有明顯的停滯感,這就是波浪阻力。這種阻力不僅僅是別人施加給你的,自己也可以給自己施加,因為有浪就有阻力,只是大小不同而已。比如,蛙泳身體出水后胸前的浪,就是自己給自己制造的,一樣是阻力,一樣影響速度;自由泳手入水如果拍水過重,造出浪也是阻力… 浪是水面的能量傳遞形式,水位越深,波浪越少,波浪阻力也就越小。利用這一原理,很多運動員出發(fā)后不及時出水,而是在水下潛泳更長距離,氣不夠才出水,就是為了減小阻力,從而提高成績,因此,國際泳聯(lián)修改了規(guī)則,規(guī)定所有泳姿的潛水距離不能超過15米(以頭出水為標準),為了最大化的利用此規(guī)則,菲爾普斯在所有比賽中均比其他運動員晚出水3米(約潛水12米左右),這3米的潛水差距不僅減阻加速,還節(jié)省了體力,為菲爾普斯奠定傳奇的基礎。不得不說,細節(jié)決定成敗。 避免波浪阻力的辦法很簡單:避免造浪即可。具體方式有:手入水不拍水,斜切入水;身體不要過分起伏,以免造浪(蝶泳,蛙泳);出發(fā)時盡可能保持流線型潛水,不要過深(不好出水)也不要過淺(減阻效果不明顯),水下30cm到50cm即可。對于普通愛好者,波浪阻力不會造成太大影響,稍加注意即可。比賽時不要急于出水,有奇效。 水下動作慢不等于速度慢 三、形狀阻力 永遠是三種阻力里最大的阻力,也是對你游泳產(chǎn)生重要影響的阻力。形狀阻力,通俗的講,就是因身體形狀、姿勢產(chǎn)生的阻力,包括你的漂浮姿勢,游進姿勢等所有在水中的姿勢。這種阻力不可能避免,只能減小。影響形狀阻力的因素就是正面面積,也就是正視圖的面積。 為了盡可能減小這種阻力,專業(yè)蛙泳手劃水范圍要盡可能小,膝蓋盡可能內(nèi)收;自由泳和仰泳盡可能保持軀干筆直,核心收緊,漂浮水面;蝶泳身體起伏盡可能小,這些都是為了減小正面面積,獲得最大速度的手段。 魚類經(jīng)過千百萬年的進化,身體形狀、鱗片以及尾鰭,分別減小那種阻力,想必大家已經(jīng)心里有數(shù)了。此外,在觀看游泳比賽時,為何要潛水、為何要游直線、為何要穿鯊魚皮、為何要……也都能用上面的知識一一解答。 在平時游泳時,你是否也注意到了自己為何使了勁,還走得慢。可以說90%的人,在對形狀阻力的規(guī)避上出了問題,尤其是自由泳和仰泳。你是否在蛇形游、是否沒有漂浮、游進時核心是否收緊……有些問題不需要教練,明白原理后,自己就可以改正。 專業(yè)隊員對于形狀阻力和波浪阻力的規(guī)避已經(jīng)達到極致,所以摩擦阻力的規(guī)避才有性價比,對于我們普通愛好者來說,先規(guī)避形狀阻力再去減小波浪阻力才是王道。 完美流線型規(guī)避形狀阻力 以上是游泳對阻力的殺,下面是游泳對阻力的愛 一、阻力推進力 根據(jù)牛頓第三定律,你打我等于我打你,你推水等于水推你。關于阻力推進力,就可以理解為:對形狀阻力以及牛頓第三定律的正面利用。 對于劃水動作,保持手形五指并攏并始終垂直于正方向,是最理想的推進力最大化模型,但由于生理結(jié)構(gòu)限制,無法保證全程都是理想模型,因此,自由泳劃水動作從'S'形劃水改進為直臂高肘直線劃水,效率會更高。(具體會在自由泳部分詳細講。) 抓水掌的設計目的也是為了幫助我們找到最佳劃水角度,提高推進力,前一文章中有介紹,沒有看過的朋友可以去看看。 二、升力推進力(難點) 說到升力,第一反應是阻力推進力在縱方向的應用,或者通俗的講就是向下推水產(chǎn)生升力,其實不全對。由于手臂劃水不是直線路徑(側(cè)視),我們可以將劃水的力(斜向下)分解為橫向推進力和向上的升力推進力。蝶泳的身體出水就是這種升力推進力的應用,而非簡單的向下壓水產(chǎn)生升力。簡單的向下壓水,把過多的力量分配給升力,使得向前的推進力減小,同時過多的升力使身體出水過高,過高的身體致使過深的入水,又增大形狀阻力,更加阻礙前進。因此,漂浮動作的真正意義并不完全是減小形狀阻力,更好的身體位置,有助于減小對升力推進力的需求,從而分配更多力量給 橫向推進力 ,漂浮這一基本功對游泳的影響可見一斑,尤其對于力量不足的朋友來說,作用更加明顯。 合力(虛線)和分力(實線) 快艇為什么可以在靜水水面彈跳?因為快艇在起步后,螺旋槳動力強勁,使船身傾斜,推力方向自然不平行于水面,就會有升力推進力,必然地會彈跳。如果有浪,波浪阻力一旦介入,彈跳效果會更明顯。如果是質(zhì)量輕的皮艇,彈跳會更加更加劇烈(腦補海軍陸戰(zhàn)隊搶灘登陸時的畫面)。 綜上,說游泳是與阻力的相愛相殺一點不過分。游泳,就是阻力最小化、動力最大化的一系列動作集合,所有動作的根本目的都可以追溯至此。 我們明白了原理,就不會盲目,還可以以此鑒別真?zhèn)巍τ诖蟊娪斡?,我們不需要追求極致的技術(shù),但明白基本原理后,完全可以根據(jù)錄像,自我改進動作,達到自身技術(shù)最大化。 |
|