1.3. Сопротивление движению тел

Все силы, действующие на пловца во время плавания, можно разделить на внешние, которые возникают при взаимодействии с внешней средой (сила лобового сопротивления, сила тяги, топящая сила), и на внутренние, к которым относятся мышечные. Передвижение может возникать только при сочетании внутренних и внешних сил. Действуя конечностями и туловищем, человек встречает внешнее сопротивление, в результате которого возникают силы, воздействующие на тело и обеспечивающие возможность перемещения его по воде. Плотность и вязкость воды дают человеку возможность перемещаться.

При движении тело сообщает ускорение прилегающей к нему массе воды, инерция которой рождает лобовое или общее сопротивление. Это сопротивление включает в себя: сопротивление формы, сопротивление трения и сопротивления волнообразия. На сопротивление формы приходится около 70% от общего сопротивления.

Наименьшее сопротивление движению происходит, когда тело пловца занимает горизонтальное положение с вытянутыми вперед руками ладонями внутрь и касающимися друг другу.

На величину силы трения влияет величина смоченной поверхности, степень шероховатости тела, скорость движения тела, вязкость жидкости и характер движения жидкости в пограничном слое.

В 1883 году Рейнольдс вывел формулу для движущегося тела человека в неподвижной жидкости. Число Рейндольса=VсрH/V, где Vср – это средняя скорость движения человека в воде, Н – рост человека, V – кинематический коэффициент вязкости воды. Из этой формулы видно, что чем больше рост человека, тем при большей скорости движения

5

возникает критическое состояние слоя, то есть турбулентные движения (движение с хаотичными и быстро изменяющимися траекториями) воды у пловцов с большим ростом появляются при более высоких скоростях. Именно поэтому у пловцов высокого роста есть некоторое гидродинамическое преимущество.

Волна – это процесс колебания водных масс. В жидкостях возникают гравитационные, капиллярные и упругие волны. Гравитационные волны возникают вследствие того, что внешние силы нарушают поверхность жидкости и порождают колебания ее частиц около вертикали. Капиллярные волны вызываются действием сил поверхности напряжения. Появление упругих волн связано со свойствами несжимаемости жидкости.

При движении пловца в воде возникают гравитационные волны, они бывают косыми или расходящимися, поперечными и круговыми. Доля волнового сопротивления составляет 10% от общего сопротивления.

Общая сила сопротивления движению тела в воде равна сумме всех видов сопротивления и является потерей кинетической энергии на единицу пути движения. Принято считать, что для человека полное гидродинамическое сопротивление равно:

R= KV2

где, R – суммарная величина сопротивления, V – скорость плавания, К – безразмерный коэффициент сопротивления.

При движении тела человека коэффициент сопротивления растет пропорционально квадрату скорости.